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CN107152263B - 一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱 - Google Patents

一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，包括上层采油机构、下层采油机构和空载启动机构；所述上层采油机构包括第一通道和第二通道；所述第一通道的下端与上采油通道相通；所述第一通道和第二通道通过上螺杆泵转子上端的第一径向孔相通。本发明所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，以解决高气液比、含砂、稠油井层间干扰的问题，同时降低双螺杆泵中途启动扭矩过大的问题，提高可空载启动的分层同采螺杆举升管柱的适应性。

Description

一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱
技术领域
本发明属于油田井下采油领域，尤其是涉及一种螺杆泵采油装置。
背景技术
油田地质结构复杂，多数区块油井生产井段长、层系多、储层变异系数高、层间干扰严重、综合含水高。近几年针对层间干扰问题进行研究，形成了几项分层采油技术，取得了显著地应用效果。但是针对出砂油井，现有分采技术表现出不适应性，主要表现为砂卡、砂堵、砂埋导致停产。目前迫切需要一种能够有效动用各贡献油层，且既能避免层间干扰又能防止砂卡、砂堵、砂埋的分层同采技术，充分挖掘油井产能，提高油井产量，提高开发时效。
螺杆泵举升技术今年来已日趋成熟，并在国内外油田开发中得到较大规模的推广应用，尤其在稠油、含砂、含气井中应用取得了突出效果。因此，针对高气液比、含砂、稠油交织层间干扰的油井，同时双螺杆泵中途启动存在扭矩过大的问题，需要发明一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，提高该类复杂油井的生产开发时效。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，以解决高气液比、含砂、稠油井层间干扰的问题，同时降低双螺杆泵中途启动扭矩过大的问题，提高可空载启动的分层同采螺杆举升管柱的适应性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，包括上层采油机构、下层采油机构和空载启动机构；
所述上层采油机构包括第一通道和第二通道；所述第一通道的下端与上采油通道相通；所述第一通道和第二通道通过上螺杆泵转子上端的第一径向孔相通；
所述空载启动机构包括双过液部件、进油通道和泄油通道；所述双过液部件设置内腔，所述内腔的上开口与第二通道的下端相通；进油通道的上端口和泄油通道的上端口分别与内腔相通；所述进油通道的下端与下层采油机构的第三通道相通；所述泄油通道的下端与下层采油机构的第四通道相连通；
所述进油通道的上端口与所述泄油通道的上端口通过缸套的上下运动分别进行封堵。
进一步，所述第一通道包括上螺杆泵转子和上螺杆泵定子之间的第一空腔与第一油管短节和空心挠轴之间的第二空腔；所述第一油管短节的外壁设置第四径向孔；优选的，所述第二通道包括上螺杆泵转子的轴向设置的第一中心孔；所述上螺杆泵转子与空心挠轴连接；所述第一中心孔通过空心挠轴与内腔相通。
进一步，所述空载启动机构还包括壳体，所述壳体上端与空心挠轴固定连接；所述壳体与双过液部件之间设置第一环形腔；所述缸套套置于第一环形腔内。
进一步，所述进油通道包括第二油管短节与空载启动机构之间的第二环形腔；进油通道的上端口为双过液部件的内腔侧壁下端设置的第二径向孔。
进一步，所述泄油通道包括第一环形腔和轴向孔；所述轴向孔沿双过液部件轴向设置，所述轴向孔下端与第四通道相连通；所述轴向孔的上端与第一环形腔相连通；所述泄油通道的上端口为双过液部件的内腔侧壁上端设置的第三径向孔；第三径向孔与第一环形腔相通。
进一步，所述第二油管短节与第一油管短节之间设置封隔器；优选的，所述空心挠轴的下端外侧、第二油管短节内部设置轴承总成。
进一步，所述第三通道包括下螺杆泵转子与下螺杆泵定子之间的第三空腔；所述第三空腔上端与第二环形腔相通；所述下螺杆泵定子下端依次顺序连接锚定器、筛管和丝堵。
进一步，所述下螺杆泵转子上端设置连接腔；所述双过液部件的下端插入连接腔内紧固；所述第四通道包括下螺杆泵转子轴向设置的第二中心孔和连接腔；所述轴向孔与连接腔相通。
进一步，所述缸套内壁上下端均设置第一胶圈和第二胶圈。
进一步，所述双过液部件的顶端、壳体内凸壁下端固定孔板；所述孔板的下方、内腔内设置阀球。
相对于现有技术，本发明所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱具有以下优势：
解决高气液比、含砂、稠油井层间干扰的问题，同时降低双螺杆泵中途启动扭矩过大的问题，提高可空载启动的分层同采螺杆举升管柱的适应性。
具有缸套封堵设计，进行进油和泄油通道联通行程。
具有上螺杆泵和下螺杆泵，能够分采不同油层，且具有泄油通道，使管柱内没有整个液柱的压头，可空载启动的分层同采螺杆举升管柱能够在较低扭矩下启动。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱的剖面示意图；
图2为本发明实施例所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱在举升状态时A的放大示意图；
图3为本发明实施例所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱在泄油状态时A的放大示意图。
附图标记说明：
11-上螺杆泵转子；12-上螺杆泵定子；13-第一空腔；14-第一油管短节；15-空心挠轴；16-第二空腔；17-第四径向孔；18-上油层；19-第一径向孔；21-第一中心孔；31-下螺杆泵转子；32-下螺杆泵定子；36-锚定器；33-筛管；34-丝堵；35-下油层；41-第二中心孔；51-第二径向孔；52-第二环形腔；53-第二油管短节；61-第一环形腔；62-第三径向孔；63-轴向孔；64-连接腔；7-双过液部件；71-内腔；72-阀球；73-孔板；74-壳体；75-缸套；8-封隔器；9-轴承总成。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-3，一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，包括上层采油机构、下层采油机构和空载启动机构；
所述上层采油机构包括第一通道和第二通道；所述第一通道的下端与上采油通道相通；第一通道包括上螺杆泵转子11和上螺杆泵定子12之间的第一空腔13与第一油管短节14和空心挠轴15之间的第二空腔16；所述第一油管短节14的外壁设置第四径向孔17；第一油管短节14与上油层18相对应，上层油可经过上采油通道的第四径向孔17流向第一通道；
所述空载启动机构包括双过液部件7、壳体74、进油通道和泄油通道，所述进油通道包括第二油管短节53与空载启动机构之间的第二环形腔52；所述进油通道的下端与下层采油机构的第三通道43相通；所述第三油通道包括下螺杆泵转子31与下螺杆泵定子32之间的第三空腔；所述第三空腔上端与第二环形腔52相通；所述下螺杆泵定子32下端依次顺序连接锚定器36、筛管33和丝堵34；
所述进油通道的上端口与双过液部件7的内腔71侧壁下端设置的第二径向孔51相通；所述内腔71的上端设置壳体74，所述壳体74与空心挠轴15固定连接；所述内腔71通过壳体74和空心挠轴15与第二通道相通；所述第二通道包括上螺杆泵转子11的轴向设置的第一中心孔21；所述第一通道和第二通道通过上螺杆泵转子11上端的第一径向孔19相通；
所述泄油通道包括第一环形腔61和轴向孔63；所述第一环形腔61由所述壳体74与双过液部件7之间的间隙组成；所述轴向孔63沿双过液部件7轴向设置，所述轴向孔63下端与第四通道相连通；所述轴向孔63的上端与第一环形腔61相连通；所述泄油通道的上端口为双过液部件7内腔71侧壁上端设置的第三径向孔62；所述下螺杆泵转子31上端设置连接腔64；所述双过液部件7的下端插入连接腔64内紧固；所述第三通道43包括下螺杆泵转子31轴向设置的第二中心孔41和连接腔64；所述轴向孔63与连接腔64相通。
第一环形腔61内设置缸套75；所述进油通道的上端口与所述泄油通道的上端口通过缸套75的上下运动分别进行封堵。
使用过程：
(1)正常举升：抽油杆与下螺杆泵转子31固定连接，抽油杆在地面动力驱动下旋转带动上螺杆泵转子11转动，进而带动空心挠轴15、轴承总成9、空载启动机构和下螺杆泵转子31转动，第一通道1由上螺杆泵转子11外壁的螺旋凹槽与上螺杆泵定子12形成的若干腔室组成，腔室随上螺杆泵转子11的转动容积增大，上油层18的上层油进入腔室，随着转动，腔室封闭，由吸入端排到排出端；同样，下油层35的下层油经筛管33也随着下采油通道的下螺杆泵转子31外壁的螺旋凹槽与下螺杆泵定子32之间形成的腔室运动，由吸入端被推挤到排出端，然后经第二径向孔51、孔板73、第一中心孔21和第一径向孔19与上层油混合；最后经抽油杆与油管的之间环空一起举升至地面；
(2)中途停止泄油：当可空载启动的分层同采螺杆举升管柱停止运转后，空载启动机构的阀球72在管柱内液体的作用下坐封，缸套75在管柱内压力推动下向下移动，第二径向孔51被密封，轴向孔63与第三径向孔62联通，管柱内的液体经轴向孔63、第三径向孔62、下螺杆泵转子31的第二中心孔41泄掉；
(3)重新启动：当可空载启动的分层同采螺杆举升管柱需要再次启动时，下螺杆泵举升的下层油进入由第三通道43进入第二环形腔52内，第二环形腔52内的压力增加，进而推动缸套向上移动，第二径向孔51再次打开，轴向孔63与第三径向孔62被封堵；上螺杆泵出口处没有整个管内液柱的压头，可空载启动的分层同采螺杆举升管柱可在较低扭矩下启动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明围之内。

Claims (12)

1.一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：包括上层采油机构、下层采油机构和空载启动机构；
所述上层采油机构包括第一通道和第二通道；所述第一通道的下端与上采油通道相通；所述第一通道和第二通道通过上螺杆泵转子(11)上端的第一径向孔(19)相通；
所述空载启动机构包括双过液部件(7)、进油通道和泄油通道；所述双过液部件(7)设置内腔(71)，所述内腔(71)的上开口与第二通道的下端相通；进油通道的上端口和泄油通道的上端口分别与内腔(71)相通；所述进油通道的下端与下层采油机构的第三通道相通；所述泄油通道的下端与下层采油机构的第四通道相连通；
所述进油通道的上端口与所述泄油通道的上端口通过缸套(75)的上下运动分别进行封堵。
2.根据权利要求1所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述第一通道包括上螺杆泵转子(11)和上螺杆泵定子(12)之间的第一空腔(13)与第一油管短节(14)和空心挠轴(15)之间的第二空腔(16)；所述第一油管短节(14)的外壁设置第四径向孔(17)。
3.根据权利要求2所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述第二通道包括上螺杆泵转子(11)的轴向设置的第一中心孔(21)；所述上螺杆泵转子(11)与空心挠轴(15)连接；所述第一中心孔(21)通过空心挠轴(15)与内腔(71)相通。
4.根据权利要求1所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述空载启动机构还包括壳体(74)，所述壳体(74)上端与空心挠轴(15)固定连接；所述壳体(74)与双过液部件(7)之间设置第一环形腔(61)；所述缸套(75)套置于第一环形腔(61)内。
5.根据权利要求3所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述进油通道包括第二油管短节(53)与空载启动机构之间的第二环形腔(52)；进油通道的上端口为双过液部件(7)的内腔(71)侧壁下端设置的第二径向孔(51)。
6.根据权利要求5所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述泄油通道包括第一环形腔(61)和轴向孔(63)；所述轴向孔(63)沿双过液部件(7)轴向设置，所述轴向孔(63)下端与第四通道相连通；所述轴向孔(63)的上端与第一环形腔(61)相连通；所述泄油通道的上端口为双过液部件(7)的内腔(71)侧壁上端设置的第三径向孔(62)，第三径向孔(62)与第一环形腔(61)相通。
7.根据权利要求6所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述第二油管短节(53)与第一油管短节(14)之间设置封隔器(8)。
8.根据权利要求7所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述空心挠轴(15)的下端外侧、第二油管短节(53)内部设置轴承总成(9)。
9.根据权利要求5所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述第三通道包括下螺杆泵转子(31)与下螺杆泵定子(32)之间的第三空腔；所述第三空腔上端与第二环形腔(52)相通；所述下螺杆泵定子(32)下端依次顺序连接锚定器(36)、筛管(33)和丝堵(34)。
10.根据权利要求6所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：下螺杆泵转子(31)上端设置连接腔(64)；所述双过液部件(7)的下端插入连接腔(64)内紧固；所述第四通道包括下螺杆泵转子(31)轴向设置的第二中心孔(41)和连接腔(64)；所述轴向孔(63)与连接腔(64)相通。
11.根据权利要求1所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述缸套(75)内壁上下端均设置第一胶圈和第二胶圈。
12.根据权利要求4所述的一种可空载启动的分层同采螺杆举升管柱，其特征在于：所述双过液部件(7)的顶端、壳体(74)内凸壁下端固定孔板(73)；所述孔板(73)的下方、内腔(71)内设置阀球(72)。
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