CN101550817B - 油田低产井举升系统 - Google Patents

Abstract

一种油田低产井举升系统。主要解决现有采油举升系统在低产井上运行成本高，一次性投资较多、机组尺寸大和自重重的问题。其特征在于：由倍程柔式抽油机、倍程柔式抽油机井口及复合功能单元抽油杆柱组成。该举升系统在低产井上工作时不仅运行成本低，而且具有一次性投资较少、机组尺寸小和自重轻的特点。

Description

油田低产井举升系统

技术领域：

本发明涉及油田采油领域中所用的采油举升系统，尤其是油田低产井举升系统。

背景技术：

石油是涉及到国家安定、发展和安全的重要战略物资。随着石油需求量的逐年增加，油田开发逐渐转向低产低渗油藏。随着大庆三次加密的开展和扶杨油层的开发，单井产液量20t/d以下低产液井的数量不断增加，据不完全统计，产量20t/d以下的井已经有近两万口。如何经济高效开采低产井，不但是节能降耗提高经济效益的需要，而且对降低油井经济开采界限，增加经济可采储量，有着十分重要的意义。长期以来，针对单井产液量20t/d以下，尤其是低于10t/d的专门举升技术一直很欠缺。对于这样的井，抽油机仅仅进行了简单的小型化后的直接应用。单井产出能力越低，游梁式抽油机一次性投入成本高、能耗大的矛盾就越突出，造成了“低产井就是低效无效井”这一不争的事实。

目前主要采油举升系统由钢质杆柱、井口和游梁式抽油机组成。首先，钢质杆柱由100根以上抽油杆组成，这样仅以直径19毫米杆柱为例，自重就达到2.5吨以上，增加了抽油机载荷；同时受游梁式抽油机结构方式限定，其抽油机自重、体积尺寸和电机功率难以做到成比例下降，也就增加低产井吨液开采的一次性投资和运行成本；而且加工成本高，作业操作效率低，不利于低产井节能增效；其次，现有井口与杆柱采用盘根挤压杆柱的密封方式，这样使得杆柱与盘根的摩擦阻力较大，以1千米深井为例，其摩擦阻力大约在300公斤以上，因而也就增加了抽油机载荷，使得抽油机自重、体积尺寸和电机功率增加，不利于低产井节能增效；尤其是因密封装置在井口上部，采用不能弯曲的刚性光杆，光杆行程须大于冲程，从而造成抽油机高度起码要大于冲程长度。最后，除现有游梁式抽油机由于杆柱自重大，杆柱与井口的摩擦阻力较大，使得游梁式抽油机自重、体积尺寸和电机功率增加，现有游梁式抽油机自重在10吨以上，高在5米以上，宽1。5米以上，电机功率很少低于20千瓦。现有游梁式抽油机由于结构原因使得受力全部作用在基础上，这也是造成游梁式抽油机对基础要求高的原因。另外，现有游梁式抽油机是双曲柄结构，曲柄是通过销轴连接方式连接的，这不仅增加了自重和能耗，而且冲程调节范围小，调节也不方便，不利于对抽油机的管理。

目前抽油杆也有采用简单钢丝绳结构，但是因结构原因存在着实施效果差，使用周期短，安全性差的问题，得不到推广应用。其次，动密封井口也有采用简单动密封结构的，但因采用单一的动密封，密封渗漏严重，最终造成使用周期短，维修成本高。最后也有采用倍程抽油机结构的，但因一些关键技术问题未能妥善解决，结构布置未能从整体上形成相互照应的有机组合，导致一些关键技术脱节，整体可靠性不高，如井口渗漏，设备对基础作用力大，对基础要求高，和作业效率低等问题，最终不但降低成本有限，而且严重影响了系统的实用性。这些导致原有倍程抽油机采油系统难以规模推广应用。

综上所述，现有低产井举升系统由钢质杆柱、盘根盒密封井口和游梁式抽油机组成，由于杆柱自重大，杆柱与井口的摩擦阻力较大，应用在低产井上，存在着有效负载率低，耗能高，一次性投资较大问题，产生“大马拉小车”现象，在低产井上达不到节能增效目的，不适应于低产井的应用。再现有倍程抽油机存在着基础要求高，冲程调节范围小和不方便的问题。再现有动密封井口存在着密封效果差的问题。最后现有钢丝绳抽油杆存在着实施效果差，使用周期短，安全性差的问题。如简单采用简单钢丝绳抽油杆、动密封井口和倍程抽油机组合成低产井举升系统，达不到预期效果，难以规模推广应用。

发明内容：

主要解决现有低产井举升系统有效负载率低，耗能高，一次性投资较大问题。同时解决现有倍程抽油机对基础要求高，冲程调节范围小和不方便，以及现有动密封井口密封效果差，及其钢丝绳抽油杆实施效果差的问题。本发明提供一种油田低产井举升系统，该举升系统具有实施效果好，使用周期长，安全可靠、密封效果好、冲程损失小、基础要求低、冲程调节范围宽和调节方便的低产井举升系统，最终达到低成本运行、降低一次性投资、减小机组尺寸和减轻自重的目的。

本发明的技术方案是：该油田低产井举升系统包括倍程柔式抽油机、倍程柔式抽油机井口及复合功能单元抽油杆柱。

所述的复合功能单元抽油杆柱由调整短接、复合钢丝绳、上加重杆、纤维绳、环链、中加重杆、振击杆、下加重杆及拉杆依次串联组成，调整短接上端与倍程柔式抽油机井口的密封体相连，调整短接下端与复合钢丝绳相连，复合钢丝绳下部连接有上加重杆，上加重杆下连接有纤维绳，纤维绳下至少连接有30个0.5米长的环链，环链下连接有中加重杆，中加重杆下连接有下端头带环型凸台的振击杆，振击杆上连接滑套，滑套下连接有滑套接头，滑套接头下直接连接有下加重杆，下加重杆直接与拉杆相连，拉杆与抽油泵柱塞相连；

所述的倍程柔式抽油机井口由下法兰、大四通、上法兰、小四通、连接头、承载托板、密封工作筒、尾管、贮气管及密封体组成，小四通上通过卡箍连接有卡箍短接，卡箍短接上连接有连接头，连接头下内连接有置于油管柱内的密封工作筒，密封工作筒下依次连接有尾管及贮气管，贮气管下端为喇叭口型集气短接，贮气管下端壁上有过液孔，密封工作筒内置有密封体，密封体上下端分别与传动链及调整短接相连接，连接头阶台上套有承载托板，承载托板上端连接头上螺纹连接有固定承载托板的压帽；

所述的倍程柔式抽油机由支架、电机、减速器、传动轴、单曲柄、曲柄销轴，曲柄销轴轮、平衡块、左、右定滑轮、可调横支臂、横支臂定滑轮、传动链及井口连接杆组成，单曲柄轴向有T型滑动调整槽，滑动调整槽正面横向两侧分别至少有10个限位槽，滑动调整槽内置有滑块，滑块上通过固定螺栓连接有曲柄销轴，滑块通过固定螺栓顶挤滑动调整槽内后面固定，曲柄销轴阶台后面通过螺栓连接有置于限位槽内的限位块，滑块居中过孔内置有通过螺纹与曲柄销轴相连的保险螺栓，曲柄销轴上连接有曲柄销轴轮，支架上端横向固定有横梁，横梁上左右端分别连接有左、右定滑轮，横梁井口一侧铰链有可上下摇动的可调横支臂，可调横支臂端头连接有横支臂定滑轮，可调横支臂端头下面连接有井口连接杆，井口连接杆下端与倍程柔式抽油机井口上承载托板相连。

本发明具有的有益效果是：该油田低产井举升系统由于采用了上述方案，与现有举升系统及简单钢丝绳抽油杆区别点之一在于：由于采用了复合功能单元抽油杆柱及其配套的上加重杆、纤维绳、环链、中加重杆、振击杆、下加重杆及拉杆结构，从而提高了实施效果，使用周期长，安全可靠的目的，最终降低杆柱的自重。以1000米井深为例，由现有杆柱2吨以上降低到600公斤以下，降低百分之七十，这样就降低了抽油机的载荷，即降低抽油机电机功率，实现低成本运行，最终达到采油举升系统节能高效运行的目的；同时，因杆柱自重的降低，使抽油机结构设计强度降低，从而简化了抽油机的结构，减小了抽油机机组尺寸和自重，降低了对抽油机基础的要求，最终实现抽油机轻小型化安全运行。与现有举升系统及动密封井口区别点之二在于：由于采用了密封工作筒、密封体及尾管、贮气管组成的动密封和气密封结构，形成动密封和气密封的双密封方式，这样不仅解决了传动链与井口密封问题，而且提高了密封效果，最终延长了使用周期，降低维修成本，降低井口的高度。而且由于将密封装置设置在井口下，为降低抽油机高度提供了技术支持，还具有免维护，密封使用寿命长的特点，密封使用寿命可达2-3年，其次可以解决现有钢质杆柱与井口摩擦阻力较大的问题，由现有井口摩擦阻力300公斤以上，降为25公斤，为实现抽油机轻小型化安全运行提供了技术保障。与现有举升系统和倍程柔性抽油机区别点之三在于：采用了滑动调整槽及滑块，实现了曲柄销轴轮冲程快捷大范围调节，由现有3级调节范围扩大到10级以上；再因采用可调横支臂及井口连接杆与倍程柔式抽油机井口上承载托板相连的结构，将作用在抽油机重力和向右的拉力部分转移到倍程柔式抽油机井口上，使得对抽油机的结构强度及对基础要求降低，由现有复杂箱式基础变为简易桩式基础，即节约了原材料和加工成本，减少了基础的施工成本。同时采用该抽油机能够与该杆柱紧密配合，又从运动规律看，冲程损失越小越好，该抽油机因上死点与下死点的加速度比是1比3，而现有的抽油机上死点与下死点的加速度比是1比1，也就是该抽油机上慢下快，这样使得该抽油机冲程损失小，而现有的抽油机是上下基本一样，冲程损失大，所以该抽油机适应该杆柱，能够实现节能降耗的目的。

综上所述，该油田低产井举升系统充分显示了突出的特性和显著效果，实现了低能耗，一次性投资少，结构简单紧凑，系统机组尺寸小，自重轻，单井产出能力提高，采油成本降低，节约了原材料和加工成本，在低产井上达到节能增效目的，适应于低产井的应用。

附图说明：

附图1是本发明轻型柔性钢丝绳杆柱结构示意图；

附图2是本发明倍程柔式抽油机井口结构示意图；

附图3是本发明倍程柔式抽油机井口连接头11下部连接件结构示意图；

附图4是本发明倍程柔式抽油机结构示意图；

附图5是图4单曲柄A-A向剖视图。

图中1-调整短接，2-复合钢丝绳，3-上加重杆，4-环链，5-过载保护器，6-中加重杆，7-振击杆，8-下加重杆，9-拉杆，10-小四通，11-连接头，12-承载托板，13-密封工作筒，14-尾管，15-贮气管，16-密封体，17-卡箍短接，18-过液孔，19-压帽，20-支架，21-单曲柄，22-曲柄销轴，23-可调横支臂，24-横支臂定滑轮，25-井口连接杆，26-滑动调整槽，27-限位槽，28-滑块，29-固定螺栓，30-限位块，31-保险螺栓，32-横梁。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合图2、图3所示，该油田低产井举升系统包括倍程柔式抽油机、倍程柔式抽油机井口及复合功能单元抽油杆柱。

由图1所示，所述的复合功能单元抽油杆柱由调整短接1、复合钢丝绳2、上加重杆3、纤维绳5、环链4、中加重杆6、振击杆7、下加重杆8及拉杆9依次串联组成。杆柱使用复合钢丝绳2主要目的是减轻自重。为了保证复合钢丝绳2能够安全可靠的实施，在复合钢丝绳2上串连了上加重杆3、环链4、纤维绳5、中加重杆6、振击杆7、下加重杆8及拉杆9配件。调整短接1上端通过螺纹与倍程柔式抽油机井口的密封体16相连，调整短接1的作用是最后确定复合钢丝绳2长度。调整短接1下端连接有鸡心环，鸡心环与复合钢丝绳2相连，复合钢丝绳2采用填充尼龙复合材料的钢丝绳，复合钢丝绳2采用分段过渡阶梯卸载抗疲劳接头方法与鸡心环连接，利用多节压接特性，消除复合钢丝绳2接头处的应力集中，延长使用寿命，而且易现场制作及质量易控制。也就是复合钢丝绳2接头处是致命的薄弱环节，事故几乎完全发生在此处，为了防止复合钢丝绳2接头处受压蜷曲，保证复合钢丝绳2接头处的强度，提高复合钢丝绳2接头处抗疲劳性，延长复合钢丝绳2的使用寿命，所以采用鸡心环利用分段过渡阶梯卸载抗疲劳接头方法与复合钢丝绳2连接方式。复合钢丝绳2下连接有鸡心环，鸡心环与上加重杆3上端接头相连。上加重杆3的主要作用是适当增加复合钢丝绳2的自重，采用在复合钢丝绳2串连上加重杆3的结构，利用上加重杆3自身重量重的特性，消除复合钢丝绳2受压蜷曲的现象。也就是通过上加重杆3重量增加复合钢丝绳2的自重，从而避免了复合钢丝绳2受压蜷曲现象产生，保证了复合钢丝绳2能够安全可靠运行。上加重杆3下端接头连接有纤维绳5，这里的纤维绳5改变了它的作用，纤维绳5主要作用起过载保护，采用在复合钢丝绳2上串连纤维绳5的结构，利用纤维绳5过载敏感，对疲劳不敏感的特性，当复合钢丝绳2过载达到纤维绳5过载重量时，纤维绳5会自动断开。由于井内环境条件差，纤维绳5下部复合钢丝绳2及柱塞易出现遇阻现象，造成纤维绳5下部复合钢丝绳2过载，当纤维绳5下部复合钢丝绳2载荷增加时，复合钢丝绳2拉断，造成井下断柱事故，为了保证复合钢丝绳2的正常运行，所以在复合钢丝绳2上增设了纤维绳5，当纤维绳5下部复合钢丝绳2遇阻等原因造成载荷增加时，纤维绳5自动断开，这样就自动有效的保护了杆柱，减少了对整个系统不必要损失，而且通过简易打捞工艺就能够迅速恢复生产。纤维绳5下端通过接头连接有30个环链4，每个环链4长度为0.5米，环链4叠加后缩短的距离略大于冲程，因每个环链4长度为0.5米，30个环链4叠加后缩短的距离是最大泵的冲程，环链4的多少根据泵的冲程决定。这里环链4改变了它的作用，环链4的主要要是欠载保护，采用环链4的自动叠加特性，实现消除冲程长度。也就是在下行遇阻时，由于井内环境条件差，复合钢丝绳2及井下柱塞易出现遇阻现象，使得复合钢丝绳2停止下行，这样复合钢丝绳2会出现受压蜷曲，造成复合钢丝绳2抗疲劳强度降低，缩短复合钢丝绳2的使用寿命，通过环链4能够自动消耗遇阻行程，避免柔性杆下部受压蜷曲促成的柔性杆早期失效，保证复合钢丝绳2抗疲劳强度，使复合钢丝绳2能够安全可靠的运行。环链4下端与中加重杆6上端接头相连接，中加重杆6的主要作用是再一次增加复合钢丝绳2的自重。还是采用在复合钢丝绳2串连中加重杆6的结构，利用中加重杆6自身重量重的特性，消除复合钢丝绳2受压蜷曲的现象。也就是通过中加重杆6重量进一步增加复合钢丝绳2的自重，从而避免了复合钢丝绳2受压蜷曲现象产生，保证了复合钢丝绳2能够安全可靠运行。中加重杆6下端连接有振击杆7，振击杆7下端头带环型凸台，振击杆7上连接有滑套，滑套下连接有滑套接头，振击杆7的主要作用是在柱塞发生遇阻现象时，振击杆7通过下行速度和重力振击自动解除遇阻现象。振击杆7主要起解卡作用的。采用振击杆7与滑套滑动连接结构，利用振击杆7冲击力大的特性实现解卡作用。也就是由于井内环境条件差，柱塞一旦出现遇阻现象，使得复合钢丝绳2停止下行，通过振击杆7自动振击滑套接头，多数情况下能够解开泵的卡阻，避免修井作业，保证了复合钢丝绳2能够安全可靠运行。滑套接头下端直接与下加重杆8连接有，下加重杆8下端直接与拉杆9相连，拉杆9与抽油泵柱塞相连。下加重杆8的主要作用是最后一次增加复合钢丝绳2的自重。还是采用在复合钢丝绳2串连下加重杆8的结构，利用下加重杆8自身重量重的特性，消除复合钢丝绳2受压蜷曲的现象。也就是通过下加重杆8重量进一步增加复合钢丝绳2的自重，从而避免了复合钢丝绳2受压蜷曲现象产生，保证了复合钢丝绳2能够安全可靠运行。该系统杆柱与现有杆柱的区别点之一是采用填充尼龙复合材料的复合钢丝绳2做主体，利用重量轻、成本低的特性，因而降低杆柱自重，自重由2-3吨降至0.6吨以下。区别点之二是在复合钢丝绳2上采用连接有上加重杆3、纤维绳5、环链4、中加重杆6、振击杆7、下加重杆8及拉杆9配件，利用纤维绳5过载自动断开、环链4能够自动叠加、加重杆自重和振击杆7振击的特性，解决杆柱在上行或下行遇阻时复合钢丝绳2受压蜷曲的问题，从而保证复合钢丝绳2杆柱安全可靠运行。总之，该复合功能单元抽油杆柱与倍程柔式抽油机的有机结合，使该油田低产井举升系统节约了大量钢材，杆柱采用复合钢丝绳2大大降低自重，自重由2-3吨降至0.6吨以下，因而大大降低了运行成本，减少一次性投资。该油田低产井举升系统大幅度降低能耗，装机功率由45千瓦降至5.5千瓦，吨液百米耗电由2.77千瓦降低到0.83千瓦，一次性投资降低减少百分之六十。而且通过加装的调整短接1、复合钢丝绳2、上加重杆3、环链4、纤维绳5、中加重杆6、振击杆7、下加重杆8及拉杆9，保证了杆柱的正常运行，使得效率大大提高，与原机相比系统效率由百分之十七提高到百分之四十二，从根本上解决了现有钢质自重大的问题和现有钢丝绳杆柱实施效果差，使用周期短，安全性差，难以规模推广应用的问题。最终解决了系统运行成本高、一次性投资大的问题。所述数据充分显示了杆柱的突出特性和显著效果，达到了在低产井上节能增效目的，适应于低产井的应用，为油田低产井节能降耗做出贡献。

由图2结合图3所示，所述的倍程柔式抽油机井口由下法兰、大四通、上法兰、小四通10、连接头11、承载托板12、密封工作筒13、尾管14、贮气管15及密封体16组成。该倍程柔式抽油机井口的目的之一不仅解决传动链与该井口密封问题和钢质杆柱与井口摩擦阻力大的问题，同时解决现有动密封井口单一动密封造成密封效果差，最终造成使用周期短，维修成本高的问题。小四通10上通过卡箍连接有卡箍短接17，卡箍短接17上通过内螺纹与连接头11下端外螺纹相连接。卡箍短接17起连接作用，使连接头11能够与井口方便连接。连接头11下端通过内螺纹连接有密封工作筒13，密封工作筒13置于3时油管柱内。密封工作筒13内置有密封体16，密封体16与密封工作筒13采用间隙配合。根据采用密封体16在密封工作筒13内机械往复运动的工作原理，通过密封体16将井液隔开，达到动密封目的。密封工作筒13下通过短接连接有尾管14，尾管14是起集气作用，尾管14通过外螺纹与贮气管15内螺纹相连接，贮气管15下端为喇叭口型集气短接，通过尾管14和贮气管15组成气液分离器，利用气体与液体的质量差将气液分离，贮气管15吸吮油管柱内的伴生气的作用的，通过贮气管15下端的喇叭口增大吸气量。贮气管15下端壁上有过液孔18，通过过液孔18扩大井液在油管柱内通道。采用尾管14方法，利用气隔离原理，通过伴生气将井液隔离，达到气密封目的。密封体16上下端分别与传动链及调整短接1相连接，传动链通过密封体16带动杆柱上下往复运动，达到举升目的。连接头11阶台上套有承载托板12，承载托板12上端连接头11上螺纹连接有固定承载托板12的压帽19，通过承载托板12与倍程柔式抽油机的井口连接杆25相连，因而把倍程柔式抽油机上的部分重力转移到井口上。总之，该倍程柔式抽油机井口与现有井口的区别点之一是在卡箍短接17上连接有连接头11，连接头11下依次连接有密封工作筒13、密封体16、尾管14及贮气管15。由于采用密封工作筒13与密封体16动密封和尾管14及贮气管15组成气液分离器，形成动密封和气密封的双密封方式，利用密封体16和气隔离的特性，这样不仅解决传动链与井口的密封问题，而且通过气密封提高了密封效果。在密封体16在上下运行过程中，在密封体16与气柱下液面之间的密封工作筒13内壁，附着的液膜，由于重力作用下滑而变薄。由于流动粘度差异，液膜中易于流动的水下滑快，存留于密封工作筒13内表面液膜中的几乎全部是原油，此时的液膜转化变成了原油的“油膜”。由于密封体16运动速度很低，约为10-20米/分钟，为液膜成为油膜，也为形成的油膜在与密封体16接触之前变得很薄，提供了较充足的时间。另外，伴生气极易溶于原油油膜，又进一步降低了油膜的粘度。密封体16下行经过时，薄油膜的厚度约等于密封体16与密封工作筒13之间的间隙。液膜一方面起到了润滑的作用，减小了密封工作筒13与密封体16之间磨擦阻力和磨损；另一方面很薄的液膜进入密封体16与密封工作筒13的间隙，有效削弱了动压“油楔”的形成，导致间隙内液膜的内压力大幅度降低，油膜的体积压缩量很小。这样，在密封体16通过后，油膜的体积弹性膨胀也很少；而当密封体16上行运动时，几乎全部的油膜都能重新进入密封体16与密封工作筒13的间隙，宏观表现为渗漏量低或无渗漏，试验平均渗漏量比光杆密封减少百分之七十。同时，密封阻力由原来的300公斤以上降低到30公斤以下，减少了能耗，密封寿命由原来的50天延长到2000天以上。并根除了软密封的“跑油”事故隐患，且取消了密封的日常维护。真正实现了抽油机井口的低损耗、低能耗、高可靠性和免维护的长寿密封。增强了井口与传动链的密封效果，而且由于将密封装置设置在井口下，从而大大降低了井口高度，为降低抽油机高度提供了技术支持，还具有免维护，密封使用寿命长的特点。区别点之二是密封工作筒13与密封体16采用间隙配合，利用密封体16在密封工作筒13内滑动的特性，从而解决现有杆柱与井口摩擦阻力大的问题，由现有井口摩擦阻力300公斤，降为25公斤，总之，该倍程柔式抽油机井口与复合功能单元抽油杆柱的有机结合，提高了密封效果，减小了井口与杆柱的摩擦阻力，降低了井口高度，也就间接的降低了抽油机的高度，最终为降低该系统电机功率，即运行成本，做出了突出贡献和显著效果。

由图4结合图5所示，所述的倍程柔式抽油机由支架20、电机、减速器、传动轴、单曲柄21、曲柄销轴22，曲柄销轴轮、平衡块、左、右定滑轮、可调横支臂23、横支臂定滑轮24、传动链及井口连接杆25组成，该倍程柔式抽油机目的之一是解决冲程调节范围小及调节不方便的问题。目的之二是解决作用力对基础要求高的问题。单曲柄21轴向有T型滑动调整槽26，滑动调整槽26内置有与滑动调整槽26相配的滑块28，通过滑块28在滑动调整槽26内的滑动达到调节冲程的目的。滑块28上有凸台，滑块28上的凸台置于曲柄销轴22后面的凹槽内，曲柄销轴22在通过正面居中4个轴向固定螺栓29与滑块28连接，通过4个固定螺栓29将滑块28与曲柄销轴22连接在一起。固定螺栓29穿过滑块28后顶挤滑动调整槽26内后面，通过固定螺栓29顶挤滑动调整槽26内后面，使滑块28正面与滑动调整槽26面增加摩擦力，同时固定螺栓29前端面与滑动调整槽26面也增加摩擦力，从而达到固定曲柄销轴22的目的。滑动调整槽26正面横向两侧分别至少有10个限位槽27，曲柄销轴22阶台后面通过螺栓连接有限位块30，限位块30置于限位槽27内，滑块28后面居中过孔内置有保险螺栓31，保险螺栓31通过螺纹与曲柄销轴22相连，限位块30、限位槽27及保险螺栓31主要起保险作用，在固定螺栓29松动时，通过限位槽27与限位块30限止及保险螺栓31与曲柄销轴22的连接，防止滑块28突然失效，造成机械事故，预留出处理问题的时间，从而达到安全可靠运行的目的。曲柄销轴22正面阶台上置有前后端盖，前后端盖与曲柄销轴22接触面设置有密封圈，前后端盖间曲柄销轴22上置有轴承，轴承外置有曲柄销轴轮，前后端盖通过螺钉与曲柄销轴轮相连接。支架20上端横向固定有横梁32，横梁32上左右端分别连接有左、右定滑轮，横梁32井口一侧连接有可上下摇动铰链板，铰链板另一端连接有可调横支臂23的支臂套，支臂套内置有伸缩杆，伸缩杆通过销钉与支臂套相连接，伸缩杆的另一端头连接有横支臂定滑轮24的支轮架，支轮架上设置有横支臂定滑轮24，首先通过可调横支臂23与支架20之间的铰链，消除支架20的上下振动，同时，将支架20向井口一侧的作用力，即向井口一侧的拉力转移到井口上，因而降低了对基础和支架20的结构强度要求，使基础工艺简化，施工降低费用，保护环境，少动土或不动土施工，简化了支架20，节约原材料，减少了加工成本。支轮架下面通过螺帽连接有井口连接杆25，井口连接杆25下端通过螺帽与倍程柔式抽油机井口上承载托板12相连，将支架20的向下作用力，即重力转移到井口上，从而进一步降低了对基础和支架20的结构强度要求，实现了倍程柔式抽油机轻小化，由现有的15吨左右降为3吨左右。该倍程柔式抽油机与现有的区别点之一是采用滑动调整槽26、滑块28、固定螺栓29、限位槽27、限位块30、保险螺栓31及曲柄销轴22配件。利用滑块28在滑动调整槽26内的滑动原理，实现扩大调节冲程范围和调节方便的目的，由现有3级调节范围扩大到10级以上。利用限位槽27与限位块30相切特性及保险螺栓31的连接特性，避免由固定螺栓29松动造成突然事故的发生，预留了缓冲时间，起到保险作用，最终达到扩大调节冲程范围，调节方便，安全可靠运行的目的。区别点之二是采用可调横支臂23及井口连接杆25配件，利用力的分解原理，通过可调横支臂23把向井口一侧分力的拉力转移到井口上，通过井口连接杆25把作用力或是说重力转移到井口上，因而降低了对基础和支架20的结构强度要求，使基础施工降低费用，少动土或不动土施工，由现有箱式基础变为桩式基础，成本降为4000元，简化了支架20，节约原材料，减少了加工成本，由现有的15吨左右降为3吨左右，实现了倍程柔式抽油机轻小化，少投资、低成本运行目标。区别点之三是由于采用该抽油机与该杆柱紧密配合，从运动规律看，冲程损失越小越好，该抽油机因上死点与下死点的加速度比是1比3，而现有的抽油机上死点与下死点的加速度比是1比1，也就是该抽油机上慢下快，这样减少该抽油机冲程损失，而现有的抽油机是上下基本一样，冲程损失大，所以该抽油机适应该杆柱，能够实现节能降耗的目的。总之，由于该倍程柔式抽油机与倍程柔式抽油机井口及复合功能单元抽油杆柱的有机结合，使得该系统运行成本和一次性投资降低。

综上所述，该油田低产井举升系统技术不是复合功能单元抽油杆柱与倍程柔式抽油机和倍程柔式抽油机井口的简单组合，而是针对复合功能单元抽油杆柱的特点，把三者有机结合成一体，其三者相互联系、相互制约和相互影响，及其合理配置，充分发挥机、杆、泵三者的优势，结合专用密封方式，使系统各种运动特性和结构特性充分发挥，形成该系统。该油田低产井举升系统与现有举升系统的区别点在于：采用复合钢丝绳2及环链4、纤维绳5、加重杆、振击杆7、密封工作筒13、密封体16、尾管14、贮气管15、承载托板12、滑动调整槽26、滑块28、固定螺栓29、限位槽27、限位块30、保险螺栓31、可调横支臂23、井口连接杆25配件，利用了复合钢丝绳2自重轻、密封体16的动密封摩擦力小、滑块28在滑动调整槽26的滑动、固定螺栓29的螺纹传动、限位块30与限位槽27的相切、保险螺栓31的连接螺纹、可调横支臂23及井口连接杆25将力分解的原理或特性的结构，不仅能够自动消除遇阻造成的欠载、过载及卡泵现象，增强了井口密封效果和降低摩擦力，简化抽油机基础。而且实施效果好，使用周期长，安全可靠、密封效果好、冲程损失小、基础要求低、冲程调节范围宽和调节方便的目的，最终达到低成本运行、降低一次性投资、减小机组尺寸和减轻自重的目的，取得了突出的实质性特点和显著进步，在低产井上达到节能增效目的。

该油田低产井举升系统在大庆采油三厂25口井实施应用一年以上，产液情况为：日产液量3-15吨；泵效百分之七十以上，最高达到百分之一百八十；载荷情况为：最大悬点载荷由4-7吨降低到0.8-1.3吨，井下杆柱自重由2-3吨降至0.6吨以下；能耗情况为：以3-丁6-452井为例，与原机相比系统效率由百分之十七提高到百分之四十二，提高了百分之一百四七，吨液百米耗电由2.77千瓦降低到0.83千瓦，装机功率由45千瓦降至5.5千瓦；重量和体积为：空机重量由原10型机19.8吨降至3.5吨；占居空间由105立方降至10立方，缩小10倍。所述数据充分显示了该油田低产井举升系统突出的实质性特点和显著进步，实现了低能耗，一次性投资少，结构简单紧凑，系统机组尺寸小，自重轻，单井产出能力提高，采油成本降低，节约了原材料和加工成本，在低产井上达到节能增效目的，适应于低产井的应用。

Claims (1)

1.一种油田低产井举升系统，包括倍程柔式抽油机、倍程柔式抽油机井口及复合功能单元抽油杆柱，其特征在于；

所述的复合功能单元抽油杆柱由调整短接(1)、复合钢丝绳(2)、上加重杆(3)、纤维绳(5)、环链(4)、中加重杆(6)、振击杆(7)、下加重杆(8)及拉杆(9)依次串联组成，调整短接(1)上端与倍程柔式抽油机井口的密封体(16)相连，调整短接(1)下端与复合钢丝绳(2)相连，复合钢丝绳(2)下部连接有上加重杆(3)，上加重杆(3)下连接有纤维绳(5)，纤维绳(5)下至少连接有30个0.5米长的环链(4)，环链(4)下连接有中加重杆(6)，中加重杆(6)下连接有下端头带环型凸台的振击杆(7)，振击杆(7)上连接滑套，滑套下连接有滑套接头，滑套接头下直接连接有下加重杆(8)，下加重杆(8)直接与拉杆(9)相连，拉杆(9)与抽油泵柱塞相连；

所述的倍程柔式抽油机井口由下法兰、大四通、上法兰、小四通(10)、连接头(11)、承载托板(12)、密封工作筒(13)、尾管(14)、贮气管(15)及密封体(16)组成，小四通(10)上通过卡箍连接有卡箍短接(17)，卡箍短接(17)上连接有连接头(11)，连接头(11)下内连接有密封工作筒(13)，密封工作筒(13)置于油管柱内，密封工作筒(13)下依次连接有尾管(14)及贮气管(15)，贮气管(15)下端为喇叭口型集气短接，贮气管(15)下端壁上有过液孔(18)，密封工作筒(13)内置有密封体(16)，密封体(16)上下端分别与传动链及调整短接(1)相连接，连接头(11)阶台上套有承载托板(12)，承载托板(12)上端连接头(11)上螺纹连接有固定承载托板(12)的压帽(19)；

所述的倍程柔式抽油机由支架(20)、电机、减速器、传动轴、单曲柄(21)、曲柄销轴(22)，曲柄销轴轮、平衡块、左、右定滑轮、可调横支臂(23)、横支臂定滑轮(24)、传动链及井口连接杆(25)组成，单曲柄(21)轴向有T型滑动调整槽(26)，滑动调整槽(26)正面横向两侧分别至少有10个限位槽(27)，滑动调整槽(26)内置有滑块(28)，滑块(28)上通过固定螺栓(29)连接有曲柄销轴(22)，滑块(28)通过固定螺栓(29)连接在滑动调整槽(26)内，曲柄销轴(22)阶台后面通过螺栓连接有置于限位槽(27)内的限位块(30)，滑块(28)与曲柄销轴(22)之间连接有保险螺栓(31)，曲柄销轴(22)上连接有曲柄销轴轮，支架(20)上端横向固定有横梁(32)，横梁(32)上左右端分别连接有左、右定滑轮，横梁(32)井口一侧铰链有可上下摇动的可调横支臂(23)，可调横支臂(23)端头连接有横支臂定滑轮(24)，可调横支臂(23)端头下面连接有井口连接杆(25)，井口连接杆(25)下端与倍程柔式抽油机井口上承载托板(12)相连。

Images