專利名稱：原油舉升系統(tǒng)和利用滑片泵輸送流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油工業(yè)油井原油舉升系統(tǒng)領(lǐng)域，屬于一種利用滑片泵舉升原油的舉升系統(tǒng)，具體而言，涉及一種原油舉升系統(tǒng)和利用滑片泵輸送流體的方法。
背景技術(shù)：
目前油田主要有以下幾種舉升方式抽油機(jī)、螺桿泵、電潛泵及氣舉等，每種舉升方式都有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但是也都存在著明顯的不足抽油機(jī)舉升系統(tǒng)皮實(shí)耐用，但是傳動(dòng)節(jié)點(diǎn)多，不但有減速箱的二級(jí)減速，還有四連桿傳動(dòng)和驢頭運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)效率最大為 70 75%，系統(tǒng)效率低，耗能大；螺桿泵舉升地面泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般為兩級(jí)減速傳動(dòng)， 效率較高，地面效率一般在88 92 %，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于抽油機(jī)。但是螺桿泵定子為橡膠，難以承受稠油井的高溫舉升工況。而且，隨著油田開(kāi)采時(shí)間的推移，原油的含水、含砂、含氣量逐漸上升，高溫開(kāi)采工況不斷增加，而現(xiàn)有舉升技術(shù)難以滿足油田高溫舉升、節(jié)能減排的要求?；脼槿莘e式泵，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)轉(zhuǎn)向助力液壓系統(tǒng)、機(jī)床、工程機(jī)械等領(lǐng)域， 自吸能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力較高，流量脈動(dòng)小，容積效率高。目前工業(yè)用葉片泵均采用徑向吸入和排出方式，使得吸入和排出的方向往往與滑片泵的旋轉(zhuǎn)軸垂直，吸入和排出的方向連接吸入和排出的管路后，增加了滑片泵的徑向尺寸，造成滑片泵體積較大，很難適應(yīng)狹小的管筒狀空間。例如，日本專利JP1-177478A，以及中國(guó)專利CN2379622Y，都采用徑向吸入和排出的旁通式結(jié)構(gòu)，上述兩種徑向吸入和排出的旁通式結(jié)構(gòu)需要很大的徑向尺寸才能達(dá)到舉升流體(例如舉升石油)的排量和壓力，無(wú)法安裝在尺寸有限的套管內(nèi)。另外，上述現(xiàn)有的滑片泵由于采用徑向吸入和排出的旁通式結(jié)構(gòu)，如果要下降到油井中進(jìn)行舉升原油，則會(huì)在下降到油井的過(guò)程中，徑向設(shè)置的吸入和排出的管路會(huì)受到破壞，難以安全穩(wěn)定的安裝在井下，而且徑向設(shè)置的吸入和排出的管路難以承受井下巨大壓力和腐蝕，不能在原油淹沒(méi)工況下工作，所以，徑向吸入和排出的旁通式結(jié)構(gòu)限制了滑片泵在井下舉升方面的應(yīng)用。另外，為了提高滑片泵的泵送壓力，往往需要提高原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因?yàn)樯岬葪l件及很多情況的限制，帶動(dòng)滑片泵的原動(dòng)機(jī)的速度難以提高。雖然普通滑片泵的定子為金屬 (例如為不銹鋼制成)，但是上述這些特點(diǎn)限制了其在一些工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其難以應(yīng)用在油田的舉升作業(yè)的傳統(tǒng)領(lǐng)域中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在利用滑片泵耐高溫、結(jié)構(gòu)緊湊、容積效率高的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)滿足高溫井、常規(guī)井舉升需求，達(dá)到高溫舉升、節(jié)能減排的目的。另外，本發(fā)明還要解決現(xiàn)有的滑片泵舉升力小、徑向尺寸大的問(wèn)題。為此，本發(fā)明提出一種原油舉升系統(tǒng)，用于舉升油井內(nèi)的原油，所述原油舉升系統(tǒng)包括油管以及與所述油管連接的抽油泵，所述抽油泵為滑片泵，所述滑片泵具有筒狀的定子，所述定子中設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸，所述驅(qū)動(dòng)軸沿平行所述定子的長(zhǎng)度方向設(shè)置在所述定子中、套在所述驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子；所述定子的下端設(shè)有吸入盤(pán)，所述定子的上端設(shè)有排出盤(pán)，所述吸入盤(pán)、所述排出盤(pán)與所述定子形成筒狀的內(nèi)腔，所述轉(zhuǎn)子位于所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)之間，所述吸入盤(pán)上設(shè)有吸入原油的吸入口，所述排出盤(pán)設(shè)有排出原油的排出口。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子沿周向設(shè)有滑片，所述滑片與所述定子的內(nèi)腔接觸密封，所述滑片泵還包括套設(shè)在所述定子外的筒狀的泵殼，所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)分別設(shè)有所述驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)的軸孔，所述軸孔中設(shè)有軸承，所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)均位于所述泵殼內(nèi)并分別通過(guò)軸承與所述驅(qū)動(dòng)軸連接。進(jìn)一步地，所述油管設(shè)置在油井的油層套管中，所述滑片泵連接在所述油管的下方，并且所述滑片泵通過(guò)錨定器錨定在油層套管的內(nèi)壁上。進(jìn)一步地，所述原油舉升系統(tǒng)還包括采油樹(shù)，設(shè)置在油井的井口，驅(qū)動(dòng)頭，支撐固定在所述采油樹(shù)上并位于所述油管的頂端，抽油桿，伸入到所述油管中并連接在所述驅(qū)動(dòng)頭與所述滑片泵的驅(qū)動(dòng)軸之間。本發(fā)明還提出另一種原油舉升系統(tǒng)，所述原油舉升系統(tǒng)包括油管，與所述油管連接的抽油泵，所述抽油泵為滑片泵，所述滑片泵包括多個(gè)筒狀的定子，多個(gè)所述定子按照從首端到尾端的方向從下至上依次銜接，驅(qū)動(dòng)軸，沿平行多個(gè)所述定子的長(zhǎng)度方向穿設(shè)在多個(gè)所述定子中、每個(gè)所述定子的下端設(shè)有吸入盤(pán)，每個(gè)所述定子的上端設(shè)有排出盤(pán)，每個(gè)所述定子與相鄰的吸入盤(pán)和排出盤(pán)形成筒狀的內(nèi)腔，每個(gè)內(nèi)腔中設(shè)有套在所述驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子位于所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)之間，所述吸入盤(pán)上設(shè)有吸入原油的吸入口， 所述排出盤(pán)設(shè)有排出原油的排出口，其中，相鄰兩個(gè)所述定子中，下方的定子的排出盤(pán)同時(shí)作為上方的定子的吸入盤(pán)，下方的定子的排出口同時(shí)作為上方的定子吸入口，所述滑片泵具有從下至上輸送流體的通道，并且所述輸送流體的通道位于各所述筒狀的定子的內(nèi)腔中。 進(jìn)一步地，每個(gè)所述轉(zhuǎn)子沿周向設(shè)有滑片，每個(gè)所述定子中，所述滑片與所述定子的內(nèi)腔接觸密封，所述滑片泵還包括套設(shè)在多個(gè)所述定子外的筒狀的泵殼，各所述吸入盤(pán)和各所述排出盤(pán)分別設(shè)有所述驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)的軸孔，各所述軸孔中設(shè)有軸承，各所述吸入盤(pán)和各所述排出盤(pán)均位于所述泵殼內(nèi)并分別通過(guò)軸承與所述驅(qū)動(dòng)軸連接。進(jìn)一步地，所述滑片泵連接在所述油管的下方，并且所述滑片泵通過(guò)錨定器錨定在油層套管的內(nèi)壁上。進(jìn)一步地，所述原油舉升系統(tǒng)還包括采油樹(shù)，設(shè)置在油井的井口，驅(qū)動(dòng)頭，支撐固定在所述采油樹(shù)上并位于所述油管的頂端，抽油桿，伸入到所述油管中并連接在所述驅(qū)動(dòng)頭與所述滑片泵的驅(qū)動(dòng)軸之間。進(jìn)一步地，每個(gè)所述定子具有兩個(gè)吸入口和兩個(gè)排出口。本發(fā)明還提出一種利用滑片泵輸送流體的方法，所述滑片泵具有筒狀的定子，所述定子中設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸，所述利用滑片泵輸送流體的方法從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體以進(jìn)行舉升。在所述滑片泵中設(shè)置多個(gè)筒狀的定子，多個(gè)所述定子按照從首端到尾端的方向從下至上依次銜接，每個(gè)所述定子均采用從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體以進(jìn)行舉升，流體被最下方的定子吸入滑片泵，被最上方的定子排出滑片泵，相鄰的兩個(gè)定子中，下方的定子排出的流體被上方的定子吸入，上方的定子吸入的流體被再上方的定子吸入以形成吸入和排出的接力，直到吸入的流體被最上方的定子排出。
進(jìn)一步地，每個(gè)所述定子采用兩個(gè)吸入口吸入流體，采用兩個(gè)排出口排出流體。本發(fā)明從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和或排出流體(例如為原油)，通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得滑片與定子所形成的腔體容積不斷變化，形成了滑片泵吸入口與定子內(nèi)的低壓腔連通，滑片泵排出口與高壓腔連通，產(chǎn)生了滑片泵吸入口和滑片泵排出口之間的壓力差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的泵送。本發(fā)明從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體，在實(shí)現(xiàn)對(duì)流體增壓或泵送的過(guò)程中，由于滑片泵吸入口和滑片泵排出口存在上下高度差，所以本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了流體勢(shì)能的變化，而且當(dāng)滑片泵吸入口和滑片泵排出口設(shè)置在泵殼的端部時(shí)，最大限度的提高了滑片泵對(duì)流體勢(shì)能的變化影響，尤其能夠?qū)崿F(xiàn)勢(shì)能的提高，這同傳統(tǒng)的滑片泵吸入口和滑片泵排出口設(shè)置在泵殼側(cè)向，滑片泵吸入口和滑片泵排出口之間的高度差不明顯，不能影響流體勢(shì)能的變化相比，進(jìn)步巨大，使得滑片泵不僅具有增壓或泵送的功能，還使滑片泵具有較高的舉升能力，使得滑片泵不局限于油船碼頭卸油，船上貨油，掃艙，火車(chē)卸槽等場(chǎng)合， 及油罐車(chē)，加油車(chē)和油庫(kù)、加油站油料輸送，還可以應(yīng)用在需要舉升的場(chǎng)合。本發(fā)明避開(kāi)了從定子的側(cè)向進(jìn)行吸入和排出流體，減小了滑片泵的徑向尺寸和徑向體積，能夠適應(yīng)狹小的管筒狀空間，增加了滑片泵的應(yīng)用范圍。由于本發(fā)明輸送流體的通道位于泵殼的內(nèi)腔中，因而無(wú)需設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)的徑向設(shè)置的吸入和排出的管路，所以，本發(fā)明克服了現(xiàn)有的旁通式的滑片泵由于徑向設(shè)置的吸入和排出的管路而造成的難以安全穩(wěn)定的安裝在井下、難以承受井下巨大壓力和腐蝕和不能在原油淹沒(méi)工況下工作等缺陷，通過(guò)泵殼或泵筒的保護(hù)，使得本滑片泵在實(shí)現(xiàn)舉升和增壓的同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上具有抗砂、抗氣、 防腐、耐壓等綜合性改善，可以在原油淹沒(méi)工況下工作，實(shí)現(xiàn)M小時(shí)無(wú)人職守下不間斷舉升，因而拓展了原油舉升的方式，比其他舉升方式更耐高溫。另外，本發(fā)明的輸送流體的通道位于各所述筒狀的定子的內(nèi)腔中，相對(duì)于現(xiàn)有的旁通式的滑片泵徑向設(shè)置的吸入和排出的管路進(jìn)行輸送液體，本發(fā)明避免了通過(guò)離心作用將液體輸送至徑向設(shè)置的吸入和排出的管路，減少了液體輸送效率的損失，通過(guò)內(nèi)部輸送， 尤其是軸向輸送的方式，增加了輸送的流量和壓力，而且，通過(guò)內(nèi)部輸送相對(duì)于旁通式的徑向吸入和排出，本發(fā)明縮短了液體輸送的路徑，更減少了液體傳動(dòng)損失，減少了液體在徑向方向上壓力和流速的折損。此外，本發(fā)明的吸入和排出流體的方向基本為直線或吸入和排出流體的方向?yàn)檩S向，速度損失和效率損失小，而現(xiàn)有技術(shù)的旁通式的吸入和排出，流體在吸入和排出的方向上發(fā)生較大的轉(zhuǎn)變，因而有技術(shù)的旁通式的吸入和排出產(chǎn)生較多的速度損失、效率損失。本發(fā)明還通過(guò)設(shè)置依次上下排布的多個(gè)定子，利用從端部方向泵送流體的吸入和排出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了多級(jí)滑片泵的接力增壓，使其更加適應(yīng)管筒內(nèi)流體的輸送和舉升作業(yè)，這種多級(jí)雙作用滑片泵能夠大幅增加滑片泵排量，尤其適用于井下狹窄的空間內(nèi)，可以極大提升滑片泵的舉升能力，使得滑片泵可以應(yīng)用于傳統(tǒng)滑片泵應(yīng)用的禁區(qū)，例如流體的舉升， 包括石油開(kāi)采，擴(kuò)大滑片泵的應(yīng)用范圍。本發(fā)明進(jìn)一步的效果如下(1)本舉升系統(tǒng)中滑片泵為全金屬件，可以適用于高溫吞吐井和汽驅(qū)井；(2)油泵體積小，泵體短，該發(fā)明尤其適用于斜井及狗腿度較大的井；(3)本系統(tǒng)地面采用驅(qū)動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)效率高，節(jié)能，適用于稀油井、稠油高溫井、含氣井、深井、斜井等。(4)本發(fā)明的滑片泵可以在原油含氣30% -50%情況下工作。
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的原油舉升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的滑片泵的主視方向剖視結(jié)構(gòu)示意圖，(未示出滑片)；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的滑片泵的垂直驅(qū)動(dòng)軸方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種滑片泵的主視方向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明1泵筒2排出盤(pán)3軸承4定子5轉(zhuǎn)子6鍵7吸入盤(pán)8泵軸(驅(qū)動(dòng)軸)9滑片10驅(qū)動(dòng)頭11采油樹(shù)12套管13油管14抽油桿15滑片泵 16錨定器17油層 27隔板 41上方的定子 43下方的定子 100泵筒 21吸入口 71排出口271流體中轉(zhuǎn)口 51上方的轉(zhuǎn)子53下方的轉(zhuǎn)子
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本發(fā)明提出一種原油舉升系統(tǒng)，用于舉升油井內(nèi)的原油，所述原油舉升系統(tǒng)包括設(shè)置在油井套管12內(nèi)的油管13，與所述油管13連接的抽油泵，所述抽油泵為滑片泵15。如圖2和圖3所示，本發(fā)明的第一種滑片泵具有筒狀的定子4，所述定子4中設(shè)有 驅(qū)動(dòng)軸8 (也稱泵軸)，所述驅(qū)動(dòng)軸8沿平行所述定子4的長(zhǎng)度方向設(shè)置在所述定子4中、套在所述驅(qū)動(dòng)軸8上的轉(zhuǎn)子5 ；所述定子4的下端設(shè)有吸入盤(pán)7，所述定子的上端設(shè)有排出盤(pán) 2，所述吸入盤(pán)7、所述排出盤(pán)2與所述定子4形成筒狀的內(nèi)腔，所述轉(zhuǎn)子5位于所述吸入盤(pán) 7和所述排出盤(pán)2之間，所述吸入盤(pán)7上設(shè)有吸入原油的吸入口 71，所述排出盤(pán)2設(shè)有排出原油的排出口 21。所述吸入盤(pán)7和所述排出盤(pán)2為圓盤(pán)狀，例如為平直的圓盤(pán)狀，可以分別作為定子4的下端蓋和上端蓋。本發(fā)明中的第一種滑片泵與現(xiàn)有技術(shù)的滑片泵的主要區(qū)別在于， 本發(fā)明中的滑片泵的吸入口和排出口均設(shè)置在定子的端部方向，即在端蓋上開(kāi)設(shè)吸入口 71 和排出口 21，吸入口 71和排出口 21的形狀可以為長(zhǎng)弧形直孔，可以連通至定子的內(nèi)腔。而現(xiàn)有技術(shù)的滑片泵的吸入口和排出口均設(shè)置在定子的側(cè)向，在其他方面，本發(fā)明的第一種滑片泵可以采用與現(xiàn)有技術(shù)相同的結(jié)構(gòu)。例如，關(guān)于滑片泵中定子的形狀、驅(qū)動(dòng)軸的形狀、 吸入口和所述排出口的形狀、滑片泵的軸端密封及軸承支撐、端蓋的形狀以及滑片泵中的上述部件的連接關(guān)系、吸入口可以連接管路、排出口可以連接管路、以及低壓吸入、高壓排出的工作原理不是本發(fā)明討論的重點(diǎn)，本發(fā)明有關(guān)上述結(jié)構(gòu)和工作原理可以參考和采用現(xiàn)有的各種滑片泵的合適結(jié)構(gòu)。例如，滑片泵吸入口與泵殼的低壓腔連接或連通，所述滑片泵排出口與泵殼的高壓腔連接或連通，定子與吸入盤(pán)7和所述排出盤(pán)2可以通過(guò)定位銷(xiāo)、密封圈等固定連接形成密閉腔室均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的滑片泵，從底端的滑片泵吸入口 71吸進(jìn)低壓流體，流體在轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)動(dòng)中，通過(guò)滑片泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)形成的容積的變化，導(dǎo)致吸進(jìn)的流體和排出的流體之間形成壓力差，從頂蓋即排出盤(pán)2的滑片泵排出口 21排出高壓流體，這樣，本發(fā)明從根本上避開(kāi)了從泵殼的側(cè)向進(jìn)行吸入和排出流體，減小了滑片泵的徑向尺寸和徑向體積，能夠適應(yīng)狹小的管筒狀空間，增加了滑片泵的應(yīng)用范圍。本發(fā)明不局限于只從端蓋吸入和排出流體，只要能夠從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體的方法以進(jìn)行泵送，不管滑片泵是否設(shè)置端蓋，不管流體是否經(jīng)過(guò)端蓋，本發(fā)明都能實(shí)現(xiàn)端向吸入和排出流體，通常情況下，流體的吸入和排出方向與驅(qū)動(dòng)軸8的軸向一致或接近，因而，本發(fā)明的滑片泵也(又)可以稱為軸流式滑片泵，只要端向吸入和排出流體，無(wú)論吸入和排出流體的方向與驅(qū)動(dòng)軸的夾角，例如可以與驅(qū)動(dòng)軸8的軸向相交15度、30度、60度等，均與現(xiàn)有的在泵殼的側(cè)向吸入和排出流體的旁通式結(jié)構(gòu)區(qū)別明顯，只不過(guò)流體的吸入和排出方向與驅(qū)動(dòng)軸8的軸向一致或接近時(shí)， 本發(fā)明的滑片泵結(jié)構(gòu)更緊湊。如圖2和圖3所示，吸入口 71和排出口 21均為兩個(gè)，兩個(gè)吸入口 71關(guān)于驅(qū)動(dòng)軸 8呈軸對(duì)稱設(shè)置在吸入盤(pán)7上，兩個(gè)排出口 21關(guān)于驅(qū)動(dòng)軸8呈軸對(duì)稱設(shè)置在排出盤(pán)2上， 吸入口 71和排出口 21在圓周方向間隔90度設(shè)置，這就成為雙作用滑片泵。驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一圈，雙作用滑片泵吸入排出各兩次，由于結(jié)構(gòu)和受力載荷對(duì)稱，雙作用滑片泵往往可以獲得更大排量，同時(shí)降低滑片泵的噪聲，提高驅(qū)動(dòng)軸等部件的可靠性。當(dāng)然，還可以吸入口 71和排出口 21可以均為一個(gè)，吸入口 71設(shè)置在吸入盤(pán)7上，排出口 21設(shè)置在排出盤(pán)2上，吸入口和排出口的周向間隔角度為180°，以配合吸入口與定子的低壓腔連接，排出口與定子的高壓腔連接。驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一圈，滑片泵吸入排出一次，這是單作用滑片泵。關(guān)于吸入口 71 和排出口 21是設(shè)置兩個(gè)還是設(shè)置一個(gè)，可以根據(jù)舉升的排量確定。進(jìn)一步地，如圖3所示，所述轉(zhuǎn)子5沿周向設(shè)有滑片9，所述滑片9與所述定子4的內(nèi)腔接觸密封，所述滑片泵還包括套設(shè)在所述定子外的筒狀的泵殼1，如圖2所示，所述吸入盤(pán)7和所述排出盤(pán)2分別設(shè)有所述驅(qū)動(dòng)軸8穿過(guò)的軸孔，所述軸孔中設(shè)有軸承3，所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)均位于所述泵殼1內(nèi)并分別通過(guò)軸承3與所述驅(qū)動(dòng)軸8連接。設(shè)置泵殼有利于滑片泵的密封和舉升的穩(wěn)定以及噪音的降低。本發(fā)明的滑片泵可以采用定子或泵殼的偏心腔室結(jié)構(gòu)，定子或泵殼內(nèi)腔的輪廓線可以為對(duì)稱的橢圓形狀或近似橢圓形狀，輪廓線可以為多種曲線方程，定子與吸入盤(pán)7和所述排出盤(pán)2可以通過(guò)定位銷(xiāo)、密封圈等固定連接形成密閉腔室、定子與泵殼之間的定位關(guān)系均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。但本發(fā)明不限于定子或泵殼的偏心腔室，以及轉(zhuǎn)子和滑片結(jié)構(gòu)，還可以采用現(xiàn)有技術(shù)的多種定子或泵殼與轉(zhuǎn)子的配合關(guān)系。本發(fā)明還提出第二種原油舉升系統(tǒng)，所述原油舉升系統(tǒng)包括油管，與所述油管連接的抽油泵，所述抽油泵為滑片泵。第二種原油舉升系統(tǒng)與第一種原油舉升系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，第二種原油舉升系統(tǒng)的滑片泵是由多個(gè)定子形成的多級(jí)泵，相鄰的定子中，下方的定子的排出盤(pán)同時(shí)作為上方的定子的吸入盤(pán)，下方的定子的排出口同時(shí)作為上方的定子吸入口。這種滑片泵為多級(jí)滑片泵，每級(jí)泵中或者每個(gè)定子都能夠形成圖2和圖3所示的單級(jí)泵的抵壓吸入和高壓排出的增壓效果，其中圖4中示出的為兩級(jí)滑片泵。
如圖4所示，第二種原油舉升系統(tǒng)的滑片泵包括多個(gè)筒狀的定子，例如為上方的定子和下方的定子43，驅(qū)動(dòng)軸8，沿平行多個(gè)所述定子的長(zhǎng)度方向穿設(shè)在多個(gè)所述定子中， 每個(gè)所述定子的下端設(shè)有吸入盤(pán)，下方的定子43的下端設(shè)有吸入盤(pán)7，所述吸入口 7上設(shè)有吸入原油的吸入口 71，上方的定子的下端設(shè)有隔板27，隔板27上設(shè)有流體中轉(zhuǎn)口 271，隔板 27作為上方的定子的吸入盤(pán)，流體中轉(zhuǎn)口 271作為上方的定子的吸入口。每個(gè)所述定子的上端設(shè)有排出盤(pán)，上方的定子41的上端設(shè)有排出盤(pán)2，所述排出盤(pán)設(shè)有排出原油的排出口 21，隔板27同時(shí)作為下方的定子43的排出盤(pán)，流體中轉(zhuǎn)口 271同時(shí)作為下方的定子43的排出口。隔板27將上方的定子41和下方的定子43分隔為兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)腔，這兩個(gè)定子或內(nèi)腔通過(guò)流體中轉(zhuǎn)口 271相互聯(lián)系，流體經(jīng)過(guò)下方的定子43吸入后，經(jīng)過(guò)第一級(jí)增壓后從流體中轉(zhuǎn)口 271排出到上方的定子41中，經(jīng)過(guò)上方的定子41的第二級(jí)增壓后從排出口 21中排出上方的定子41。這樣，就形成了兩級(jí)增壓，形成兩級(jí)滑片泵。 如果單級(jí)滑片泵的增壓倍數(shù)為m，則經(jīng)過(guò)兩級(jí)軸流滑片泵增壓后，滑片泵的整體增壓倍數(shù)為 m的平方，經(jīng)過(guò)三級(jí)，則整體增壓倍數(shù)為m的立方，經(jīng)過(guò)η級(jí)，則滑片泵整體增壓倍數(shù)為m的 η次方，通過(guò)以上設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)軸流滑片泵的接力增壓，而且效果顯著。如圖4所示，流體中轉(zhuǎn)口 271的數(shù)目為兩個(gè)，隔板27可以與吸入盤(pán)和排出盤(pán)均為同樣的形狀和結(jié)構(gòu)，但是，隔板27上的流體中轉(zhuǎn)口 271與相鄰的吸入口和排出口的周向間隔角度為90°，以保證在每個(gè)定子中，都能像圖2和圖3所示的單級(jí)滑片泵那樣，使吸入口與定子的低壓腔連接，排出口與定子的高壓腔連接。每個(gè)定子內(nèi)腔均為形狀相同的偏心腔室，沿圓周方向，上下相鄰的兩個(gè)泵殼的設(shè)置方向相互垂直，以配合吸入口與定子的低壓腔連接，排出口與定子的高壓腔連接。當(dāng)然，還可以吸入口 71和排出口 21可以均為一個(gè)，吸入口 71設(shè)置在吸入盤(pán)7上，排出口 21設(shè)置在排出盤(pán)2上，流體中轉(zhuǎn)口 271的數(shù)目為一個(gè)， 隔板27上的流體中轉(zhuǎn)口 271與相鄰的吸入口和排出口的周向間隔角度為180°。驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一圈，滑片泵吸入排出一次。關(guān)于吸入口 71和排出口 21是設(shè)置兩個(gè)還是設(shè)置一個(gè)，可以根據(jù)舉升的排量確定。圖4中，兩個(gè)所述定子按照從首端到尾端的方向從下至上依次銜接，每個(gè)所述定子與相鄰的吸入盤(pán)和排出盤(pán)形成筒狀的內(nèi)腔，每個(gè)內(nèi)腔中設(shè)有套在所述驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子， 所述轉(zhuǎn)子位于所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)之間。根據(jù)圖4，我們還可以想到設(shè)置兩個(gè)或更多的隔板形成三級(jí)泵或更多級(jí)泵。由于井深不同需排出壓力不同，即井越深需排出壓力越大，根據(jù)泵串聯(lián)壓力梯度理論，故所需泵級(jí)數(shù)也越多，這種多級(jí)滑片泵可以適應(yīng)深井的使用。進(jìn)一步地，如圖1所示，所述滑片泵15連接在所述油管13的下方，泵筒的出口與油管連通，泵筒與油管通過(guò)油管扣連接，關(guān)于泵筒與油管的連接可以采用現(xiàn)有技術(shù)的各種合適方式。所述滑片泵通過(guò)錨定器16錨定在油層套管12的內(nèi)壁上，錨定器16與滑片泵15 泵筒下端有油管扣，通過(guò)油管扣滑片泵15與錨定器直接連接，錨定器16固定滑片泵以保證泵工作時(shí)泵殼不轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步地，如圖1所示，所述原油舉升系統(tǒng)還包括采油樹(shù)11，設(shè)置在油井的井口， 驅(qū)動(dòng)頭10，為油井井口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分，包括電機(jī)、減速器等，支撐固定在所述采油樹(shù)11上并位于所述油管13的頂端，用于帶動(dòng)抽油桿轉(zhuǎn)動(dòng)；抽油桿14，伸入到所述油管13中并連接在所述驅(qū)動(dòng)頭10與所述滑片泵的驅(qū)動(dòng)軸8之間。驅(qū)動(dòng)頭10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)抽油桿14、泵軸8、轉(zhuǎn)子5、滑片9轉(zhuǎn)動(dòng)。泵軸8 (也稱驅(qū)動(dòng)軸)在動(dòng)力傳動(dòng)下，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子上的滑片9在定子2的工作腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，定子2內(nèi)腔采用橢圓體，迫使滑片9產(chǎn)生徑向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑片向大腔段(低壓腔)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)吸入盤(pán)7的孔道吸入原油，當(dāng)滑片向小腔段(高壓腔)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就通過(guò)排出盤(pán)7的孔道排出腔內(nèi)原油，由于轉(zhuǎn)子不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，原油就不斷的吸入和排出，將井下油層17 內(nèi)的原油通過(guò)油管14送到地面采油樹(shù)11再配送到原油計(jì)量站和儲(chǔ)存站，它與現(xiàn)油田所用的柱塞抽油泵、電潛離心泵和螺桿泵原理均不同。本發(fā)明還提出一種利用滑片泵輸送流體的方法，所述滑片泵具有筒狀的定子，所述定子中設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸，所述利用滑片泵輸送流體的方法從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體以進(jìn)行舉升。如圖1至圖4所示，本發(fā)明不局限于只從端蓋(即吸入盤(pán)和排出盤(pán)) 吸入和排出流體，本發(fā)明還可以從上端到下端輸送。只要能夠從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體的方法以進(jìn)行泵送，不管滑片泵是否設(shè)置端蓋或吸入盤(pán)和排出盤(pán)，不管流體是否經(jīng)過(guò)端蓋或吸入盤(pán)和排出盤(pán)，不管端蓋是平的還是弧形的，本發(fā)明都能實(shí)現(xiàn)端向吸入和排出流體。通常情況下，流體的吸入和排出方向與驅(qū)動(dòng)軸8的軸向一致或接近，因而， 本發(fā)明的滑片泵也(又)可以稱為軸流式滑片泵，只要端向吸入和排出流體，無(wú)論吸入和排出流體的方向與驅(qū)動(dòng)軸的夾角，例如可以與驅(qū)動(dòng)軸8的軸向相交15度、30度、60度等，均與現(xiàn)有的在泵殼的側(cè)向吸入和排出流體的旁通式結(jié)構(gòu)區(qū)別明顯，只不過(guò)流體的吸入和排出方向與驅(qū)動(dòng)軸8的軸向一致或接近時(shí)，本發(fā)明的滑片泵結(jié)構(gòu)更緊湊。進(jìn)一步地，如圖4所示，在所述滑片泵中設(shè)置多個(gè)筒狀的定子，多個(gè)所述定子按照從首端到尾端的方向從下至上依次銜接，每個(gè)所述定子均采用從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體以進(jìn)行舉升，流體被最下方的定子吸入滑片泵，被最上方的定子排出滑片泵，相鄰的兩個(gè)定子中，下方的定子排出的流體被上方的定子吸入，上方的定子吸入的流體被再上方的定子吸入以形成吸入和排出的接力，直到吸入的流體被最上方的定子排出。通過(guò)以上設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)軸流滑片泵的接力增壓，實(shí)現(xiàn)各級(jí)泵之間的增壓和接力，相對(duì)于多個(gè)單級(jí)泵的串聯(lián)，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，成本更低，而且增壓效果顯著。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種原油舉升系統(tǒng)，其特征在于，所述原油舉升系統(tǒng)包括油管，與所述油管連接的抽油泵，所述抽油泵為滑片泵，所述滑片泵包括多個(gè)筒狀的定子，多個(gè)所述定子按照從首端到尾端的方向從下至上依次銜接，驅(qū)動(dòng)軸，沿平行多個(gè)所述定子的長(zhǎng)度方向穿設(shè)在多個(gè)所述定子中、每個(gè)所述定子的下端設(shè)有吸入盤(pán)，每個(gè)所述定子的上端設(shè)有排出盤(pán)，每個(gè)所述定子與相鄰的吸入盤(pán)和排出盤(pán)形成筒狀的內(nèi)腔，每個(gè)內(nèi)腔中設(shè)有套在所述驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子位于所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)之間，所述吸入盤(pán)上設(shè)有吸入原油的吸入口，所述排出盤(pán)設(shè)有排出原油的排出口，其中，相鄰兩個(gè)所述定子中，下方的定子的排出盤(pán)同時(shí)作為上方的定子的吸入盤(pán)，下方的定子的排出口同時(shí)作為上方的定子的吸入口，所述滑片泵具有從下至上輸送流體的通道，并且所述輸送流體的通道位于各所述筒狀的定子的內(nèi)腔中。
2.如權(quán)利要求1所述的原油舉升系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述轉(zhuǎn)子沿周向設(shè)有滑片，每個(gè)所述定子中，所述滑片與所述定子的內(nèi)腔接觸密封，所述滑片泵還包括套設(shè)在多個(gè)所述定子外的筒狀的泵殼，各所述吸入盤(pán)和各所述排出盤(pán)分別設(shè)有所述驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)的軸孔，各所述軸孔中設(shè)有軸承，各所述吸入盤(pán)和各所述排出盤(pán)均位于所述泵殼內(nèi)并分別通過(guò)軸承與所述驅(qū)動(dòng)軸連接。
3.如權(quán)利要求1所述的原油舉升系統(tǒng)，其特征在于，所述滑片泵連接在所述油管的下方，并且所述滑片泵通過(guò)錨定器錨定在油層套管的內(nèi)壁上。
4.如權(quán)利要求1所述的原油舉升系統(tǒng)，其特征在于，所述原油舉升系統(tǒng)還包括采油樹(shù)，設(shè)置在油井的井口，驅(qū)動(dòng)頭，支撐固定在所述采油樹(shù)上并位于所述油管的頂端，抽油桿， 伸入到所述油管中并連接在所述驅(qū)動(dòng)頭與所述滑片泵的驅(qū)動(dòng)軸之間。
5.如權(quán)利要求1所述的原油舉升系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述定子具有兩個(gè)吸入口和兩個(gè)排出口。
6.一種利用滑片泵輸送流體的方法，所述滑片泵具有筒狀的定子，所述定子中設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸，其特征在于，所述利用滑片泵輸送流體的方法從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體以進(jìn)行舉升，在所述滑片泵中設(shè)置多個(gè)筒狀的定子，多個(gè)所述定子按照從首端到尾端的方向從下至上依次銜接，每個(gè)所述定子均采用從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體以進(jìn)行舉升，流體被最下方的定子吸入滑片泵，被最上方的定子排出滑片泵，相鄰的兩個(gè)定子中，下方的定子排出的流體被上方的定子吸入，上方的定子吸入的流體被再上方的定子吸入以形成吸入和排出的接力，直到吸入的流體被最上方的定子排出。
7.如權(quán)利要求6所述的利用滑片泵輸送流體的方法，其特征在于，每個(gè)所述定子采用兩個(gè)吸入口吸入流體，采用兩個(gè)排出口排出流體。
全文摘要
本發(fā)明提出一種原油舉升系統(tǒng)和利用滑片泵輸送流體的方法。所述原油舉升系統(tǒng)包括油管，與所述油管連接的抽油泵，所述抽油泵為滑片泵，所述滑片泵具有筒狀的定子，所述定子中設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸，所述驅(qū)動(dòng)軸沿平行所述定子的長(zhǎng)度方向設(shè)置在所述定子中、套在所述驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)子；所述定子的下端設(shè)有吸入盤(pán)，所述定子的上端設(shè)有排出盤(pán)，所述吸入盤(pán)、所述排出盤(pán)與所述定子形成筒狀的內(nèi)腔，所述轉(zhuǎn)子位于所述吸入盤(pán)和所述排出盤(pán)之間，所述吸入盤(pán)上設(shè)有吸入原油的吸入口，所述排出盤(pán)設(shè)有排出原油的排出口。所述利用滑片泵輸送流體的方法從所述定子的端部方向進(jìn)行吸入和排出流體以進(jìn)行舉升。
文檔編號(hào)F04C15/06GK102536807SQ20121005405
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者張立新, 沈澤俊, 王全斌, 王同斌, 童征, 裴曉含, 郝忠獻(xiàn), 靳景偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司