聚合物驅抽油井的增產節能防斷裝置的製作方法

2023-10-11 21:23:19 3

專利名稱：聚合物驅抽油井的增產節能防斷裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於油田抽油機井的井下裝置。
由於聚合物驅油井產出液粘度較大，相對於水驅油井產出液流動性較差，而且在抽汲過程中其剪切力大，表現為附加的摩擦阻力及慣性載荷均較大。所以相對常規抽油機(抽油泵)，抽聚合物驅產出液則存在灌泵不足、泵效低；慣性載荷增大，抽油機能耗增加；抽油杆受力狀態惡化，斷脫事故發生的頻率增加等問題。針對以上問題國內外都在研究解決的措施，其中1998年第1期《石油礦場機械》上發表的西安石油學院的徐建寧、彭勇、陳緒祥等的「大泵強採抽油系統井下脈動緩衝器的設計」一文中給出了一和活塞式井下脈動緩衝器的結構原理圖，該裝置是在氣液界面間採用了動密封結構。這和結構必然存在磨損和洩漏，在井下使用壽命低，不能達到一個檢泵周期要求的缺點。在《美國石油工程師》雜誌SPE18779(Use of Downhole Pulsation Dampener to Eliminate theEffect of Fluid Inertia on a Rod Pump System)一文中給出了一種氣囊式井下脈動緩衝器在井下工作的結構原理圖。從圖中可以看到其充氣膠囊是等截面厚度的，由於安裝處強度相對較低，所以它存在易發生先期疲勞破壞，致使壽命低的缺點。尤其是沒有能將增產、節能、防斷脫功能集於一身的裝置。
本實用新型的目的是研製一種聚合物驅抽油井的增產節能防斷裝置，該裝置除應具有可增產、節能、防斷脫的特點外，它還應具有無磨損、無洩漏、使用壽命長的特點。
本實用新型由阻尼器、補償器組成，阻尼器安裝在泵的上部，補償器安裝在泵的下部。阻尼器和補償器都由膠囊、旋緊螺母、防松螺釘、楔形端蓋、中心油管、密封圈、充氣閥組成。膠囊為非等截面結構，即膠囊的上下兩端部比其它部位厚，因端部的應力比較集中，這和結構增強了它的抗疲勞破壞能力，延長了使用壽命。膠囊套在中心油管的外面上，中心管壁上橫向均勻地開有通孔。在膠囊上下兩端外面壓緊有楔形端蓋，在中心油管和楔形端蓋的外端部固定有旋緊螺母，由旋緊螺母將膠囊與中心油管和端蓋之間密封。在旋緊螺母上還擰有與中心油管連為一體的防松螺釘。在楔形端蓋的外面套有密封圈，在楔形端蓋和密封圈的外面套固有殼體，由密封圈實現膠囊與殼體之間的密封。充氣閥軸向安裝在下面的楔形端蓋上。
本實用新型在氣液界面之間實現了靜止密封，進而必免了密封面在運動中而產生的洩漏和磨損，延長了裝置在井下的工作時間，又由於膠囊採用了非等截面結構，即在安裝固定處的厚度比其它位置厚，所以在此處不會產生先期疲勞破壞，使得膠囊整體壽命提高。由於同時採用阻尼器和補償器，使本裝置既具有節能防斷脫的功能，同時又具有增產的作用。具體指標是在相同功率下可增產5～7％，在相同產量下可節能10％，抽油機系統效率提高5％以上，使聚合物驅抽油井修井周期延長一倍，裝置壽命為一個正常井規定的檢泵周期。


圖1為本實用新型整體結構示意圖，圖2為本裝置的安裝結構示意圖兼上衝程時的工作原理示意圖，圖3是下衝程時的工作原理示意圖。
實施例本實施例由阻尼器9、補償器10組成，阻尼器9安裝在泵11的上部，補償器10安裝在泵11的下部。阻尼器9和補償器10都由膠囊6、旋緊螺母1、防松螺釘2、楔形端蓋3、中心油管4、殼體5、密封圖7、充氣閥8組成。膠囊6為非等截面結構，即膠囊6的上下兩端部比其它部位厚。膠囊6套在中心油管4的外面，中心油管4的壁上橫向均勻地開有通孔12，而且此中心油管4具有一定的彈性，在膠囊6與中心油管4的兩端部之間用高強度密封膠粘接牢固，使其成為一體。在膠囊6上下兩端外面壓緊有楔形端蓋3，在中心油管4和楔形端蓋3的外部固定有旋緊螺母1，由旋緊螺母1將膠囊6與中心油管4和楔形端蓋3之間密封，並連為一體，在旋緊螺母1上還擰有與中心油管4連為一體的防松螺釘2。在楔形端蓋3的外面套有大壓縮量的O形密封圖7，在楔形端蓋3和O形密封圖7的外面套固有殼體5，由O形密封圖7實現膠囊6與殼體5之間的密封。充氣閥8軸向安裝在下面的楔形端蓋3上。阻尼器9的工作過程是上衝程時，遊動閥13關閉，柱塞提升液柱並加速流體運動，引起一個脈動負荷，此時中心油管液體壓力增高，大於膠囊6中氣體的壓力，氣體被壓縮，膠囊6收縮，部分液體佔據了收縮的空間，從而將液體脈動負荷吸收；下衝程時，中心油管4中液體壓力降低，膠囊6中氣體膨脹，將阻尼器9中液體再擠入中心油管4並排出井口。同時阻尼器9排出的液體還可使抽油杆快速向下運動，使抽油杆保持拉伸狀態，減少彎曲和偏磨。因此通過膠囊6的收縮和膨脹作用，使油管中的液體流動趨於均勻，壓力波動也較低，可達到使流體的載荷平穩，改善了杆柱的承載狀況，防止發生斷脫，並減少了杆柱最大負荷和降低了輸出扭矩，提高了系統效率，起到節能的效果。
補償器10的工作過程是下衝程時，固定閥14關閉，其上部遊動閥13打開，抽油泵開始正常吸油。在固定閥14的下部，液體在油層出油壓力及沉沒壓力的作用下，壓縮膠囊6並將一部分液體儲存在補償器10中，液體的壓力等於膠囊6壓縮後氣體的壓力；上衝程時，遊動閥13關閉，提升液體到中心油管4中並排到井口，此時，固定閥14打開，在油層壓力及沉沒壓力作用下，液體進入抽油泵。此時，由於閥開啟處(吸油口處)壓力低於補液器膠囊6中氣體壓力，因此膠囊6膨脹，將存於補償器10內的液體迅速排入泵筒11，並使泵11吸入口處保持膠囊6中氣體壓力值，防止其低於氣體析出壓力，使溶解氣分離出來。因此，能增加泵11的充滿度，提高泵效，起到增產的目的。同時，由於泵筒充滿，下衝程時，遊動閥13打開及時，減少了對抽油杆的上頂力，使其始終保持在受拉狀態，防止了抽油杆的彎曲和偏磨，從而減少抽油杆的斷脫事故。
由此可知，該裝置既能提高泵效、增產，又能平衡慣性載荷，降低輸入功率，起到節能效果，同時還能改善抽油杆的工況，減少或防止其斷脫，是一種很有前途的改善聚合物驅抽油機井的工作狀況的裝置。
權利要求1.聚合物驅抽油井的增產節能防斷裝置，它由阻尼器(9)、補償器(10)組成，阻尼器(9)安裝在泵(11)的上部，其特徵在於補償器(10)安裝在泵(11)的下部。
2.根據權利要求1所述的增產節能防斷裝置，其特徵在於阻尼器(9)和補償器(10)都由膠囊(6)、旋緊螺母(1)、防松螺釘(2)、楔形端蓋(3)、中心油管(4)、殼體(5)、密封圈(7)、充氣閥(8)組成；膠囊(6)為非等截面結構，即膠囊(6)的上下兩端部比其它部位厚，膠囊(6)套在中心油管(4)的外面，中心油管(4)的壁上橫向均勻地開有通孔(12)，在膠囊(6)上下兩端外面壓緊有楔形端蓋(3)，在中心油管(4)和楔形端蓋(3)的外部固定有旋緊螺母(1)，由旋緊螺母(1)將膠囊(6)與中心油管(4)和楔形端蓋(3)之間密封，並連為一體，在旋緊螺母(1)上還擰有與中心油管(4)連為一體的防松螺釘(2)；在楔形端蓋(3)的外面套有密封圈(7)，在楔形端蓋(3)和密封圈(7)的外面套固有殼體(5)，由密封圈(7)實現膠囊(6)與殼體(5)之間的密封；充氣閥(8)軸向安裝在下面的楔形端蓋(3)上。
3.根據權利要求1、2所述的增產節能防斷裝置，其特徵在於膠囊(6)與中心油管(4)的兩端部之間用高強度密封膠粘接牢固，使其成為一體。
專利摘要聚合物驅抽油井的增產節能防斷裝置,它由阻尼器9、補償器10組成,阻尼器安裝在泵11的上部,補償器安裝在泵的下部。由於同時採用阻尼器和補償器,使本裝置既具有節能防斷脫的功能,同時又具有增產的作用。阻尼器和補償器在氣液界面之間實現了靜止密封,進而避免了密封面在運動中產生的洩漏和磨損,延長了裝置在井下的工作時間。又由於膠囊採用了非等截面結構,所以在安固處不會產生先期廢勞破壞,使膠囊整體壽命提高。
文檔編號E21B43/22GK2357129SQ99202469
公開日2000年1月5日 申請日期1999年1月26日 優先權日1999年1月26日
發明者劉東升, 劉合, 閻英志, 袁濤, 徐國民, 鄒龍慶, 常玉蓮, 賈光政 申請人:大慶石油管理局第四採油廠