專(zhuān)利名稱(chēng)：特殊油井用深井管式抽油泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種特殊油井用深井管式抽油泵，屬于油氣田生產(chǎn)中的有桿深井泵裝置，特別適用于含氣、稠油油井及定向井、水平井抽油。
目前，普通的深井管式抽油泵，主要由泵筒、柱塞、抽油桿、游動(dòng)閥組和固定閥組等組成，多屬三凡爾泵，即在柱塞的上下端分別裝有一個(gè)球形游動(dòng)閥組，在泵筒下部安裝有一個(gè)球形固定閥組。由于游動(dòng)閥和固定閥均僅依靠閥球上下部油液壓差作用啟閉，就會(huì)造成柱塞往復(fù)換向時(shí)，泵閥的啟閉滯后，特別是在含氣、稠油油井中使用時(shí)，啟閉滯后更加嚴(yán)重，泵的吸入不充分，漏失大，泵的實(shí)際排量會(huì)低于理論排量，泵效低。將這種泵用于定向井、水平井抽油時(shí)，將由于閥球難以準(zhǔn)確地回落入閥座，造成泵閥關(guān)閉嚴(yán)重滯后，甚至不能關(guān)閉，泵效明顯降低，而且閥球下落時(shí)還會(huì)對(duì)閥罩側(cè)壁產(chǎn)生沖擊，從而大大地縮短閥組的工作壽命，縮短檢泵期。顯然，普通深井管式泵用于特殊油井抽油時(shí)，缺陷是十分顯著的。為克服深井泵球形游動(dòng)閥的上述缺陷，我們?cè)岢鲆豁?xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利機(jī)械啟閉式游動(dòng)閥裝置(申請(qǐng)?zhí)?0205669.7)代替普通深井泵中的球形游動(dòng)閥組，解決了深井泵在含氣、稠油油井抽油時(shí)球形游動(dòng)閥啟閉嚴(yán)重滯后和在定向井、水平井抽油時(shí)球形游動(dòng)閥難以準(zhǔn)確回位、泵效低的問(wèn)題，但普通深井泵中球形固定閥啟閉嚴(yán)重滯后和閥球難以準(zhǔn)確回位造成泵效下降的問(wèn)題依然存在。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種特殊油井用深井泵，采用機(jī)一液聯(lián)合控制式固定閥裝置代替了普通深井泵的球形固定閥組，用機(jī)械啟閉式游動(dòng)閥裝置代替普通深井泵中的球形游動(dòng)閥組，并在結(jié)構(gòu)上保證固定閥與游動(dòng)閥的協(xié)調(diào)一致工作，可從根本上解決在特殊油井中使用時(shí)普通深井泵存在的球閥啟閉嚴(yán)重滯后、回位困難以及泵效低、使用壽命短等問(wèn)題。
本實(shí)用新型利用普通深井泵的柱塞、泵筒和抽油桿，并采用機(jī)械啟閉式游動(dòng)閥裝置、機(jī)－－液聯(lián)合控制式固定閥裝置以及與之相配套的外工作筒、外接頭、內(nèi)接頭、三扣接頭及沉砂管等實(shí)現(xiàn)。其中，機(jī)械啟閉式游動(dòng)閥裝置上端與抽油桿用螺紋聯(lián)接，下端與柱塞相接，置于泵筒中。泵筒和外工作筒上端借助于外接頭與內(nèi)接頭實(shí)現(xiàn)定位連接，泵筒和外工作筒下端借助于三扣接頭實(shí)現(xiàn)連接并與固定閥閥體密封連接，固定閥閥體下端與帶封頭的沉砂管用螺紋連接。機(jī)械啟閉式游動(dòng)閥裝置主要由軟密封環(huán)形游動(dòng)閥、拉桿、錐體異徑接頭和行程控制壓板等組成。機(jī)－－液聯(lián)合控制式固定閥裝置主要由閥體、滑閥式閥芯、固定閥上堵頭、固定閥下堵頭、彈簧等組成，在閥體上還開(kāi)有吸入通道、閥口、固定閥上控通道、固定閥下控通道及注油孔等幾個(gè)孔道，以滿(mǎn)足固定閥實(shí)現(xiàn)機(jī)－液聯(lián)合控制的需要。注油孔通道用于深井泵入井前將泵筒與外工作筒之間的環(huán)形空間內(nèi)注滿(mǎn)潔凈的粘稠重油。深井泵入井后，當(dāng)抽油機(jī)驢頭帶動(dòng)抽油桿上行時(shí)，游動(dòng)閥在抽油桿的帶動(dòng)下強(qiáng)制關(guān)閉，從而將游動(dòng)閥上部的井液排出泵筒，游動(dòng)閥一關(guān)閉，柱塞下部的壓力便隨柱塞上行而降低。由于柱塞下部井液經(jīng)固定閥下控通道、沉砂管和固定閥下堵頭上的阻尼孔作用于固定閥閥芯的下端面上，即固定閥閥芯的下端面作用低壓(泵的吸入壓力)，而固定閥閥芯的上端面則作用的是柱塞上部的井液液柱壓力(泵的排出壓力)。這樣，在泵的吸排液壓差的作用下，固定閥閥芯迅速下移，打開(kāi)閥口，井液進(jìn)入泵中。當(dāng)抽油桿上行到上死點(diǎn)開(kāi)始下移后，游動(dòng)閥的錐面密封一解除，井液液柱壓力立即通過(guò)固定閥下控通道傳到固定閥閥芯的下端面上，此時(shí)，閥芯的上下端面作用著相同的井液壓力，閥芯便在彈簧力作用下克服重力和摩擦阻力而迅速上移，封閉固定閥閥口，防止泵中井液倒流回井中。隨著抽油桿的不斷下移，泵筒內(nèi)的井液便不斷轉(zhuǎn)移到游動(dòng)閥的上部，直至抽油桿下移到下死點(diǎn)。這樣，隨抽油桿上下不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，井液被源源不斷地舉升到地面。由于本實(shí)用新型所描述的深井泵采用了機(jī)械控制啟閉式游動(dòng)閥裝置，而且固定閥閥芯是在泵的吸排液壓差及彈簧力作用下動(dòng)作，即實(shí)現(xiàn)了固定閥啟閉的機(jī)－－液聯(lián)合控制，從而可以減少因游動(dòng)閥和固定閥關(guān)閉不嚴(yán)或啟閉嚴(yán)重滯后所引起的漏失和行程損失，大大提高了泵效。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步加以說(shuō)明。
附


圖1為本實(shí)用新型所描述特殊油井用深井管式抽油泵的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為附
圖1的上部局部放大圖。附圖3為附
圖1的下部局部放大圖。
附圖4為附圖3的A－A剖面圖。
附圖5為附圖3的B－B剖面圖。
附圖6為附圖3的C－C剖面圖。
附圖7為附圖3的局部A向視圖。
參照附
圖1和附圖4，本實(shí)用新型主要由外接頭(1)，密封圈(2)，內(nèi)接頭(3)，環(huán)箍(4)，螺栓(5)，墊片(6)，螺母(7)，細(xì)目濾網(wǎng)(8)，外工作筒(9)，泵筒(10)，抽油桿(11)，行程控制壓板(12)，拉桿(13)，軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)，錐體異徑接頭(15)，柱塞(16)，三扣接頭(17)，密封墊片(18)，固定閥閥體(19)，固定閥上堵頭(20)，密封圈(21)，固定閥滑閥式閥芯(22)，彈簧(23)，固定閥下堵頭(24)，沉砂管(25)，封頭(26)和注油孔堵頭(27)等組成。外接頭(1)上端用螺紋與油管連接，下端與外工作筒(9)用螺紋連接，內(nèi)接頭(3)周向用密封圈(2)密封，防止上腔室(A)中未過(guò)濾井液與儲(chǔ)油室(d)中潔凈油液相混。內(nèi)接頭(3)的下端用螺紋與泵筒(10)連接，三扣接頭(17)的上端用螺紋分別與外工作筒(9)和泵筒(10)相連接，并把環(huán)形儲(chǔ)油室(d)與下腔室(B)隔開(kāi)，三扣接頭的下端與固定閥閥體(19)用螺紋連接。三扣接頭(17)與外接頭(1)和內(nèi)接頭(3)一起保證了外工作筒(9)和泵筒(10)的定位。三扣接頭(17)與固定閥閥體(19)間墊有一平墊片(18)，在三扣接頭(17)、平墊片(18)和固定閥閥體(19)上配鉆有一小圓柱孔道，即固定閥上控通道(f)，它借助固定閥閥體上的注油孔(e)將環(huán)形儲(chǔ)油室(d)與固定閥上閥室(C)連通，注油孔(e)外端一般用注油孔堵頭(27)堵塞。固定閥上閥室(C)的上端用帶有六角頭的固定閥上堵頭(20)把下腔室(B)與固定閥上閥室(C)隔開(kāi)，并用密封圈(21)密封。固定閥下閥室(D)的下端用帶有六角頭的固定閥下堵頭(24)把下閥室(D)與沉砂室(E)分隔開(kāi)，在固定閥下堵頭(24)中部鉆有一個(gè)小阻尼孔(j)，該阻尼孔把固定閥下閥室(D)與沉砂室(E)、進(jìn)而通過(guò)上小下大的固定閥下控通道(g)與下腔室(B)相連通，阻尼孔(j)的開(kāi)口直徑不同可控制固定閥閥芯的運(yùn)動(dòng)速度。固定閥下堵頭(24)上加工有安裝彈簧(23)的彈簧座，彈簧(23)的彈性恢復(fù)力應(yīng)大于固定閥閥芯(22)的重力及閥芯(22)與閥體(19)間的摩擦力之和。
附圖4為A－A剖面圖，它表明了吸入孔道(h)，固定閥上閥室(C)，固定閥下控通道(g)，固定閥上控通道(f)及注油孔(e)之間的位置關(guān)系。
附圖5為B－B剖面圖，它表明了固定閥上端面處吸入通道(h)，固定閥下控通道(g)，固定閥上控通道(f)及固定閥上堵頭(20)的位置關(guān)系。
附圖6為C－C剖面圖，它表明當(dāng)固定閥閥芯(22)處于下位時(shí)(如附
圖1所示位置)，閥口(i)與吸入通道(h)的連通關(guān)系，以及固定閥下控通道(g)與固定閥閥芯(22)的位置，固定閥閥芯(22)上下端直徑分別與固定閥上下腔室相配合，中部閥桿直徑為上下端部直徑的四分之一至二分之一。
附圖7為局部A向視圖，它表明了閥口的位置形狀。
本實(shí)用新型所描述特殊油井用深井管式泵，在其工作時(shí)，隨著抽油桿(11)向上運(yùn)動(dòng)，行程控制壓板(12)、拉桿(13)、錐體異徑接頭(15)和柱塞(16)均被聯(lián)動(dòng)上行，當(dāng)錐體異徑接頭(15)上部錐面與軟密封環(huán)形閥(14)底部的倒喇叭口端面接觸時(shí)，由于上腔室(A)內(nèi)井液的壓力作用和抽油桿(11)等機(jī)件上行時(shí)的強(qiáng)制作用，使其接觸面緊密貼合，形成錐面密封，防止了軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)上部及其環(huán)形空間內(nèi)的井液通過(guò)錐體異徑接頭(15)的孔道(c)流回柱塞(16)中，同時(shí)，軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)的外圓柱面與泵筒(10)的內(nèi)圓柱面間具有一定的配合，柱塞(16)與泵筒(10)間也具有密封作用，可保證腔室(A)內(nèi)的井液經(jīng)軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)和柱塞(16)與泵筒(10)之間的間隙泄漏回下腔室(B)中的液量減至最小。這樣，隨著抽油桿不斷上行，就將軟密封環(huán)形游動(dòng)閥上部的井液排出了泵筒。另外，在泵筒(10)上部開(kāi)有2－8個(gè)連通孔(a)，在連通孔外側(cè)加有細(xì)目濾網(wǎng)(8)，以使上腔室(A)的井液經(jīng)過(guò)濾后才能進(jìn)入環(huán)形儲(chǔ)油室(d)，可防止砂粒等雜質(zhì)進(jìn)入固定閥上閥室(C)中。細(xì)目濾網(wǎng)(8)用環(huán)箍(4)，螺栓(5)，墊片(6)，螺母(7)固定。在抽油桿上行過(guò)程中，軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)的上端不得覆蓋連通孔(a)，上腔室(A)中的井液壓力可經(jīng)連通孔(a)、環(huán)形儲(chǔ)油室(d)及固定閥上控通道(f)、注油孔(e)作用于固定閥閥芯(22)的上端面上。下腔室(B)則可經(jīng)固定閥下控通道(g)與沉砂室(E)相通，又經(jīng)阻尼孔(j)與固定閥下閥室(D)相通，故此時(shí)固定閥閥芯(22)的下端面上作用的壓力為下腔室(B)中的井液壓力(泵的吸入壓力)。這樣，由于柱塞上部井液壓力(泵的排出壓力)與泵的吸入壓力相差很大，固定閥閥芯(22)便在此壓差作用下，迅速壓縮彈簧(23)移到下死點(diǎn)位置，此時(shí)固定閥閥芯中部截面較小的閥桿部分恰好對(duì)著閥口(i)(參看附
圖1、附圖6)。在閥芯的移動(dòng)過(guò)程中，上腔室(A)中的井液經(jīng)連通孔(a)和濾網(wǎng)(8)過(guò)濾后進(jìn)入環(huán)形室(d)，進(jìn)而驅(qū)使環(huán)形室(d)中的油液經(jīng)上控通道(f)、注油孔(e)進(jìn)入上閥室(C)；下閥室(D)中的井液則經(jīng)阻尼孔(j)進(jìn)入沉砂室(E)，并經(jīng)下控通道(g)排入下腔室(B)中。隨著抽油桿不斷上行，井內(nèi)液體便從閥口(i)與吸入通道(h)進(jìn)入下腔室(B)中，實(shí)現(xiàn)吸液過(guò)程。
當(dāng)抽油桿上行至上死點(diǎn)后，抽油桿(11)帶動(dòng)柱塞開(kāi)始下行，由于軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)與泵筒(10)之間的摩擦力以及柱塞(16)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)在軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)與固定閥之間的反向壓力作用，軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)開(kāi)始靜止不動(dòng)，而錐體異徑接頭(15)隨抽油桿(11)下移立即解除錐體異徑接頭(15)與軟密封環(huán)形游動(dòng)閥間的錐面密封。這樣，上腔室(A)，下腔室(B)，沉砂室(E)，固定閥下閥室(D)，固定閥上閥室(C)中的壓力馬上趨于一致，固定閥閥芯(22)上下端面上作用的液體壓力相等。此時(shí)，固定閥閥芯(22)便在彈簧(23)的彈性恢復(fù)力作用下克服閥芯重力和摩擦阻力而向上移動(dòng)，直至固定閥閥芯(22)的上端與上堵頭(20)接觸為止，同時(shí)固定閥閥芯(22)下部截面直徑較大部分完全封住閥口(i)，且在閥口(i)的上下均具有10～50mm的密封長(zhǎng)度，從而阻斷了下腔室(B)中的井液經(jīng)吸入通道(h)漏回井內(nèi)。由于工作時(shí)井液壓力傳遞相當(dāng)迅速，因而固定閥閥芯(22)的運(yùn)動(dòng)也相當(dāng)及時(shí)，固定閥關(guān)閉滯后很小，且可通過(guò)調(diào)整彈簧(23)的剛度與阻尼孔(i)的大小加以調(diào)節(jié)。閥芯上移時(shí)，下腔室(B)中的液體經(jīng)下控通道(g)進(jìn)入沉砂室(E)，從而驅(qū)使沉砂室(E)上部的潔凈液體經(jīng)阻尼孔(j)進(jìn)入下閥室(D)，固定閥上閥室(C)中的油液則經(jīng)固定閥上控通道(f)、環(huán)形儲(chǔ)油室(d)及連通孔(a)回流入上腔室(A)中。隨著抽油桿(11)繼續(xù)下行，直到行程控制壓板(12)與軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)接觸后，游動(dòng)閥才完全打開(kāi)，這時(shí)行程控制壓板(12)將迫使軟密封環(huán)形游動(dòng)閥向下運(yùn)動(dòng)，從而將下腔室(B)中的液體經(jīng)錐體異徑接頭孔(c)和壓板孔(b)轉(zhuǎn)移到上腔室中，完成轉(zhuǎn)油過(guò)程。這樣，柱塞(16)在抽油桿的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即完成吸、排油沖程，并將井液舉升到地面。
本實(shí)用新型特殊油井用深井泵由于采用了機(jī)械控制啟閉式游動(dòng)閥裝置和機(jī)－液聯(lián)合控制式固定閥裝置及在結(jié)構(gòu)上的合理設(shè)計(jì)，與現(xiàn)用的普通深井泵相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、可消除氣鎖影響，大大減小吸、排液滯后，漏失量減少，提高泵的充滿(mǎn)程度，明顯地提高泵效。同時(shí)，還可極大地降低泵的沉沒(méi)度，減小下泵深度，降低懸點(diǎn)負(fù)荷，提高系統(tǒng)效率。
2、可避免普通深井泵用于定向井及水平井中抽油時(shí)，閥球回位不好，甚至不能關(guān)閉的可能性，消除了普通深井泵閥球啟閉時(shí)沖擊碰撞密封面的可能性，可提高泵閥的壽命、延長(zhǎng)檢泵期。
3、采用環(huán)形儲(chǔ)油室(d)與沉砂室(E)，可有效地防止砂粒等雜質(zhì)進(jìn)入閥室，保證固定閥閥體(19)與閥芯(22)的密封面間始終作用有清潔的液體，提高了滑閥式固定閥的可靠性。
4、改善了泵筒的工作環(huán)境，可減少柱塞與泵筒間的環(huán)形間隙泄漏量，提高泵效。
權(quán)利要求1.一種特殊油井用深井管式抽油泵，主要由泵筒(10)、抽油桿(11)、柱塞(16)、軟密封環(huán)形游動(dòng)閥(14)、拉桿(13)、錐體異徑接頭(15)、行程控制壓板(12)和固定閥裝置等組成，其特征在于固定閥裝置由固定閥閥體(19)、固定閥滑閥式閥芯(22)、彈簧(23)、固定閥上堵頭(20)、固定閥下堵頭(24)所組成，在固定閥閥體下端接有一個(gè)沉砂管(25)，在泵筒外還有一外工作筒(9)。
2.按權(quán)利要求1所述的特殊油井用深井管式抽油泵，其特征在于固定閥閥體上開(kāi)有閥口(i)、上閥室(C)、下閥室(D)、上控通道(f)、下控通道(g)、吸入通道(h)和注油孔(e)，閥口(i)與吸入通道(h)相通，上控通道(f)與注油孔(e)和上閥室(C)相通。
3.按權(quán)利要求1所述的特殊油井用深井管式抽油泵，其特征在于外工作筒(9)在泵筒(10)之外，外工作筒(9)下端通過(guò)三扣接頭(17)實(shí)現(xiàn)與泵筒(10)下端和固定閥閥體(19)的密封連接和定位。外工作筒(9)的上端與外接頭(1)螺紋連接，泵筒(10)的上端與內(nèi)接頭(3)螺紋連接，內(nèi)、外接頭間用密封圈(2)密封定位。
4.按權(quán)利要求1所述的特殊油井用深井管式抽油泵，其特征在于泵筒(10)與外工作筒(9)之間形成一環(huán)形儲(chǔ)油室(d)，環(huán)形儲(chǔ)油室(d)下部通過(guò)固定閥上控通道(f)、注油孔(e)與上閥室(C)相連通，環(huán)形儲(chǔ)油室(d)上部通過(guò)泵筒上的連通孔(a)與上腔室(A)連通。
5.按權(quán)利要求1所述的特殊油井用深井管式抽油泵，其特征在于沉砂管(25)用螺紋連接于固定閥閥體(19)上，沉砂管(25)下端用封頭(26)封口，沉砂室(E)借助于固定閥下控通道(g)與下腔室(B)連通，借助于阻尼孔(j)與固定閥下閥室(D)連通。
6.按權(quán)利要求1所述的特殊油井用深井管式抽油泵，其特征在于泵筒(10)上端開(kāi)有2－8個(gè)連通孔(a)，在連通孔(a)外側(cè)加有細(xì)目濾網(wǎng)(8)。
7.按權(quán)利要求1所述的特殊油井用深井管式抽油泵，其特征在于固定閥下堵頭(24)中間開(kāi)有一阻尼孔(j)，將固定閥下閥室(D)與沉砂室(E)連通，固定閥下堵頭(24)上部有安裝彈簧(23)的彈簧座。
8.按權(quán)利要求1所述的特殊油井用深井管式抽油泵，其特征在于固定閥上堵頭(20)的下端安裝有密封圈(21)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種用于油井，特別是用于含氣、稠油油井和定向井、水平井抽油的深井管式抽油泵。與普通深井泵相比，采用了機(jī)械控制啟閉式游動(dòng)閥裝置和機(jī)—液聯(lián)合控制式固定閥裝置，另外還增加了一個(gè)外工作筒和一個(gè)沉砂管以及與之配套的內(nèi)接頭、外接頭和三扣接頭?？上胀ㄉ罹迷诤瑲?、稠油油井及定向井、水平井中抽油時(shí)，閥球啟閉嚴(yán)重滯后和回位困難等缺陷，從而能大大減小漏失，明顯提高泵效和產(chǎn)量。本實(shí)用新型對(duì)含砂井也有一定的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)E21B43/00GK2093898SQ9121463
公開(kāi)日1992年1月22日 申請(qǐng)日期1991年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月15日
發(fā)明者梁政, 袁祥忠 申請(qǐng)人:西南石油學(xué)院