CN106438306B - 交变载荷防偏磨泵 - Google Patents

Abstract

一种交变载荷防偏磨泵。主要解决抽油杆柱下行弯曲造成杆管偏磨的问题。其特征在于：该防偏磨泵在常规泵的泵筒下连接偏心阀，在柱塞下连接一根光杆,光杆穿过偏心阀到达筒下接头下端面,光杆的下方连接加重杆，以加重杆的重力抵消杆柱下行时稠流体对杆柱的沿程阻力；泵筒与套管之间采用金属橡胶进行弹性扶正；柱塞上端与抽油杆柱连接，泵筒上端与管柱连接。本发明可以使杆柱下端面处于低压腔，免受泵内高压液体造成的轴向压力，并且能在泵下接加重杆，平衡掉液体的沿程阻力，从而可免除杆柱下行时因受压弯曲而造成杆管偏磨，延长油井检泵周期，降低采油生产维护费用，具有良好的防偏磨性。

Description

交变载荷防偏磨泵

技术领域：

本发明涉及一种油田采油用的井下抽油泵，属于石油采集装置领域。

背景技术：

抽油泵是由抽油机带动把井内原油举升到地面的常用井下装置。目前，油田上使用的抽油泵，是由抽油杆柱下端连接的柱塞与泵筒配合而成，柱塞上带有游动阀，泵筒下端带有固定阀。当下冲程柱塞下行时，固定阀关闭，游动阀打开，井液经游动阀到达柱塞上方，上冲程柱塞上行时，游动阀关闭，固定阀打开，泵下液体经固定阀入泵，从而完成一个冲程的进排液过程，这种泵的抽油杆在上下冲程交变载荷的作用下，容易产生摆动，不仅会使抽油杆产生偏磨，而且会带来抽油泵的的振动和摆动现象。在这种泵结构下，下冲程时杆柱下端面会受到泵筒内高压液体的向上推力，同时杆柱也会受到井液的方向向上沿程阻力，这些力会造成杆柱受压产生弯曲，从而形成杆管偏磨。

近年来，由于一些主力油田开发进入中后期，部份区块或层系已采用聚合物驱油，因聚合物液具有非牛顿液体的性质，使油井产出液流动性变差，而非牛顿液体尽管表观黏度并不高，但要改变其形状需要的力却很大，抽油杆柱接箍形成的多个变径点在该种井液中的运行，则沿程阻力大增，致使杆管偏摩严重，检泵周期缩短。此外，近年开发的低渗油田，很多井由于油稠、含蜡量高，杆柱运行阻力大，也造成严重的杆管偏摩，导致用于更换杆管及检泵作业的生产维护费用很高。

发明内容：

为了解决背景技术中提到的杆柱下行弯曲造成杆管偏磨的问题，本发明给出了一种防偏磨抽油泵，替代常规抽油泵抽油，可以从根本上消除导致杆柱弯曲的偏磨因素，延长油井检泵周期，降低采油生产维护费用。

本发明的技术方案是：该种交变载荷防偏磨泵，包括柱塞和泵筒，所述柱塞上端与抽油杆柱连接，所述泵筒上端与管柱连接，其独特之处在于：

所述交变载荷防偏磨泵还包括一个偏心阀，所述偏心阀由定阀上体、定阀下体、定阀球、定阀座、定阀压套、光杆、光杆筒、筒下接头、筛网以及筛管固钉组装后构成；其中，所述定阀上体下端与定阀下体上端通过螺纹相连接，所述定阀上体和定阀下体之间用定阀盘根密封；所述定阀下体和筛网之间通过定阀压套连接，所述定阀压套下端与筛网的内螺纹相连接，并通过筛管固钉固定所述筛网；所述定阀压套的上面与定阀座的内螺纹相连接，定阀座上端放着定阀球；所述定阀球与定阀下体之间安装弹簧，弹簧的上、下两端面是自由的，自然状态下，所述弹簧的下端面与定阀球接触，所述弹簧的上端面与定阀下体之间有安装间隙；所述弹簧对所述定阀球具有阻尼作用，可对偏心阀内的进油口的进油量进行调节；

所述泵筒下端与偏心阀连接；其中，所述泵筒的下端与偏心阀的定阀上体之间通过螺纹连接；所述泵筒的上端与泵上接头之间通过螺纹连接；

所述柱塞上端与动阀压套的下端通过螺纹连接，所述动阀压套上面有动阀座，动阀座上端与动阀体连接，在所述动阀座与动阀体之间有动阀球，动阀体上端通过内螺纹与连杆连接，连杆上连有连杆接箍；所述柱塞的下端与柱塞下接头上端的外螺纹连接；所述柱塞和光杆中间通过柱塞下接头和连杆接箍连接；

在泵筒与套管之间有两组金属橡胶扶正单元，金属橡胶为钛合金金属丝缠绕模压成型的弹性多孔材料，可实现一定的压缩余量。其中，在所述泵筒的外圆周上下对称分布两组固定小凹槽，所述两组金属橡胶扶正单元正嵌在小凹槽里，所述两组金属橡胶扶正单元的外壁与所述套管的内壁接触；所述柱塞下连接光杆，所述光杆穿过所述偏心阀到达筒下接头的下端面，所述偏心阀在光杆的两侧呈对称形式分布；所述光杆的直径不小于抽油杆柱直径，光杆外固定有光杆筒，光杆筒通过偏心阀的定阀下体的内螺纹使之固定，光杆与光杆筒过渡配合，可防止光杆的偏磨；所述光杆筒的下端与筒下接头上端的内螺纹连接。

本发明具有如下有益效果：该种泵使用光杆穿过泵腔，下端面处于泵筒外，因而不承受泵腔内的液体高压，并且可在泵下接加重杆，以加重杆的重力抵消杆柱下行时稠流体对杆柱的沿程阻力，因而可使泵上杆柱只受拉力，没有受压段，从而消除导致杆柱弯曲的偏摩致因，延长油井检泵周期，降低采油生产维护费用。偏心阀中结构中的弹簧对定阀球有一定的阻尼作用，可通过阻尼降低冲击振动，也可控制进油口开度从而控制进油量大小。由于使杆柱下端面处于低压腔，免受泵内高压液体造成的轴向压力，并且能在泵下接加重杆平衡掉液体的沿程阻力，从而可免除杆柱下行时因受压弯曲而造成杆管偏磨，是一种治本的防偏磨工艺。金属橡胶扶正单元具有能量耗散作用，可吸收管杆弯曲变形能，可有效的防止抽油泵的摆动，进一步避免了抽油杆的偏磨和抽油泵脱落现象。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中所涉及的偏心阀的结构示意图。

图3是本发明中所涉及的偏心阀的局部装配图。

图4是本发明中所涉及的偏心阀的弹簧结构局部装配图。

图5是本发明中所涉及的偏心阀的弹簧结构剖面图。

图6是本发明中所涉及的筛网装配图。

图7是本发明中所涉及的金属橡胶扶正单元剖面图。

图中1-连杆接箍，2-泵上接头，3-连杆，4-动阀体，5-动阀球，6-动阀座，7-动阀压套，8-柱塞，9-泵筒，10-柱塞下接头，11-偏心阀，12-光杆，13-光杆筒，14-筒下接头，15-加重杆，16-连杆接箍，17-定阀上体，18-定阀盘根，19-定阀下体，20-定阀球，21-定阀座，22-定阀压套，23-筛网，24-筛管固钉，25-弹簧，26-套管，27-金属橡胶扶正单元。

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至图5所示，该种交变载荷防偏磨泵，包括柱塞8和泵筒9等常规结构，所述柱塞上端与抽油杆柱连接，所述泵筒上端与管柱连接，其独特之处在于：

所述交变载荷防偏磨泵还包括一个偏心阀11，所述偏心阀由定阀上体17、定阀下体19、定阀球20、定阀座21、定阀压套22、光杆12、光杆筒13、筒下接头14、筛网23以及筛管固钉24组装后构成。筛网23的结构图如图6所示。其中，所述定阀上体下端与定阀下体上端通过螺纹相连接，所述定阀上体和定阀下体之间用定阀盘根18密封；所述定阀下体和筛网之间通过定阀压套22连接，所述定阀压套下端与筛网的内螺纹相连接，并通过筛管固钉24固定所述筛网；所述定阀压套的上面与定阀座21的内螺纹相连接，定阀座21上端放着定阀球20；所述定阀球与定阀下体之间安放有弹簧25，弹簧25的上、下两端面是自由的，自然状态下，所述弹簧的下端面与定阀球20接触，所述弹簧的上端面与定阀下体19之间有安装间隙；所述弹簧对所述定阀球具有阻尼作用，可对偏心阀内的进油口的进油量进行调节。

所述泵筒下端与偏心阀11连接；其中，所述泵筒的下端与偏心阀的定阀上体17之间通过螺纹连接；所述泵筒的上端与泵上接头2之间通过螺纹连接。

所述柱塞上端与动阀压套7的下端通过螺纹连接，所述动阀压套7上面有动阀座6，动阀座6上端与动阀体4连接，在所述动阀座6与动阀体4之间有动阀球5，动阀体4上端通过内螺纹与连杆3连接，连杆3上连有连杆接箍1；所述柱塞的下端与柱塞下接头10上端的外螺纹连接；所述柱塞和光杆12中间通过柱塞下接头10和连杆接箍16连接。

在泵筒9与套管26之间有两组金属橡胶扶正单元27，金属橡胶扶正单元结构如图7所示。其中，在所述泵筒的外圆周上下对称分布两组固定小凹槽，所述两组金属橡胶扶正单元正嵌在小凹槽里，所述两组金属橡胶扶正单元的外壁与所述套管的内壁接触；所述柱塞下连接光杆12，所述光杆穿过所述偏心阀到达筒下接头14的下端面，所述偏心阀在光杆12的两侧呈对称形式分布；所述光杆的直径不小于抽油杆柱直径，光杆12外固定有光杆筒13，光杆筒13通过偏心阀的定阀下体的内螺纹使之固定，光杆12与光杆筒13过渡配合，可防止光杆12的偏磨；所述光杆筒的下端与筒下接头14上端的内螺纹连接。

在上述方案基础上，还可以进一步优化，即在光杆12的下方连接有加重杆15，光杆12的下端与加重杆15通过螺纹连接。这样，就可以借助加重杆的重力抵消杆柱下行时稠流体对杆柱的沿程阻力，因而可使泵上杆柱只受拉力，没有受压段，从而进一步消除导致杆柱弯曲的偏磨致因，延长油井检泵周期，降低采油生产维护费用。

下面给出本种防偏磨泵的工作过程：当柱塞向上运动时，柱塞内的球阀受油管内液柱压力作用而关闭并排出柱塞冲程的一段液体。与此同时，柱塞下面泵筒空间里压力降低，在环形空间液柱压力与泵内压力差的作用下，井中液体通过筛网顶开偏心阀的定阀球进入偏心阀内，随后偏心阀内的液体通过定阀下体和定阀上体进入泵内柱塞所让出的空间。当油量小的时候，进油量靠定阀球的自重控制；当进油量开始增大时，定阀球顶着弹簧向上运动，直至弹簧接触到定阀上体，随着压力的增大，定阀球开始压缩弹簧，弹簧反力阻止定阀球向上运动，从而控制进油口开度而控制进油量大小，同时该弹簧具有一定的阻尼作用，通过阻尼降低冲击振动。

当柱塞向下运动时，泵筒内液体受压，随着压力的增高，当此压力等于环形空间液柱压力时，偏心阀的定阀球靠自重而关闭，弹簧也随着定阀球一起下落。在柱塞继续下行中，泵内压力继续升高，当泵内压力超过油管内液柱压力时，泵内液体即顶开游动阀的球阀进入油管内。这样，在柱塞不断地上下运动中，偏心阀及柱塞内的球阀循环工作，不断地交替关闭和打开，保证了油管内液面不断上升，一直到达井口排出地面。

由于本种泵的光杆穿过偏心阀伸出于泵外，因而在柱塞向下运动过程中，抽油杆不承受泵腔内的液体高压。定阀球结构中的弹簧具有阻尼作用，可以控制偏心阀的进油量，且此弹簧的结构设计便于安装和拆卸。泵筒与套管壁之间的两组金属橡胶扶正单元的使用可以有效的防止抽油泵的摆动，一定程度上避免了抽油杆的偏磨和抽油泵脱掉现象。光杆的直径不小于抽油杆柱直径，所以在下冲程时泵腔内的高压液体形不成对杆柱的向上推力，而光杆的下端处在泵下的低压区，形不成对杆柱的较大上推力；当所使用的光杆直径大于抽油杆直径时，还有液体的反馈力协助拉伸抽油杆，以克服液体的沿程阻力，从而使杆柱不再受压，消除偏磨致因。

Claims (2)

1.一种交变载荷防偏磨泵，包括柱塞(8)和泵筒(9)，所述柱塞上端与抽油杆柱连接，所述泵筒上端与管柱连接，其特征在于：

所述交变载荷防偏磨泵还包括一个偏心阀(11)，所述偏心阀由定阀上体(17)、定阀下体(19)、定阀球(20)、定阀座(21)、定阀压套(22)、光杆(12)、光杆筒(13)、筒下接头(14)、筛网(23)以及筛管固钉(24)组装后构成；其中，所述定阀上体下端与定阀下体上端通过螺纹相连接，所述定阀上体和定阀下体之间用定阀盘根(18)密封；所述定阀下体和筛网之间通过定阀压套(22)连接，所述定阀压套下端与筛网的内螺纹相连接，并通过筛管固钉(24)固定所述筛网；所述定阀压套的上面与定阀座(21)的内螺纹相连接，定阀座(21)上端放着定阀球(20)；所述定阀球与定阀下体之间安放有弹簧(25)，弹簧(25)的上、下两端面是自由的，自然状态下，所述弹簧的下端面与定阀球(20)接触，所述弹簧的上端面与定阀下体(19)之间有安装间隙；所述弹簧对所述定阀球具有阻尼作用，可对偏心阀内的进油口的进油量进行调节；

所述泵筒下端与偏心阀(11)连接；其中，所述泵筒的下端与偏心阀的定阀上体(17)之间通过螺纹连接；所述泵筒的上端与泵上接头(2)之间通过螺纹连接；

所述柱塞上端与动阀压套(7)的下端通过螺纹连接，所述动阀压套(7)上面有动阀座(6)，动阀座(6)上端与动阀体(4)连接，在所述动阀座(6)与动阀体(4)之间有动阀球(5)，动阀体(4)上端通过内螺纹与连杆(3)连接，连杆(3)上连有连杆接箍(1)；所述柱塞的下端与柱塞下接头(10)上端的外螺纹连接；所述柱塞和光杆(12)中间通过柱塞下接头(10)和连杆接箍(16)连接；

在泵筒(9)与套管(26)之间有两组金属橡胶扶正单元(27)，其中，在所述泵筒的外圆周上下对称分布两组固定小凹槽，所述两组金属橡胶扶正单元正嵌在小凹槽里，所述两组金属橡胶扶正单元的外壁与所述套管的内壁接触；所述柱塞下连接光杆(12)，所述光杆穿过所述偏心阀到达筒下接头(14)的下端面，所述偏心阀在光杆(12)的两侧呈对称形式分布；所述光杆的直径不小于抽油杆柱直径，光杆(12)外固定有光杆筒(13)，光杆筒(13)通过偏心阀的定阀下体的内螺纹使之固定，光杆(12)与光杆筒(13)过渡配合，可防止光杆(12)的偏磨；所述光杆筒的下端与筒下接头(14)上端的内螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的交变载荷防偏磨泵，其特征在于：在光杆(12)的下方连接有加重杆(15)，光杆(12)的下端与加重杆(15)通过螺纹连接。