一種遞進式同步採油方法及一種遞進式多級同步抽油泵與流程
2023-12-11 23:18:22 2
本發明屬於一種採油方法和設備，尤其涉及一種遞進式同步採油方法及一種遞進式多級同步抽油泵。
背景技術：
目前，國內超長衝程抽油泵的採油方法多採用全衝程採油方式，在井口柔性抽油繩的牽引下，抽油泵的柱塞從井底提拉井液至井口，將井液擠入工業管線。缺點是柱塞運行距離過長，磨損過快，而且柱塞在較長衝程的提升中，因柱塞與泵筒之間的配合間隙不易控制，造成井液漏失量多，泵效低。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種遞進式採油方法及一種遞進式多級同步抽油泵，將全井衝程分成等距離的幾段衝程，利用每段衝程對應的泵筒內的各個單級柱塞將井液由下一級泵筒同步逐級上傳至上一級泵筒內，最後由最上一級泵筒內的單級柱塞將井液提升擠入井口的工業管線，縮短每段泵筒內的單級柱塞的衝程距離，減少漏失量，提高泵效，延長柱塞使用壽命。
本發明的技術方案：一種遞進式多級同步採油方法，
(1)將全井泵筒以座封體分成等距離的數段泵筒，每段泵筒內置單級柱塞，各單級柱塞以套裝單向閥總成的抽油杆串接，以井口抽油繩懸掛，單級柱塞上裝有洩壓閥，限定單級柱塞每次抽汲的井液量，防止抽油杆和井口抽油繩超載；單向閥總成與座封體以鎖環鎖定，以密封環密封；
(2)第一次井口抽油繩同步下放各單級柱塞抽汲井液時，井底最下一級泵筒內的單級柱塞將井液抽汲上傳至其上的倒數第二級泵筒內，單向閥總成封堵上傳的井液，阻止井液回流；其它各級泵筒內因無井液，其內的單級柱塞不工作；
(3)第二次井口抽油繩同步下放各單級柱塞抽汲井液時，倒數第二級泵筒和井底最下一級泵筒內的單級柱塞分別同步抽汲井液並分別對應上傳至倒數第三級泵筒和倒數第二級泵筒內，各單級柱塞間的單向閥總成將上傳的井液封堵，阻止井液回流；在此次抽汲井液過程中，倒數第二級泵筒內的井液被上傳到其上一級倒數第三級泵筒內，與此同時，倒數第二級泵筒內的井液也得到最下一級泵筒上傳井液的補充，實現遞進式上傳井液；
(4)同理，井口抽油繩帶動各級泵筒內的單級柱塞同步運動，如此不斷地將井下液體逐級遞進式上傳，最後由最上一級泵筒內的單級柱塞將井液抽汲至井口，擠入工業管線；各級單級柱塞上的洩壓閥限制每次單級柱塞抽汲的井液量，當超出設定的負載時，洩壓閥自動卸載，確保抽油杆和井口的抽油繩不因超載而斷裂。
一種遞進式多級同步抽油泵，由柱塞總成和泵筒總成構成；泵筒總成主要由單級泵筒a、單級泵筒b、座封體、接箍a、接箍d和井下裝置組成；相鄰兩個泵筒a、泵筒b與接箍b的兩端以螺紋連接，構成單級泵筒a，相鄰兩個泵筒c、泵筒d與接箍c的兩端以螺紋連接，構成單級泵筒b；相鄰的兩個單級泵筒a、單級泵筒b與座封體的兩端以螺紋連接，接箍d的兩端與泵筒d的下端和井下裝置的上端連接，接箍a的下端與泵筒a的上端以螺紋連接，構成泵筒總成。
柱塞總成主要由單級柱塞a、單級柱塞a』、單向閥總成和配重杆組成；中心杆上開有進液溝槽；出液套上開有出液槽；密封塊內置「o」型環；密封塊的上、下兩端插入出液套和滑動套的檔臺內，出液套與滑動套以螺紋連接，密封塊被限位在二者之間，組成一體的滑動柱塞a；中心杆的下端螺紋連接固定螺母a；彈簧、洩壓套、滑動柱塞a從下往上依次套裝在中心杆上；洩壓套和彈簧組成洩壓閥；中心杆的上端以螺紋連接固定尼龍護套和連接軸a，構成單級柱塞a。
單向閥總成主要由閥罩、閥球、閥座、螺母、密封體、彈性套、密封塊a和螺母b組成；閥球分球頭和球柄兩部分；閥球的球柄、閥罩的上端面、密封體、密封塊a、螺母b沿軸向開有等徑的軸向通孔；閥球的球頭開有大於球柄軸向通孔的軸向凹槽；閥球的球頭軸向凹槽內置耐磨套，閥球的球頭置於閥罩內，閥座、螺母置於閥罩內，位於閥球的球頭下方，螺母與閥罩外螺紋連接，將閥座限位固定；閥罩的外管壁上套裝鎖環和密封環；密封體分上、下兩腔體，且其上腔體與球閥的球柄以螺紋連接；密封體的下腔體內置密封塊a和彈簧套，密封塊a和彈簧套構成密封護套，螺母b與密封體的下腔體以內螺紋連接，將彈簧套、密封塊a限位在密封體的下腔體內，組成單向閥總成；單向閥總成套裝在抽油杆上。
單級柱塞a』與單級柱塞a結構相同，套裝單向閥總成的抽油杆將結構相同的兩個單級柱塞a和單級柱塞a』串接在一起，組成柱塞總成；既，抽油杆的上端與單級柱塞a的固定螺母a以螺紋連接；抽油杆的下端與單級柱塞a』的連接軸a』以螺紋連接；單級柱塞a』的固定螺母a』以螺紋連接配重杆，組成柱塞總成。
由井口柔性抽油繩懸掛的柱塞總成置於泵筒總成內，且單向閥總成的鎖環與泵筒總成的座封體卡環鎖定，以密封環密封，組成一種遞進式多級同步抽油泵。
所述的柱塞總成，通過增加套裝單向閥總成的抽油杆串接單級柱塞a和單級柱塞a』的個數增加柱塞總成的級數；所述的泵筒總成，可通過增加座封體連接單級泵筒a和單級泵筒b的個數增加泵筒總成的級數，泵筒總成的級數與柱塞總成的級數相對應，組成一種遞進式多級同步抽油泵。
所述的抽油杆為柔性抽油繩，柔性抽油繩的兩端與兩個連接器a、連接器a』連接；連接器a的連接軸與固定螺母a螺紋連接，連接器a』的連接軸與單級柱塞a』的連接軸a』螺紋連接。
本發明的優點是縮短各單級柱塞的衝程距離，有利於減少漏失量，提高泵效，延長柱塞和抽油杆、抽油繩的使用壽命。
附圖說明
圖1為本發明一種遞進式多級同步抽油泵的泵筒總成結構圖；
圖2為本發明一種遞進式多級同步抽油泵的柱塞總成的上半部分結構圖；
圖3為本發明一種遞進式多級同步抽油泵的柱塞總成的下半部分結構圖；
圖4為本發明單級柱塞a的結構圖；
圖5為本發明單向閥總成的結構圖。
具體實施方式
一種遞進式多級同步採油方法，
(1)將全井泵筒以座封體分成等距離的數段泵筒，每段泵筒內置單級柱塞，各單級柱塞以套裝單向閥總成的抽油杆串接，以井口抽油繩懸掛，單級柱塞上裝有洩壓閥，限定單級柱塞每次抽汲的井液量，阻止抽油杆和井口抽油繩超載；單向閥總成與座封體以鎖環鎖定，以密封環密封；
(2)第一次井口抽油繩同步下放各單級柱塞抽汲井液時，井底最下一級泵筒內的單級柱塞將井液抽汲上傳至其上的倒數第二級泵筒內，單向閥總成封堵上傳的井液，阻止井液回流；其它各級泵筒內因無井液，其內的單級柱塞不工作；
(3)第二次井口抽油繩同步下放各單級柱塞抽汲井液時，倒數第二級泵筒和井底最下一級泵筒內的單級柱塞分別同步抽汲井液並分別對應上傳至倒數第三級泵筒和倒數第二級泵筒內，各單級柱塞間的單向閥總成將上傳井液封堵，阻止井液回流；在此次抽汲井液過程中，倒數第二級泵筒內的井液被上傳到倒數第三級泵筒內，與此同時，倒數第二級泵筒內的井液也得到最下一級泵筒上傳井液的補充，實現遞進式上傳井液；
(4)同理，井口抽油繩帶動各級泵筒內的單級柱塞同步運動，如此不斷地將井下液體逐級遞進式上傳，最後由最上一級泵筒內的單級柱塞將井液抽汲至井口，擠入工業管線；各級單級柱塞上的洩壓閥限制每次單級柱塞抽汲的井液量，當超出設定的負載時，洩壓閥自動卸載，確保抽油杆和井口的抽油繩不因超載而斷裂。
參見圖1，一種遞進式多級同步抽油泵，由柱塞總成和泵筒總成構成；泵筒總成主要由單級泵筒a11、單級泵筒b12、座封體5、接箍a1、接箍d9和井下裝置10組成；相鄰兩個泵筒a2、泵筒b4與接箍b3的兩端以螺紋連接，構成單級泵筒a11，相鄰兩個泵筒c6、泵筒d8與接箍c7的兩端以螺紋連接，構成單級泵筒b12；相鄰的兩個單級泵筒a11、單級泵筒b12與座封體5的兩端以螺紋連接，接箍d9的兩端與泵筒d8的下端和井下裝置10的上端連接，接箍a1的下端與泵筒a2的上端以螺紋連接，構成泵筒總成。
為了附圖結構清晰，柱塞總成的一體結構被斷開，分成上、下兩部分，見圖2、圖3。參見圖2、圖3、圖4，柱塞總成主要由單級柱塞a40、單級柱塞a』40』、單向閥總成41、配重杆35組成；中心杆36上開有進液溝槽；出液套15上開有出液槽；密封塊16內置「o」型環17；密封塊16的上、下兩端插入出液套15和滑動套18的檔臺內，出液套15與滑動套18以螺紋連接，密封塊16被限位在二者之間，組成一體的滑動柱塞a38；中心杆36的下端螺紋連接固定螺母a21；彈簧20、洩壓套19、滑動柱塞a38從下往上依次套裝在中心杆36上；洩壓套19和彈簧20組成洩壓閥39；中心杆36的上端以螺紋連接固定尼龍護套14和連接軸a13，組成單級柱塞a40。
參見圖2、圖3、圖5，單向閥總成41主要由閥罩24、閥球30、閥座28、螺母29、密封體31、彈性套32、密封塊a33和螺母b34組成；閥球30分球頭和球柄兩部分；閥球30的球柄、閥罩24的上蓋面、密封體31、密封塊a33、螺母b34沿軸向開有等徑的軸向通孔；閥球30的球頭開有大於球柄軸向通孔的軸向凹槽；閥球30的球頭軸向凹槽內置耐磨套25，閥球30的球頭置於閥罩24內，閥座28、螺母29置於閥罩內，位於閥球30的球頭下方，螺母29與閥罩24外螺紋連接，將閥座28限位固定；閥罩24的外管壁上套裝鎖環26和密封環27；密封體31分上、下兩腔體，且其上腔體與球閥30的球柄以螺紋連接；密封體31的下腔體內置密封塊a33和彈簧套32，密封塊a33和彈簧套32構成密封護套，螺母b34與密封體31的下腔體以內螺紋連接，將彈簧套32、密封塊a33限位在密封體31的下腔體內，組成單向閥總成41；單向閥總成41套裝在抽油杆23上，密封塊a33和彈簧套32構成的密封護套對抽油杆23起密封和保護作用，防止抽油杆23與螺母a34硬磨損，減少抽油杆23的漏失。
參見圖2、圖3，單級柱塞a』40』與單級柱塞a40結構相同，套裝單向閥總成41的抽油杆23與結構相同的兩個單級柱塞a40和單級柱塞a』40』串接；既，抽油杆23的上端與單級柱塞a40的固定螺母a21螺紋連接；抽油杆23的下端與單級柱塞a』40』的連接軸a』13』螺紋連接；單級柱塞a』40』的固定螺母a』21』以螺紋連接配重杆35，組成柱塞總成。
懸掛在井口柔性抽油繩上的柱塞總成置於泵筒總成內，且單向閥總成41的鎖環26與泵筒總成的座封體5卡環鎖定，以密封環27密封，組成一種遞進式多級同步抽油泵。
所述的柱塞總成，可通過增加套裝單向閥總成41的抽油杆23串接單級柱塞a40和單級柱塞a』40』的個數增加柱塞總成的級數；所述的泵筒總成，可通過增加座封體5連接單級泵筒a11和單級泵筒b12的個數增加泵筒總成的級數，泵筒總成的級數與柱塞總成的級數相對應，柱塞總成至於泵筒總成內，組成一種遞進式多級同步抽油泵。
參見圖2、圖3，所述的抽油杆23可為柔性抽油繩，柔性抽油繩的兩端與兩個連接器a22、連接器a』22』連接；連接器a22的連接軸與固定螺母21螺紋連接，連接器a』22』的連接軸與單級柱塞a』40』的連接軸a』13』螺紋連接。
參見圖2、圖3，一種遞進式多級同步抽油泵的柱塞總成，第一次下行時，在單級泵筒b12內的單級柱塞a』40』的滑動柱塞a』38』的進液溝槽打開，井下液體由溝槽進入滑動柱塞a』38』的腔體以及腔體上部空間；柱塞總成下行到所需位置後停止，然後開始上行，上行時，單級柱塞a』40』的滑動柱塞a』38』在洩壓閥a』39』的作用下將自動關閉，提撈液體上行，當液體重量超出設定重量時，洩壓閥a』39』自動卸載，被提撈的井液由單向閥總成41進入上一級的單級泵筒a11內。與此同時，因上一級單級泵筒a11內無井液，單級柱塞a40未提撈液體。
當一種遞進式多級同步抽油泵第二次下行時，單向閥總成41的閥球30坐封在閥座28上，將上一級單級泵筒a11內的井液封堵，防止井液回流。柱塞總成下行設定距離後接觸到液面時，單級柱塞a40的滑動柱塞a38、單級柱塞a』40』的滑動柱塞a』38』的進液溝槽同時自動打開進液；在井口抽油繩的牽引下，柱塞總成同步上行，滑動柱塞a38、滑動柱塞a』38』同時自動關閉，上一級的滑動柱塞a38將單級泵筒a11內的井液提升至井口擠入工業管線，與此同時，下一級的滑動柱塞a』38』將井液提升，從單向閥總成41進入上一級的單級泵筒a11內，補充單級泵筒a11內的井液。
一種遞進式多級同步抽油泵提撈液體上行中，當各單級柱塞a40、單級柱塞a』40』上負載的液體重量超出設定值時，洩壓閥39、洩壓閥39』自動卸載，防止抽油杆23、井口抽油繩因負載過大造成斷裂。
該裝置的優點是，可以將柱塞總成的全井衝程分成多個單級柱塞的短衝程。例如，現有技術中，對於井深為1200米的油井，抽油泵的柱塞需要從井底提升井液至井口，衝程為井深長度1200米。一種遞進式多級同步抽油泵可將衝程劃分成4段，每段一次衝程深度則為1200/4＝300米。此時，一種遞進式多級同步抽油泵的結構是由3個套裝了單向閥總成41的抽油杆23串接4個單級柱塞a40組成柱塞總成；3個座封體5串接4個單級泵筒a11組成泵筒總成；一種遞進式多級同步抽油泵此時為遞進式4級同步抽油泵，將1200米的衝程變成了4個單級柱塞a40的同步組合衝程，井口柔性抽油繩只需提拉300米就可完成1200米衝程的工作。
具體而言，從下至上，將柱塞總成的各單級柱塞a40標註為最下一級、倒數第二級、倒數第三級和最上一級單級柱塞a40，那麼，一種遞進式多級同步抽油泵在井口抽油繩的牽引下第一次下行時，只有最下一級泵筒內的最下一級單級柱塞a40工作，將井液上傳到倒數第二級單級泵筒a11內；因其他各級泵筒內無井液，其內的單級柱塞a40不工作；一種遞進式多級同步抽油泵在井口抽油繩的牽引下第二次下行時，單向閥總成41將上傳到倒數第二級單級泵筒a11內的井液封堵，防止井液回流；最下一級和倒數第二級的單級柱塞a40將井下和倒數第二級單級泵筒a11內的井液向倒數第二級、倒數第三級的單級泵筒a11內傳送；同理，第三次下行時，井下液體被傳送到最上一級、倒數第三級、倒數第二級的單級泵筒a11內；第四次下行時，最上一級單級柱塞a40將最上一級單級泵筒a11內的井液抽汲至井口，擠入工業管線，與此同時，倒數第二級、倒數第三級和最上一級的單級泵筒a11內的井液也得到了補充；如此反覆上傳、遞進式抽汲井液。
為防止抽油繩和抽油杆23負載超過最大承載，在單級柱塞a40上安裝的洩壓閥39限制單級柱塞a40每次上提液體量，確保抽油繩和抽油杆23不超負載工作，防止柔性抽油繩和抽油杆23斷裂。
該裝置的優點是縮短了柱塞總成的運行距離，可以減少漏失量，提高泵效，延長柱塞和抽油杆、抽油繩的使用壽命。節電省時降低能耗。