CN105570107B - 压力驱动碟片活塞泵及利用其进行排液的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力驱动碟片活塞泵及利用其进行排液的方法，该压力驱动碟片活塞泵包括泵本体、从上到下设置于其下端的出液阀和进液阀、设置于其内腔的活塞和复位弹簧，以及设置于其上端的悬挂键板；悬挂键板的侧壁上形成有台阶；复位弹簧由多块插接部件依次插接而成；插接部件为上宽下窄的弧形片，其中部沿着弧形方向开孔，且孔的长度大于插接部件下端的宽度。使用时，将其下入工作筒，通过压力驱动活塞下压，进液阀关、出液阀开，排出泵本体内地层液体；撤去外加压力，复位弹簧使活塞上移，进液阀开、出液阀关，吸入地层液体，重复直至完成排液；该压力驱动碟片活塞泵结构简单，操作方便；利用其进行排液作业能显著减少对环境的污染。

Description

压力驱动碟片活塞泵及利用其进行排液的方法

技术领域

本发明属于石油天然气开采油气田开发技术领域，特别是涉及一种压力驱动碟片活塞泵及利用其进行排液的方法。

背景技术

试油测试过程中排液是落实地层产液液性、求取产能的重要手段；在油水井酸化、压裂等措施改造后，为防止入井液对地层产生伤害，也需要及时排液。目前井下作业排液方式有多种，各有其局限性。抽汲排液会造成环境污染且安全隐患较大，已不能适应现在的生产理念；注气气举排液成本较高，受设备影响较大；螺杆泵排液存在转抽工序多、能耗大等缺点；射流泵、活塞泵排液因地层液与工作液混合排出，不易清楚落实地层液性等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种压力驱动碟片活塞泵及利用其进行排液的方法，能与试油、测试或酸化压裂联合作业，提高效率并直观地取得地层液性及产能资料，解决了当前试油作业时地层液污染地表的问题，同时降低劳动强度和安全风险。

为此，本发明的技术方案如下：

一种压力驱动碟片活塞泵，能安装在工作筒内部；包括泵本体、从上到下设置于所述泵本体下端的出液阀和进液阀、设置于所述泵本体内腔的活塞和复位弹簧，以及设置于所述泵本体上端的悬挂键板；所述泵本体外侧设有多个密封圈，能与所述工作筒形成密封结构；所述出液阀和进液阀不能同时打开或关闭；所述悬挂键板的侧壁上形成有台阶，其台阶处的直径大于所述泵本体的直径，用于将所述压力驱动碟片活塞泵悬挂安装于工作筒内部；所述活塞设置于所述复位弹簧上侧；所述复位弹簧由多块插接部件依次插接而成；所述插接部件为上宽下窄的弧形片，其中部沿着弧形方向开孔，且所述孔的长度大于所述插接部件下端的宽度。第二块插接部件的下端插入第一块插接部件的孔内；第三块插接部件的下端插入第二块插接部件的孔内；依次连接，最终构成复位弹簧。所述出液阀和进液阀均为压力阀。

所述悬挂键板通过底座与所述泵本体连接；所述底座的内径小于所述泵本体的内径；所述悬挂键板由两块键板组成，分别设置于底座外侧，闭合后成圆；所述悬挂键板与底座之间还设有键板弹簧。

所述键板弹簧有两个，与悬挂键板对应设置，其结构为设置于同侧且端点连接的两个半圆，一侧半圆中间断开，在朝向另一半圆的方向上倾斜延伸出插杆支杆，插杆支杆的另一端与插杆连接；所述悬挂键板在所述插杆对应位置设置有弹簧插孔。使用时，插杆插入弹簧插孔，键板弹簧位置确定，可实现悬挂键板的径向位移。

所述出液阀和进液阀之间形成有容腔。

所述底座顶部固定设有打捞颈；打捞颈外侧形成有第一台阶。用于在排液结束或泵效不足时将所述压力驱动碟片活塞泵捞出。

所述泵本体外侧的密封圈分别设置于所述出液阀以上和进液阀以下。

所述插接部件的上边缘和下边缘均为圆弧状。

利用所述压力驱动碟片活塞泵进行排液的方法，包括如下步骤：

1)在下入井筒内的施工管柱上预装有与所述压力驱动碟片活塞泵相匹配的工作筒，并在所述工作筒上侧安装循环阀、下侧安装封隔器；

所述工作筒包括筒状的本体、分别设置于所述本体顶部、底部的上、下接头，所述本体内侧内凹形成有与所述悬挂键板的台阶相匹配的悬挂台阶；所述本体的侧壁上形成有循环孔，对应循环孔位置在其内侧通过销钉固定有滑套；所述滑套在循环孔的上下两侧分别设有密封圈；所述滑套距离悬挂台阶的纵向距离小于所述悬挂键板台阶到所述压力驱动碟片活塞泵底端的距离；且所述循环孔到下接头的距离等于所述滑套的高度与所述压力驱动碟片活塞泵底端到出液阀出口的距离之和；

2)所述封隔器坐封后，在需排液时，向施工管柱内投入所述压力驱动碟片活塞泵；所述施工管柱的井上端连有柱塞泵，该柱塞泵利用脉动压力驱动；所述柱塞泵施压，所述压力驱动碟片活塞泵进入所述工作筒的本体内，与所述滑套相接触；所述滑套在压力作用下向下运动，剪断销钉，滑套卡在下接头处；漏出循环孔；同时，所述压力驱动碟片活塞泵的悬挂键板的台阶挂在所述工作筒的本体的悬挂台阶上；所述压力驱动碟片活塞泵的出液阀的出口与所述循环孔相通；

3)所述柱塞泵向施工管柱内继续施压，所述压力驱动碟片活塞泵的活塞压迫复位弹簧向下运动；进液阀关闭，出液阀打开；泵本体内吸入的地层流体通过出液阀、循环孔流入井筒和施工管柱之间的套管环空；

4)所述柱塞泵停止向施工管柱内施压，所述压力驱动碟片活塞泵的活塞在复位弹簧的作用下向上运动；出液阀关闭，进液阀打开，地层液体进入所述泵本体内部，完成吸液；

5)多次重复步骤3)、4)，完成排液施工。

该方法还可联合其它工序作业，具有环保排液、易于操作的特点。

本发明提供的压力驱动碟片活塞泵结构简单，操作方便。利用其进行排液作业能显著减少对环境的污染，减少大量人为机械操作，降低劳动强度和安全风险。

附图说明

图1为本发明提供的压力驱动碟片活塞泵的结构示意图；

图2a为图1中压力驱动碟片活塞泵的复位弹簧的放大图；

图2b为组成图2a中复位弹簧的单块插接部件的主视图；

图2c为图2b的侧视图；

图2d为图2b的俯视图；

图3a为图1中压力驱动碟片活塞泵的键板弹簧的结构示意图；

图3b为图3a的侧视图；

图4为与本发明提供的压力驱动碟片活塞泵相配套的工作筒的结构示意图；

图5为压力驱动碟片活塞泵与工作筒组装后的结构示意图；

图6为利用本发明提供的压力驱动碟片活塞泵进行排液的工作状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1所示，一种压力驱动碟片活塞泵3，能安装在工作筒2内部；包括泵本体25、从上到下设置于泵本体25下端的出液阀10和进液阀11、设置于泵本体25内腔的活塞8和复位弹簧9，以及设置于泵本体25上端的悬挂键板6；泵本体25外侧设有多个密封圈12，密封圈12分别设置于出液阀10以上和进液阀11以下；其与工作筒2形成密封结构；出液阀10和进液阀11之间形成有容腔，且两者不能同时打开或关闭；悬挂键板6的侧壁上形成有台阶，其台阶处的直径大于泵本体25的直径，用于将压力驱动碟片活塞泵3悬挂安装于工作筒2内部；活塞8设置于复位弹簧9上侧；复位弹簧9由多块插接部件依次插接而成；所述插接部件为上宽下窄的弧形片，其中部沿着弧形方向开孔，且所述孔的长度大于所述插接部件下端的宽度。优选，插接部件的上边缘和下边缘均为圆弧状。第二块插接部件的下端插入第一块插接部件的孔内；第三块插接部件的下端插入第二块插接部件的孔内；依次连接，最终构成复位弹簧，如图2a～d所示。出液阀10和进液阀11均为压力阀。

在本发明的一个实施例中，悬挂键板6通过底座26与泵本体25连接；底座26的内径小于泵本体25的内径；悬挂键板6由两块键板组成，分别设置于底座26外侧，闭合后成圆；悬挂键板6与底座26之间还设有键板弹簧7，如图3a、3b所示，键板弹簧7有两个，与悬挂键板6对应设置，其结构为设置于同侧且端点连接的两个半圆，一侧半圆中间断开，在朝向另一半圆的方向上倾斜延伸出插杆支杆，插杆支杆的另一端与插杆连接；悬挂键板6在插杆对应位置设置有弹簧插孔。使用时，插杆插入弹簧插孔，键板弹簧7位置确定，可实现悬挂键板6的径向位移。

在本发明的另一个实施例中，底座26顶部固定设有打捞颈22；打捞颈22外侧形成有第一台阶。用于在排液结束或泵效不足时将所述压力驱动碟片活塞泵3捞出。悬挂键板6顶部嵌入打捞颈22，用于固定打捞颈22的位置。

使用时，如图6所示，利用该所述压力驱动碟片活塞泵进行排液，包括如下步骤：

1)在下入井筒内的施工管柱13上预装有与压力驱动碟片活塞泵3相匹配的工作筒2，并在工作筒2上侧安装循环阀1、下侧安装封隔器4；

如图4所示，工作筒2包括筒状的本体5、分别设置于本体5顶部、底部的上接头23、下接头15，本体5内侧内凹形成有与悬挂键板6的台阶相匹配的悬挂台阶17；本体5的侧壁上形成有循环孔19，对应循环孔19位置在其内侧通过销钉21固定有滑套18；滑套18在循环孔19的上下两侧分别设有密封圈12；滑套18距离悬挂台阶17的纵向距离小于悬挂键板6的台阶到压力驱动碟片活塞泵3底端的距离；且循环孔19到下接头15的距离等于滑套18的高度与压力驱动碟片活塞泵3底端到出液阀10出口的距离之和；

2)封隔器4坐封后，在需排液时，向施工管柱13内投入压力驱动碟片活塞泵3；施工管柱的井上端连有柱塞泵20，该柱塞泵20利用脉动压力驱动；柱塞泵20施压，压力驱动碟片活塞泵3进入工作筒2的本体内，与滑套18相接触；滑套18在压力作用下向下运动，剪断销钉21，滑套18卡在下接头15处；漏出循环孔19；同时，压力驱动碟片活塞泵3的悬挂键板6的台阶挂在工作筒2的本体5的悬挂台阶17上；压力驱动碟片活塞泵3的出液阀10的出口与循环孔19相通；密封圈12使压力驱动碟片活塞泵与工作筒的本体之间形成密封；

3)柱塞泵20向施工管柱13内继续施压，压力驱动碟片活塞泵3的活塞8压迫复位弹簧9向下运动；进液阀11关闭，出液阀10打开；泵本体25内吸入的地层流体通过出液阀10、循环孔19流入井筒和施工管柱13之间的套管环空14；

4)柱塞泵20停止向施工管柱13内施压，压力驱动碟片活塞泵3的活塞8在复位弹簧9的作用下向上运动；出液阀10关闭，进液阀11打开，地层液体进入泵本体25内部，完成吸液；

5)多次重复步骤3)、4)，完成排液施工。

该方法还可联合其它工序作业，例如在施工管柱13上安装地层测试器24，完成测试。

本发明具有以下优点，密闭式泵排，井口能够完全控制并进行导流，地层产液不会泄漏造成环境污染；动力工作液与地层产液(套管环空流出)是分开的，避免了动力工作液对地层产液的干扰，使地质资料录取更加精准；井容为泵上套管环空容积，可以快速反应出地层产液性质；可实现多道工序的联合作业，缩短了试油周期，节省施工时间及施工工序，减少了工程事故发生的概率；最深可以下到3000m，对深井、低产能井也可以实现精确排液求产。

Claims (8)

1.一种压力驱动碟片活塞泵，能安装在工作筒(2)内部；其特征在于：包括泵本体(25)、从上到下设置于所述泵本体(25)下端的出液阀(10)和进液阀(11)、设置于所述泵本体(25)内腔的活塞(8)和复位弹簧(9)，以及设置于所述泵本体(25)上端的悬挂键板(6)；所述泵本体(25)外侧设有多个密封圈(12)，能与所述工作筒(2)形成密封结构；所述出液阀(10)和进液阀(11)不能同时打开或关闭；所述悬挂键板(6)的侧壁上形成有台阶，其台阶处的直径大于所述泵本体(25)的直径，用于将所述压力驱动碟片活塞泵(3)悬挂安装于工作筒(2)内部；所述活塞(8)设置于所述复位弹簧(9)上侧；所述复位弹簧(9)由多块插接部件依次插接而成；所述插接部件为上宽下窄的弧形片，其中部沿着弧形方向开孔，且所述孔的长度大于所述插接部件下端的宽度。

2.如权利要求1所述压力驱动碟片活塞泵，其特征在于：所述悬挂键板(6)通过底座(26)与所述泵本体(25)连接；所述底座(26)的内径小于所述泵本体(25)的内径；所述悬挂键板(6)由两块键板组成，分别设置于底座(26)外侧，闭合后成圆；所述悬挂键板(6)与底座(26)之间还设有键板弹簧(7)。

3.如权利要求2所述压力驱动碟片活塞泵，其特征在于：所述键板弹簧(7)有两个，与悬挂键板(6)对应设置，其结构为设置于同侧且端点连接的两个半圆，一侧半圆中间断开，在朝向另一半圆的方向上倾斜延伸出插杆支杆，插杆支杆的另一端与插杆连接；所述悬挂键板(6)在所述插杆对应位置设置有弹簧插孔。

4.如权利要求1所述压力驱动碟片活塞泵，其特征在于：所述出液阀(10)和进液阀(11)之间形成有容腔。

5.如权利要求2所述压力驱动碟片活塞泵，其特征在于：所述底座(26)顶部固定设有打捞颈(22)；打捞颈(22)外侧形成有第一台阶。

6.如权利要求1所述压力驱动碟片活塞泵，其特征在于：所述泵本体(25)外侧的密封圈(12)分别设置于所述出液阀(10)以上和进液阀(11)以下。

7.如权利要求1所述压力驱动碟片活塞泵，其特征在于：所述插接部件的上边缘和下边缘均为圆弧状。

8.利用如权利要求1～7中任意一项所述压力驱动碟片活塞泵进行排液的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在下入井筒内的施工管柱(13)上预装有与所述压力驱动碟片活塞泵(3)相匹配的工作筒(2)，并在所述工作筒(2)上侧安装循环阀(1)、下侧安装封隔器(4)；

所述工作筒(2)包括筒状的本体(5)、分别设置于所述本体(5)顶部、底部的上接头(23)、下接头(15)，所述本体(5)内侧内凹形成有与所述悬挂键板(6)的台阶相匹配的悬挂台阶(17)；所述本体(5)的侧壁上形成有循环孔(19)，对应循环孔(19)位置在其内侧通过销钉(21)固定有滑套(18)；所述滑套(18)在循环孔(19)的上下两侧分别设有密封圈(12)；所述滑套(18)距离悬挂台阶(17)的纵向距离小于所述悬挂键板(6)台阶到所述压力驱动碟片活塞泵(3)底端的距离；且所述循环孔(19)到下接头(15)的距离等于所述滑套(18)的高度与所述压力驱动碟片活塞泵(3)底端到出液阀(10)出口的距离之和；

2)所述封隔器(4)坐封后，在需排液时，向施工管柱(13)内投入所述压力驱动碟片活塞泵(3)；所述施工管柱的井上端连有柱塞泵(20)，该柱塞泵(20)利用脉动压力驱动；所述柱塞泵(20)施压，所述压力驱动碟片活塞泵(3)进入所述工作筒(2)的本体内，与所述滑套(18)相接触；所述滑套(18)在压力作用下向下运动，剪断销钉(21)，滑套(18)卡在下接头(15)处；漏出循环孔(19)；同时，所述压力驱动碟片活塞泵(3)的悬挂键板(6)的台阶挂在所述工作筒(2)的本体(5)的悬挂台阶(17)上；所述压力驱动碟片活塞泵(3)的出液阀(10)的出口与所述循环孔(19)相通；

3)所述柱塞泵(20)向施工管柱(13)内继续施压，所述压力驱动碟片活塞泵(3)的活塞(8)压迫复位弹簧(9)向下运动；进液阀(11)关闭，出液阀(10)打开；泵本体(25)内吸入的地层流体通过出液阀(10)、循环孔(19)流入井筒和施工管柱(13)之间的套管环空(14)；

4)所述柱塞泵(20)停止向施工管柱(13)内施压，所述压力驱动碟片活塞泵(3)的活塞(8)在复位弹簧(9)的作用下向上运动；出液阀(10)关闭，进液阀(11)打开，地层液体进入所述泵本体(25)内部，完成吸液；

5)多次重复步骤3)、4)，完成排液施工。