自動開啟式撈砂泵的製作方法

2023-06-10 16:39:21

專利名稱：自動開啟式撈砂泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油開採領域的撈砂泵。
背景技術：
撈砂泵是出砂油井撈砂必不可少的設備，油田開採中後期，油井的井況不斷變化， 例如井筒變形、井底出砂、砂埋油層等等不可控制的因素，使開採難度加大。因此要採取撈砂作業來清理井筒，使油層相對的潔淨。目前使用的撈砂泵採用的是膠皮活塞，翻蓋式或者閥球式砂鏟，且體積和外徑較大。由於井筒變形使可下深度受到了極大的限制，加上翻蓋式或者閥球式砂鏟開啟不靈活，降低了撈砂的成功率和效率。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足提供一種自動開啟式撈砂泵，它結構緊湊，設置合理，能夠自動開啟砂鏟，提高撈砂的成功率。本發明為解決上述技術問題所採取的技術方案為包括有儲砂管，其特徵在於儲砂管下端聯接砂鏟並安設頂推單向閥，儲砂管的上端與泵筒相聯，泵筒內安設有中空的活塞和活塞杆，活塞杆上端通過抽吸閥與動力油管相聯接。按上述方案，所述的頂推單向閥包括安設在儲砂管下端的閥座和與閥座相配置的閥門，閥門前端向前延伸有頂推閥杆與砂鏟相配置，且頂推閥杆前段伸出砂鏟前端，閥門後端安設有回位彈簧。按上述方案，所述的砂鏟由周向間隔分布的支撐板聯接中心孔座構成，前部呈錐形，後端與頂推單向閥閥座相聯成一體，中心孔座中穿裝頂推閥杆。按上述方案，所述的抽吸閥包括有管狀閥體，閥體內下方設置閥口朝上的閥球座， 閥球座上配置閥球，在閥體內上方漏孔擋板，在漏孔擋板上方的閥體周向側壁上開設有穿通閥體管壁的循環孔。按上述方案，所述的泵筒側壁設有排砂孔。按上述方案，所述的中空活塞為全鋼活塞，活塞外壁敷焊有鎳層，鎳層厚度為 0. 15-0. 30mm ；中空活塞的上端與中空活塞杆相聯成一體，中空活塞和活塞杆的中心通孔上下貫穿且與抽吸泵入口相連通。按上述方案，所述的泵筒外徑為89mm。本發明的工作過程為撈砂泵下入井底，頂推閥杆接觸砂面受壓回縮使頂推單向閥閥門自動開啟；通過動力油管上下往復運動，帶動中空活塞運行，使液體攜砂由砂鏟經頂推單向閥進入儲砂管；抽吸閥採用循環方式，攜砂液體在重力作用下，沙粒下沉至儲砂管， 液體進入泵筒後經抽吸閥漏孔擋板上的漏油孔、以及抽吸閥閥體側壁的循環孔回到井中， 避免撈砂泵將液體撈出。吸砂完畢，在管柱內部液體的重力和彈簧在作用力下，使頂推單向閥自動關閉，完成一次撈砂周期。
本發明的有益效果為1、通過頂推閥杆與彈簧的作用使得撈砂泵一接觸砂面即自動開啟，避免了砂鏟開啟不靈活，容易被砂石堵塞的問題。2、泵筒側壁設有排砂孔，避免砂石進入抽吸閥卡住閥球。3、抽吸閥採用循環式結構，液體隨砂石進入泵筒後經抽吸閥擋球板上的漏油孔、 以及抽吸閥閥體側壁的循環孔回到井中，避免撈砂泵將液體撈出。4、活塞採用全鋼活塞替代現有技術的膠皮活塞，避免膠皮被砂石擠壓破損；並在活塞外壁噴焊耐磨的鎳金屬，提高了表面強度並且不會受溫度影響發生熱脹冷縮現象。5、泵筒外徑較現有技術中的泵筒外徑小，由於套管在深井下受地層壓力影響變形等因素，採用外徑小的泵筒能增大撈砂泵的下井深度，便於深井的撈砂。6、與現有技術相比，本發明結構簡單緊湊，設置合理，能夠自動開啟砂鏟，使用方便，提高了撈砂的成功率和效率。目前最大下井深度3219. 7米，已在沔沈斜-4、馬36斜 2-7、王78斜9進行撈砂試驗作業，成功率100%。


圖1為本發明一實施例的結構示意圖。圖2為圖1的A-A剖面圖。圖3為圖1的B-B剖面圖。圖4為圖1的C-C剖面圖。
具體實施例方式圖1為本發明一實施例的結構示意圖，圖2為圖1的A-A剖面圖，圖3為圖1的 B-B剖面圖，圖4為圖1的C-C剖面圖，包括有儲砂管5，儲砂管下端聯接砂鏟1並安設頂推單向閥，儲砂管5的上端與泵筒相聯，泵筒內安設有中空的活塞6和活塞杆9，活塞杆9上端通過抽吸閥與動力油管14相聯接。活塞6與泵筒7內壁之間的間隙小於砂體顆粒直徑。頂推單向閥包括安設在儲砂管5下端的閥座17和與閥座17相配置的閥門2，閥門 2前端向前延伸有頂推閥杆16與砂鏟1相配置，且頂推閥杆16前段伸出砂鏟1前端，閥門 2後端安設有回位彈簧3。所述的砂鏟1由周向間隔分布的支撐板1-1聯接中心孔座1-2構成，前部呈錐形，後端與頂推單向閥閥座相聯成一體，中心孔座1-2中穿裝頂推閥杆16。回位彈簧3頂部固定有擋簧板4，擋簧板上設有漏沙孔4-1。抽吸閥包括有管狀閥體12，閥體12內下方設置閥口朝上的閥球座10，閥球座10 上配置閥球11，在閥體12內上方漏孔擋板15，在漏孔擋板15上方的閥體周向側壁上開設有穿通閥體管壁的循環孔13，擋球板上設有漏油孔15-1。吸入的液體通過循環孔13始終在井筒內循環不會被帶到地面。泵筒7側壁設有排砂孔8，當活塞往復運動時，不小心進入活塞與泵筒之間間隙的砂石通過排砂孔排出，避免影響活塞運動。中空活塞為全鋼活塞，活塞外壁敷焊有鎳層，鎳層厚度為0. 15-0. 30mm ；中空活塞的上端與中空活塞杆相聯成一體，中空活塞和活塞杆的中心通孔上下貫穿且與抽吸泵入口相連通，提高了表面強度並且不會受溫度影響發生熱脹冷縮現象，增大活塞的耐磨性。泵筒外徑為89mm，最大限度地滿足套管變形以及相對較深的
4油井撈砂。其中儲砂管的長度可根據井深、砂量而調整。在王78斜9進行撈砂作業時，下管 256根H :3207. 02m至砂面加壓20KN撈砂一3219. 7m進尺12. 68m，成功撈至人工井底。一、技術比較1、固定閥開啟方式為機械強啟閉式，變被動為主動，靈活可靠，壓降更小。常規撈砂泵的固定閥是靠泵內與環空建立的壓差開啟的，井液靠此壓差攜帶砂子頂開固定閥後高速進人儲砂管。要達到固定閥開啟壓差，撈砂泵首先需要有足夠的環空沉沒度，這使得一些低液井撈砂受到一定程度限制。例如三八八廠生產的 Φ 108-Φ 70 X 500 X 4000撈砂泵固定閥採用蓋板式，其它類型撈砂泵基本都是採用閥球式。本撈砂泵的砂鏟採用閥杆式，開啟方式為機械強啟閉式，即當下放撈砂泵，伸出撈砂鏟部分的閥杆部分接觸砂面後被自動頂起，與閥杆整體相連的圓餅狀閥副自動達到開啟狀態。這便，變傳統的壓差被動開啟式為機械力主動開啟式，在強大的抽汲力作用下，閥副位置產生的流體壓降變得更小(較傳統Φ 50閥球開啟壓降減小70% )，更有利於攜砂流體高速抽入儲砂管。當撈砂泵提離砂面後，閥杆在上置復位彈簧的作用下能夠快速回位，達到閥副密封狀態。2、撈砂鏟整體長度縮小，可靠性增強，容物空間減小。新型機械強啟閉式撈砂泵，撈砂錐頂端與閥副之間間距縮短，與三八八廠生產的 Φ 108- Φ 70 X 500 X 4000撈砂泵砂錐相比縮短了 150mm，減小了撈砂錐內，容留膠皮等雜物的空間，使其工作更加可靠，不易堵塞。3、撈砂錐前端搗砂錐過流截面不變，但強度更高。三八八廠生產的Φ 108-Φ 70 X 500X4000撈砂泵，其撈砂錐為6mm板厚的金屬板
呈十字狀焊接在撈砂筒端面上。撈砂時當加壓力度過大時，會導致此撈砂錐金屬板受壓變形，縮小過流截面，影響正常撈砂。本撈砂泵搗砂錐為一體加工而成，板厚10mm，呈圓周120°均布的三稜狀。固定方式變以往的端面焊接為內嵌入式焊接。四稜焊接式變三稜一體加工成型、板厚加大、內嵌入式焊接，三方面的改進不僅使搗砂錐強度提高了 60%以上，而且保證了原有充足的流通截4、撈砂泵整體外徑減小，在保證密封性能和拉伸強度的前提下，使其通過性能增強。傳統的撈砂泵，如三八八廠生產的Φ 108-Φ 70 X 500 X 4000撈砂泵，其最大外徑為108mm，基本只能滿足井斜15°以內的直井撈砂需求，在井斜較大(30°以內)，輕微套變 (最小內徑116-117mm)井段使用受到限制。本撈砂泵同樣在使用Φ70柱塞的前提下，改進原泵筒接箍由母扣變公扣，相應泵筒兩端變公扣為母扣，這樣使得撈砂泵整體外徑統一成了 89mm，在特殊井段撈砂時，其通過性能大大增強。在螺紋連接處提高螺紋加工精度，並相應適當延長旋合長度，再輔助於橡膠圈的密封措施，使撈砂泵的密封性能和拉伸強度得到了充足保證。5、改進原撈砂泵的膠圈軟密封柱塞為噴焊鎳基合金柱塞，增加密封段長度，提高強度，增大抽汲力，提高穩定性。
以三八八廠生產的Φ 108-Φ 70 X 500 X 4000撈砂泵為例，傳統的撈砂泵基本均採
用膠圈軟密封柱塞，在膠圈完好情況下，這無疑可以增加密封程度，提高抽汲力。但是使用過程中我們發現，由於砂粒進入泵筒，往往造成柱塞膠皮密封圈被摩擦損壞，甚至缺失，這自然就會降低了抽汲力，影響撈砂泵的進一步撈砂操作。本撈砂泵採用Φ 70規格噴焊鎳基合金柱塞，鎳層厚度為0. 15 0. 30mm,其表面硬度更高，不易損壞，同時也減弱了受溫度變化的影響。另一方面，柱塞長度延長為原短柱塞的兩倍，相應減小漏失機率，同時也提高了拉杆-柱塞上下行過程中的穩定性。二、試驗對比採用本撈砂泵對3 口油井進行了 5井次的撈砂試驗，具體情況見下表，其中序號5 為採用的三八八廠Φ70撈砂泵撈砂的數據，其它為採用本撈砂泵撈砂的數據。從表格對比數據不難發現，採用本撈砂泵進尺更深，效果更好。
權利要求
1.自動開啟式撈砂泵，包括有儲砂管，其特徵在於儲砂管下端聯接砂鏟並安設頂推單向閥，儲砂管的上端與泵筒相聯，泵筒內安設有中空的活塞和活塞杆，活塞杆上端通過抽吸閥與動力油管相聯接。
2.根據權利要求1所述的自動開啟式撈砂泵，其特徵在於所述的頂推單向閥包括安設在儲砂管下端的閥座和與閥座相配置的閥門，閥門前端向前延伸有頂推閥杆與砂鏟相配置，且頂推閥杆前段伸出砂鏟前端，閥門後端安設有回位彈簧。
3.根據權利要求2所述的自動開啟式撈砂泵，其特徵在於所述的砂鏟由周向間隔分布的支撐板聯接中心孔座構成，前部呈錐形，後端與頂推單向閥閥座相聯成一體，中心孔座中穿裝頂推閥杆。
4.根據權利要求1所述的自動開啟式撈砂泵，其特徵在於所述的抽吸閥包括有管狀閥體，閥體內下方設置閥口朝上的閥球座，閥球座上配置閥球，在閥體內上方漏孔擋板，在漏孔擋板上方的閥體周向側壁上開設有穿通閥體管壁的循環孔。
5.根據權利要求1所述的自動開啟式撈砂泵，其特徵在於所述的泵筒側壁設有排砂孔。
6.根據權利要求1或2或3所述的自動開啟式撈砂泵，其特徵在於所述的中空活塞為全鋼活塞，活塞外壁敷焊有鎳層，鎳層厚度為0. 15-0. 30mm;中空活塞的上端與中空活塞杆相聯成一體，中空活塞和活塞杆的中心通孔上下貫穿且與抽吸泵入口相連通。
7.根據權利要求1或2或3所述的自動開啟式撈砂泵，其特徵在於所述的泵筒外徑為 89mm0
全文摘要
本發明提供一種自動開啟式撈砂泵，包括有儲砂管，其特徵在於儲砂管下端聯接砂鏟並安設頂推單向閥，儲砂管的上端與泵筒相聯，泵筒內安設有中空的活塞和活塞杆，活塞杆上端通過抽吸閥與動力油管相聯接。通過頂推閥杆與彈簧的作用使得撈砂泵一接觸砂面即自動開啟，避免了砂鏟開啟不靈活，容易被砂石堵塞的問題。
文檔編號E21B27/00GK102337847SQ201110256400
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者吳繼農, 夏志剛, 張煒, 曹慶保, 李欣, 楊嚴紅, 謝義華, 高原, 黎瑤 申請人:中國石化江漢油田分公司江漢採油廠, 中國石油化工股份有限公司