本實(shí)用新型涉及一種無游動(dòng)閥低漏失、防垢、砂卡抽油泵柱塞。

背景技術(shù)：

長慶油田由于自身“低滲”、“低壓”和“低豐度”的“三低”特性，大規(guī)模采用低滲透油藏開發(fā)模式，由于其單井產(chǎn)量較低，主要采用抽油機(jī)有桿泵機(jī)械采油舉升方式，抽油泵是機(jī)采系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是將地層原油舉升到地面的唯一途徑，應(yīng)用數(shù)量巨大。以長慶油田為例，截至2015年底，油井開井4.9萬余口，其中采用有桿抽油泵采油的油井達(dá)4.8萬余口。

在油井生產(chǎn)過程中，隨著抽油機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)抽油泵柱塞在泵筒內(nèi)每天發(fā)生上千次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將油流源源不斷舉升至地面，隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，地層中部分砂粒和巖屑會(huì)隨油流進(jìn)入抽油泵筒和柱塞之間，嚴(yán)重時(shí)造成砂卡，地層水不配伍的油井會(huì)出現(xiàn)垢卡。在泵還未完全被卡死前，柱塞和泵筒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致柱塞表面和泵筒內(nèi)表面劃傷，大量的劃傷使泵效下降，甚至?xí)?dǎo)致抽油泵徹底失效。抽油泵頻繁故障造成修井作業(yè)工作量與成本大幅增加，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。同時(shí)由于泵筒和柱塞之間存在間隙，造成漏失，影響原油產(chǎn)量。按照油井開井4.9萬口，存在砂卡、垢卡的井占總井?dāng)?shù)的1/10，平均單井因泵故障修井1次/年，單次作業(yè)經(jīng)費(fèi)1.4萬元進(jìn)行估算，平均修井停產(chǎn)時(shí)間4天/次，年修井費(fèi)用約6860萬元，年停井時(shí)間1.96萬天，損失原油產(chǎn)量2.94萬噸。

為有效解決砂卡、垢卡導(dǎo)致的高頻修井作業(yè)，提高原油產(chǎn)量，保障正常生產(chǎn)需求，急需研發(fā)一種新型防垢、砂卡及低漏失的抽油泵柱塞，緩解以上矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種無游動(dòng)閥低漏失、防垢、砂卡抽油泵柱塞，該抽油泵柱塞主要是針對(duì)目前國內(nèi)常用有桿采油常規(guī)管式抽油泵柱塞在每天發(fā)生幾千次往復(fù)運(yùn)行中，由于泵筒內(nèi)砂卡和垢卡造成抽油泵失效，以及低沖次條件下柱塞和泵筒間隙漏失量大影響原油產(chǎn)量的問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種無游動(dòng)閥低漏失、防垢、砂卡抽油泵柱塞，包括柱塞，以及套設(shè)于柱塞內(nèi)的柱塞中心連桿，柱塞中心連桿的前端連接半球閥球，柱塞的前端內(nèi)側(cè)設(shè)置與半球閥球相配合的半球閥座；柱塞中心連桿的后端伸出柱塞，且末端設(shè)置柱塞扶正塊。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

柱塞的外側(cè)套設(shè)柱塞密封環(huán)。

套裝柱塞密封環(huán)的柱塞側(cè)壁上開設(shè)至少一個(gè)導(dǎo)壓孔。

柱塞扶正塊的側(cè)面及柱塞中心連桿的后部的桿身上均開設(shè)有用于提高液體進(jìn)入柱塞時(shí)的流速的導(dǎo)流槽。

柱塞扶正塊的后端連接上接頭。

柱塞密封環(huán)由高強(qiáng)度碳纖維材料制成，柱塞上行程過程中，柱塞密封環(huán)處于擴(kuò)張狀態(tài)；下行程過程中，柱塞密封環(huán)處于收縮狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型在不改變機(jī)采井原有生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能夠有效杜絕因砂卡、垢卡造成的抽油泵故障，提高原油產(chǎn)量。預(yù)計(jì)新型無游動(dòng)閥低漏失、防垢、砂卡抽油泵柱塞推廣應(yīng)用后，一方面能夠大大降低因泵故障導(dǎo)致的修井作業(yè)頻次，節(jié)約修井費(fèi)用，延長抽油泵使用壽命；另一方面保障了油井正常生產(chǎn)，提高了原油產(chǎn)量；對(duì)油田低成本高效開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本實(shí)用新型優(yōu)選新型高強(qiáng)度碳纖維材料，設(shè)計(jì)制造柱塞密封環(huán)配合金屬抽油泵柱塞，利用上下沖程泵筒內(nèi)產(chǎn)生的壓力差使抽油泵柱塞密封環(huán)處于抽縮或擴(kuò)張狀態(tài)，解決抽油泵在井筒內(nèi)運(yùn)行過程中柱塞與泵筒之間發(fā)生砂卡、垢卡及液體漏失的問題。同時(shí)，設(shè)計(jì)固定式半球閥球閥座，有效解決抽油泵氣鎖問題。從而達(dá)到有效降低修井作業(yè)頻次，提高泵效，降低修井作業(yè)費(fèi)用，提高產(chǎn)量的目的。

【附圖說明】

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-半球閥球；2-半球閥座；3-柱塞中心連桿；4-柱塞；5-柱塞密封環(huán)；6-柱塞扶正塊；7-導(dǎo)流槽；8-上接頭。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見圖1，本實(shí)用新型無游動(dòng)閥低漏失、防垢、砂卡抽油泵柱塞包括柱塞4，以及套設(shè)于柱塞4內(nèi)的柱塞中心連桿3，柱塞中心連桿3的前端連接半球閥球1，柱塞4的前端內(nèi)側(cè)設(shè)置與半球閥球1相配合的半球閥座2，柱塞4的外側(cè)套設(shè)柱塞密封環(huán)5，且套裝柱塞密封環(huán)5的柱塞4側(cè)壁上開設(shè)至少一個(gè)導(dǎo)壓孔；柱塞中心連桿3的后端伸出柱塞4，且末端設(shè)置柱塞扶正塊6，柱塞扶正塊6的側(cè)面及柱塞中心連桿3的后部的桿身上均開設(shè)有用于提高液體進(jìn)入柱塞時(shí)的流速的導(dǎo)流槽7，柱塞扶正塊6的后端連接上接頭8。

本實(shí)用新型主要解決了抽油泵在井筒內(nèi)運(yùn)行過程中柱塞與泵筒之間發(fā)生砂卡、垢卡及低沖次條件下漏失量大的問題，主要是針對(duì)目前國內(nèi)常用有桿采油常規(guī)管式抽油泵柱塞在每天發(fā)生幾千次往復(fù)運(yùn)行中，由于泵筒內(nèi)砂卡和垢卡造成抽油泵失效導(dǎo)致的頻繁修井，以及在較低沖次條件下柱塞和泵筒間隙漏失影響原油產(chǎn)量的問題。本實(shí)用新型采用一種新型半球閥球閥座，以及新型抽油泵柱塞密封環(huán)結(jié)合金屬柱塞，并配合常規(guī)管式抽油泵泵筒，利用抽油泵在運(yùn)行過程中，泵筒內(nèi)產(chǎn)生的壓力差使抽油泵柱塞密封環(huán)處于收縮或擴(kuò)張狀態(tài)，從而解決抽油泵在井筒內(nèi)運(yùn)行過程中柱塞與泵筒之間發(fā)生砂卡、垢卡及漏失的問題。達(dá)到降低泵故障，延長抽油泵使用壽命，保障油井正常生產(chǎn)的目的。

柱塞密封環(huán)，采用一種新型高強(qiáng)度碳纖維材料制成，具有耐磨、柔韌性強(qiáng)、摩擦系數(shù)低等特性。較傳統(tǒng)抽油泵柱塞耐磨性大大增強(qiáng)。新型半球閥球閥座較原有游動(dòng)閥球閥座，其優(yōu)勢在于新型半球閥球閥座設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，在運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)抽油泵柱塞游動(dòng)閥閥球閥罩頻繁撞擊造成的閥球閥罩破損及斷裂，有效延長閥球閥罩的適用壽命。柱塞采用短柱塞長泵筒設(shè)計(jì)，減少柱塞與泵筒接觸面積，有效降低砂卡柱塞、砂磨泵筒和柱塞、形成較大沖程時(shí)柱塞脫離泵筒等現(xiàn)象。半球閥球閥座設(shè)計(jì)采用強(qiáng)啟閉機(jī)械操作，徹底解決了抽油泵氣鎖問題，提高了抽油泵泵效。結(jié)合液體在井筒內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，液體進(jìn)入柱塞時(shí)采用新型導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)進(jìn)行導(dǎo)流，提高了流速，減少了液體流動(dòng)阻力。

柱塞密封環(huán)主要采用一種高強(qiáng)度碳纖維材料制成，具有耐磨、柔韌性強(qiáng)、摩擦系數(shù)低等特性。柱塞密封環(huán)套在金屬抽油泵柱塞上，配套固定半球閥及閥座。柱塞上行程過程中，柱塞密封環(huán)處于擴(kuò)張狀態(tài)，有效降低漏失。下行程中，柱塞密封環(huán)處于收縮狀態(tài)，減少柱塞下行阻力的同時(shí)，避免了井筒內(nèi)垢、砂等異物滯留泵柱塞、泵筒之間導(dǎo)致卡泵。

本實(shí)用新型的工作原理：

與本實(shí)用新型柱塞配套應(yīng)用的泵筒為常規(guī)管式抽油泵泵筒，下井時(shí)柱塞上接頭與抽油桿柱連桿通過絲扣連接；當(dāng)柱塞下行程時(shí)，半球閥打開，泵筒內(nèi)液體由柱塞4、柱塞中心連桿環(huán)空經(jīng)導(dǎo)流槽(紅色箭頭方向)排入油管內(nèi)，此時(shí)泵筒內(nèi)壓力與油管內(nèi)壓力平衡(柱塞密封環(huán)內(nèi)外壓力平衡)，柱塞密封環(huán)處于收縮狀態(tài)，密封環(huán)與泵筒內(nèi)壁之間存在空隙，減少柱塞下行阻力的同時(shí)，避免了井筒內(nèi)垢、砂等異物滯留泵柱塞、泵筒之間導(dǎo)致卡泵；

在泵柱塞上行程時(shí)，半球閥關(guān)閉，此時(shí)由于柱塞上油管內(nèi)液體壓力作用下，使柱塞密封環(huán)內(nèi)壓明顯增大，導(dǎo)致柱塞密封環(huán)在導(dǎo)壓孔壓力作用下發(fā)生膨脹，使柱塞密封環(huán)緊緊貼在泵筒內(nèi)壁上，抽油泵工作過程中漏失量顯著降低；由于柱塞密封環(huán)與泵筒間刮擦作用，可有效防止泵筒內(nèi)壁發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，并將柱塞上端液體舉升至地面。

以上內(nèi)容僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。