CN111059046B - 一种皮碗式减震助抽整筒泵及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种皮碗式减震助抽整筒泵及其使用方法，主要通过在柱塞底端自上至下依次连接短管、内管和皮碗实现对泵内液面的减震，包括柱塞，所述柱塞的底端密封连接短管，短管的内壁密封滑动连接内管，所述内管的下部是碗口朝下的皮碗；所述柱塞、短管、内管和皮碗的轴向中心线重合。当柱塞下行时，皮碗与液面软接触，实现第一次减震，同时内管沿着短管的内壁向上滑动直至与柱塞的底端接触，内管停止上滑，实现第二次减震，两次减震延长了柱塞下行时柱塞对液面撞击的作用时间，从而较大减缓了液面对抽油泵乃至整个油井管串的液击作用，达到了延长抽油泵及油井管串寿命的目的。
Description
技术领域
本发明属于油田采油设备技术领域，具体涉及一种皮碗式减震助抽整筒泵及其使用方法。
背景技术
目前油田抽油机井采油普遍采用整筒泵，柱塞下行会以很高的速度撞击液面，使流体载荷突然由杆柱转移到油管上，同时产生强烈的冲击波，破坏整个抽油系统。特别对于供液不足的油井，这种液击作用更加明显，以冲次为5次的油井来看，每天发生的液击次数为7200次，连续的液击能够造成抽油杆柱过早疲劳失效、抽油泵的凡尔球和凡尔座过早损坏、柱塞与泵筒加速磨损，还会导致油管在液击作用下突然拉伸，使其螺纹松动，发生漏失或者断脱故障。
发明内容
本发明实施方式提供了一种皮碗式减震助抽整筒泵及其使用方法，其目的一是解决解决整筒泵内柱塞下行程时，高速撞击液面造成的抽油杆柱过早疲劳失效、抽油泵的凡尔球和凡尔座过早损坏、柱塞与泵筒加速磨损的问题；其目的二是解决柱塞下行产生的冲击波导致油管在液击作用下突然拉伸，发生漏失或者断脱故障的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种皮碗式减震助抽整筒泵，包括柱塞，所述柱塞的底端密封连接短管，短管的内壁密封滑动连接内管，所述内管的下部是碗口朝下的皮碗；
所述柱塞、短管、内管和皮碗的轴向中心线重合。
进一步地，所述内管的外壁自上至下沿周向均匀间隔开设若干个环形凹槽，每一个环形凹槽内嵌套一根密封圈，所述密封圈的外壁贴合于所述短管的内壁，并在所述柱塞的上冲程或下冲程中，所述内管携带密封圈在短管内部沿轴向向下或向上滑动。
进一步地，所述短管的管底端面和所述内管的管顶端面均设有倒角。
优选地，所述内管的内径与所述柱塞的内径相同。
优选地，所述皮碗的碗底直径与所述内管的内径相同，所述皮碗的碗口直径大于短管的直径。
进一步地，所述皮碗的碗口边缘设有唇边，所述唇边的厚度为1mm～2mm。
优选地，所述皮碗由耐腐蚀的橡胶材质制成。
优选地，所述短管和所述内管均由不锈钢材质制成。
本发明还保护了一种皮碗式减震助抽整筒泵的使用方法，将皮碗式减震助抽整筒泵下放至井筒内，皮碗式减震助抽整筒泵处于上冲程时，所述柱塞上行，在重力作用下，所述内管沿着所述短管的内管壁向下滑出，处于伸长状态；皮碗式减震助抽整筒泵处于下冲程时，所述柱塞下行，皮碗式减震助抽整筒泵内的皮碗与液面软接触，与皮碗相连的内管受到向上的冲击力，内管沿着短管的内壁向上滑动直至与所述柱塞的底端接触，内管停止上滑，皮碗式减震助抽整筒泵内的液体通过所述皮碗进入所述柱塞并从上游动凡尔流动进入油管内。
本发明的有益效果如下：
本发明保护的皮碗式减震助抽整筒泵及其使用方法，主要通过在柱塞底端自上至下依次连接短管、内管和皮碗实现对泵内液面的减震，当柱塞下行时，皮碗与液面软接触，实现第一次减震，同时内管沿着短管的内壁向上滑动直至与柱塞的底端接触，内管停止上滑，实现第二次减震，两次减震延长了柱塞下行时柱塞对液面撞击的作用时间，从而较大减缓了液面对抽油泵乃至整个油井管串的液击作用，达到了延长抽油泵及油井管串寿命的目的。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是皮碗式减震助抽整筒泵的结构示意图。
附图标记说明：
1.柱塞；2.短管；3.内管；4.皮碗；5.密封圈。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的皮碗式减震助抽整筒泵的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式：
本发明的第一实施方式涉及一种皮碗式减震助抽整筒泵，参照图1，包括柱塞1，所述柱塞1的底端密封连接短管2，短管2的内壁密封滑动连接内管3，所述内管3的下部是碗口朝下的皮碗4；
所述柱塞1、短管2、内管3和皮碗4的轴向中心线重合。
整筒泵的采油原理：上冲程时，柱塞总成上行，上柱塞与下泵筒之间的环腔体积增大，压力减小，固定凡尔打开，游动凡尔在油管内液柱压力作用下关闭，井液经进/排油接头进入环腔内；下冲程时，柱塞总成下行，上柱塞与下泵筒之间的环腔体积减小，压力增大，环腔中的井液通过进/排油接头使固定凡尔关闭，游动凡尔打开，经上柱塞内孔通道排入到油管中，此时，由于固定凡尔关闭，油管内的液柱的压力通过固定凡尔施加在下柱塞上（液压反馈力），强迫柱塞克服稠油的摩擦阻力下行。
在以上原理的基础上，本实施方式的皮碗式减震助抽整筒泵的工作过程如下：
将皮碗式减震助抽整筒泵下放至井筒内，皮碗式减震助抽整筒泵处于上冲程时，柱塞1上行，在重力作用下，内管3沿着短管2的内管壁向下滑出，处于伸长状态；皮碗式减震助抽整筒泵处于下冲程时，柱塞1下行，皮碗式减震助抽整筒泵内的皮碗4与液面软接触，与皮碗4相连的内管3受到向上的冲击力，内管3沿着短管2的内壁向上滑动直至与柱塞1的底端接触，内管3停止上滑，皮碗式减震助抽整筒泵内的液体通过皮碗4进入柱塞1并从上游动凡尔流动进入油管内。
具体地，当整筒泵下行时，柱塞1下部的皮碗4首先与液面撞击，由于皮碗4的弹性，皮碗4与液面软接触，起到一次减震的作用，当柱塞1继续下行，与皮碗4相连的内管3受力在短管2内向上滑动直到内管3与柱塞1底部接触停止上滑，产生二次减震，此时，泵内的液体通过皮碗4进入柱,1再向上从上游动凡尔流出进入油管内。
在本实施方式中，短管2提供内管3滑行的通道，内管3与短管2相互配合实现皮碗4与液面的软接触或者脱离液面，进而实现两次减震，延长柱塞下行时柱塞对液面撞击的作用时间，从而较大减缓了液面对抽油泵乃至整个油井管串的液击作用，达到了延长抽油泵及油井管串寿命的目的。
第二实施方式：
本实施方式涉及一种皮碗式减震助抽整筒泵，参照图1，包括柱塞1，柱塞1的底端密封连接短管2，短管2的内壁密封滑动连接内管3，内管3的下部是碗口朝下的皮碗4；柱塞1、短管2、内管3和皮碗4的轴向中心线重合。
为了确保上下滑动时的密封性能，内管3的外壁自上至下沿周向均匀间隔开设若干个环形凹槽，每一个环形凹槽内嵌套一根密封圈5，密封圈5的外壁贴合于短管2的内壁，并在柱塞1的上冲程或下冲程中，内管3携带密封圈5在短管2内部沿轴向向下或向上滑动。
由于内管3会在短管2内滑行，由于是反复的滑行，必然产生磨损，因此必须减少磨损带来的漏液漏气等状况，确保有良好的密封性能，作为优选地方案，本实施方式选择在内管3的外壁套设多个密封圈5，以便使内管3外壁与短管2内壁密封贴合，但并不仅限于此，也可以是其他的密封结构。
具体地，将皮碗式减震助抽整筒泵下放至井筒内，皮碗式减震助抽整筒泵处于上冲程时，柱塞1上行，在重力作用下，内管3以及它外壁的密封圈5沿着短管2的内管壁向下滑出，处于伸长状态；皮碗式减震助抽整筒泵处于下冲程时，柱塞1下行，皮碗式减震助抽整筒泵内的皮碗4与液面软接触，与皮碗4相连的内管3受到向上的冲击力，内管3携带密封圈5沿着短管2的内壁向上滑动直至与柱塞1的底端接触，内管3停止上滑，皮碗式减震助抽整筒泵内的液体通过皮碗4进入柱塞1并从上游动凡尔流动进入油管内。
第三实施方式：
在第一实施方式或第二实施方式的基础上，所述短管2的管底端面和所述内管3的管顶端面均设有倒角。
倒角的设置是为了防止在滑动过程中，内管3从短管2的内腔滑脱而出。
为了确保液体流动的通畅性，所述内管3的内径与所述柱塞1的内径相同。
皮碗4的碗底直径与所述内管3的内径相同，所述皮碗4的碗口直径大于短管2的直径，皮碗4大直径碗口与液面软接触，相比柱塞1直接与液面的硬接触，软接触可以起到较好的减震作用。
皮碗4的碗口边缘设有唇边，所述唇边的厚度为1mm～2mm。唇边的设计可以增大与液面的接触面积，减小冲击压力，进一步增大减震效果。
由于皮碗4需要与液面软接触，因此必须要具有弹性，作为优选，皮碗4由耐腐蚀的橡胶材质制成。
内管3在受力的情况下，需要沿着短管2的内管壁滑动，因此必须具有一定的支承力和延展性能，在此基础上，优选地，所述短管2和所述内管3均由不锈钢材质制成。
第四实施方式：
本实施方式保护了一种皮碗式减震助抽整筒泵的使用方法，将皮碗式减震助抽整筒泵下放至井筒内，皮碗式减震助抽整筒泵处于上冲程时，所述柱塞1上行，在重力作用下，所述内管3沿着所述短管2的内管壁向下滑出，处于伸长状态；皮碗式减震助抽整筒泵处于下冲程时，所述柱塞1下行，皮碗式减震助抽整筒泵内的皮碗4与液面软接触，与皮碗4相连的内管3受到向上的冲击力，内管3沿着短管2的内壁向上滑动直至与所述柱塞1的底端接触，内管3停止上滑，皮碗式减震助抽整筒泵内的液体通过所述皮碗4进入所述柱塞1并从上游动凡尔流动进入油管内。
皮碗式减震助抽整筒泵，包括柱塞1，柱塞1的底端密封连接短管2，短管2的内壁密封滑动连接内管3，内管3的下部是碗口朝下的皮碗4；柱塞1、短管2、内管3和皮碗4的轴向中心线重合。短管2的管底端面和所述内管3的管顶端面均设有倒角。所述内管3的内径与所述柱塞1的内径相同。皮碗4的碗底直径与所述内管3的内径相同，所述皮碗4的碗口直径大于短管2的直径。皮碗4的碗口边缘设有唇边，所述唇边的厚度为1mm～2mm。皮碗4由耐腐蚀的橡胶材质制成。所述短管2和所述内管3均由不锈钢材质制成。
综上所述，本发明保护了一种皮碗式减震助抽整筒泵及其使用方法，主要通过在柱塞底端自上至下依次连接短管、内管和皮碗实现对泵内液面的减震，当柱塞下行时，皮碗与液面软接触，实现第一次减震，同时内管沿着短管的内壁向上滑动直至与柱塞的底端接触，内管停止上滑，实现第二次减震，两次减震延长了柱塞下行时柱塞对液面撞击的作用时间，从而较大减缓了液面对抽油泵乃至整个油井管串的液击作用，达到了延长抽油泵及油井管串寿命的目的。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (7)
1.一种皮碗式减震助抽整筒泵，包括柱塞（1），其特征在于：所述柱塞（1）的底端密封连接短管（2），短管（2）的内壁密封滑动连接内管（3），所述内管（3）的下部是碗口朝下的皮碗（4）；
通过在柱塞（1）底端自上至下依次连接短管（2）、内管（3）和皮碗（4）实现对泵内液面的减震；
所述柱塞（1）、短管（2）、内管（3）和皮碗（4）的轴向中心线重合；
短管（2）的管底端面和内管（3）的管顶端面均设有倒角，倒角的设置是为了防止在滑动过程中，内管（3）从短管（2）的内腔滑脱而出；
所述内管（3）的外壁自上至下沿周向均匀间隔开设若干个环形凹槽，每一个环形凹槽内嵌套一根密封圈（5）；
所述皮碗（4）由耐腐蚀的橡胶材质制成；
皮碗式减震助抽整筒泵处于下冲程时，所述柱塞（1）下行，皮碗式减震助抽整筒泵内的皮碗（4）与液面软接触，与皮碗（4）相连的内管（3）受到向上的冲击力，内管（3）沿着短管（2）的内壁向上滑动直至与所述柱塞（1）的底端接触，内管（3）停止上滑，皮碗式减震助抽整筒泵内的液体通过所述皮碗（4）进入所述柱塞（1）并从上游动凡尔流动进入油管内。
2.如权利要求1所述的皮碗式减震助抽整筒泵，其特征在于：所述密封圈（5）的外壁贴合于所述短管（2）的内壁，并在所述柱塞（1）的上冲程或下冲程中，所述内管（3）携带密封圈（5）在短管（2）内部沿轴向向下或向上滑动。
3.如权利要求1所述的皮碗式减震助抽整筒泵，其特征在于：所述内管（3）的内径与所述柱塞（1）的内径相同。
4.如权利要求1所述的皮碗式减震助抽整筒泵，其特征在于：所述皮碗（4）的碗底直径与所述内管（3）的内径相同，所述皮碗（4）的碗口直径大于短管（2）的直径。
5.如权利要求1所述的皮碗式减震助抽整筒泵，其特征在于：所述皮碗（4）的碗口边缘设有唇边，所述唇边的厚度为1mm～2mm。
6.如权利要求1或2所述的皮碗式减震助抽整筒泵，其特征在于：所述短管（2）和所述内管（3）均由不锈钢材质制成。
7.一种如权利要求1～6中任一权利要求所述的皮碗式减震助抽整筒泵的使用方法，其特征在于：将皮碗式减震助抽整筒泵下放至井筒内，皮碗式减震助抽整筒泵处于上冲程时，所述柱塞（1）上行，在重力作用下，所述内管（3）沿着所述短管（2）的内管壁向下滑出，处于伸长状态；皮碗式减震助抽整筒泵处于下冲程时，所述柱塞（1）下行，皮碗式减震助抽整筒泵内的皮碗（4）与液面软接触，与皮碗（4）相连的内管（3）受到向上的冲击力，内管（3）沿着短管（2）的内壁向上滑动直至与所述柱塞（1）的底端接触，内管（3）停止上滑，皮碗式减震助抽整筒泵内的液体通过所述皮碗（4）进入所述柱塞（1）并从上游动凡尔流动进入油管内。
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