抽汲装置及方法与流程

1.本发明属于油气田开发技术领域，更具体地，涉及一种抽汲装置及方法。


背景技术：

2.发明专利“不动管柱换层抽汲装置(cn201821509200.x)”中，通过在常规泵体上增加滑动密封装置、内外联通接头、截断阀以实现井内液体的分层抽汲；发明专利“一种抽汲排液防喷密封缓冲装置(cn201821964869.8)”中，通过井口上盖体及开口圆柱本体构成圆柱形缓冲腔体，减少机构承压，达到减少井内液体飞溅等损失的目的，实现抽汲排液时的安全清洁生产；发明专利“一种抽汲装置(cn201721081597.2)”中，通过主框架上安装传动装置、动力装置实现抽汲装备的长冲程、大负荷的工作特性，并易于调节运行参数；发明专利“一种稠油井抽汲防蜡装置(cn201810728047.8)”中，通过在常规抽汲管柱下部连接防蜡装置，当油罐内液柱上升到预定高度时防蜡装置激活防止井底液体继续流入、避免达到结蜡点，实现抽汲管柱的起下顺畅；发明专利“一种深井抽汲器(cn201721650863.9)”中，通过膨胀胶皮及中心杆的泄流孔实现防气流上顶、防卡、密封的抽汲功能。
3.但目前这些抽汲相关的设备多为围绕抽汲工序的辅助性装置，并未有针对抽塞本体的更新或升级，导致抽塞受井内液体浮力、阻力的影响下行速度慢，降低了抽汲频率、降低了生产效率；同时大部分抽塞使用常规橡胶制品，与井壁磨损大，存在漏失问题，在井筒内抽塞沉没度较低时尤为明显。
4.因此期待研发一种抽汲装置及方法，实现抽塞在井筒中往复的动力携带，提高抽塞由井口向井底的复位速度，提高整体抽汲效率，同时减小磨损，降低使用成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对目前常规抽汲用抽塞依靠重力下落，不能快速复位影响施工进度的问题，提出一种抽汲装置及方法，实现抽塞在井筒中上下往复的动力携带，提高抽塞的复位速度及抽汲效率，同时解决常规橡胶抽塞磨损大、漏失大的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种抽汲装置，包括：
7.底锚，所述底锚用于锚定于井管，所述底锚上设有滑轮组件；
8.缆绳，所述缆绳呈u型绕设于所述滑轮组件，所述缆绳的两端用于连接动力装置；
9.抽塞，所述抽塞连接于所述缆绳，且位于所述缆绳的第一端与所述滑轮组件之间，所述抽塞上设有单向阀组件，所述抽塞下方的液体能够通过所述单向阀组件流至所述抽塞上方；
10.将所述底锚锚定于所述井管底部，上提所述揽绳的第一端，带动所述抽塞在所述井管中上行，将所述抽塞上方的液柱抬升至井口排出；上提所述揽绳的第二端，带动所述抽塞在所述井管中下行，使所述抽塞复位。
11.可选地，所述底锚包括本体和设于所述本体上的多个锚爪组件，所述本体的外周设有多个凹槽，所述多个凹槽沿所述本体的周向分布，每个所述锚爪组件设置于一个所述
凹槽中；
12.每个所述锚爪组件包括锚爪及压杆，所述锚爪可摆动地连接于所述凹槽的顶部，且能够摆动至所述凹槽外，所述压杆的一端由所述本体的顶面沿竖直方向插入所述凹槽中，且能够在外力的作用下升降；
13.当所述压杆下降时，能够将所述凹槽中的锚爪向所述凹槽外顶出，使所述锚爪摆动至所述凹槽外部，以将所述底锚锚定于所述井管。
14.可选地，所述凹槽的顶面为平面且与所述本体的顶面平行，所述凹槽的底面为弧面且由所述凹槽的侧面开口逐渐向所述凹槽的顶面倾斜；
15.所述锚爪呈扇形，且与所述凹槽底面的弧度相适应，所述锚爪铰接于所述凹槽的顶面；
16.所述压杆位于所述锚爪的铰接点的内侧。
17.可选地，所述本体的内部设有空腔，所述滑轮组件设置于所述空腔中，包括滑轮、弹簧、一个中心推杆及多个l型推杆；
18.所述空腔的顶部沿竖直方向设有安装孔，所述弹簧设置于所述安装孔中；
19.所述中心推杆的一端插设于所述安装孔且连接于所述弹簧，所述滑轮可转动地连接于所述中心推杆的另一端，所述底锚通过所述滑轮悬挂于所述缆绳上；
20.每个所述l型推杆包括相互连接的横向段和竖直段，所述横向段的端部连接于所述中心推杆，所述竖直段的端部由所述空腔的顶部延伸至所述凹槽的底面上，且与所述压杆相对应；
21.当所述缆绳对所述滑轮的拉力大于所述弹簧的支撑力时，所述弹簧被压缩，所述中心推杆上行，带动所述l型推杆的竖直段伸入所述凹槽中推动所述压杆上升，以解除锚固。
22.可选地，所述单向阀组件包括至少一个阀腔，所述阀腔自上而下贯穿所述抽塞，所述阀腔包括棱台状的第一腔体和圆柱形的第二腔体，所述第一腔体的下底面和所述第二腔体连通；每个所述阀腔的第一腔体中设有一个阀球，所述阀球的直径大于所述第二腔体的直径，且大于所述第一腔体的上底面的宽度。
23.可选地，所述抽塞还包括多个滚珠，所述抽塞的顶部和底部分别沿径向向外延伸形成凸台，所述多个滚珠设于所述抽塞的外周且位于一对所述凸台之间，所述多个滚珠从上至下依次排列。
24.可选地，所述阀腔为两个，两个所述阀腔沿水平方向并排设置。
25.本发明还提供一种抽汲方法，利用上述的抽汲装置，所述方法包括如下步骤：
26.1)将底锚和抽塞通过缆绳下入井内至目标深度；
27.2)将底锚锚定于井管；
28.3)上提缆绳的第一端，带动抽塞上行，抽塞携带的液体在井口排出后，将第一端卸载；
29.4)上提缆绳的第二端，缆绳的第一端带动抽塞下行，抽塞复位后，将第二端卸载；
30.5)重复步骤3)-4)至抽汲结束；
31.6)解除底锚与井管的锚定，将底锚和抽塞通过缆绳提拉至井口取出。
32.可选地，所述底锚包括本体和设于所述本体上的多个锚爪组件，所述本体的外周
设有多个凹槽，所述多个凹槽沿所述本体的周向分布，每个所述锚爪组件设置于一个所述凹槽中；每个所述锚爪组件包括锚爪及压杆，所述锚爪可摆动地连接于所述凹槽的顶部，且能够摆动至所述凹槽外，所述压杆的一端由所述本体的顶面沿竖直方向插入所述凹槽中，且能够在外力的作用下升降；当所述压杆下降时，能够将所述凹槽中的锚爪向所述凹槽外顶出，使所述锚爪摆动至所述凹槽外部，以将所述底锚锚定于所述井管；
33.所述单向阀组件包括至少一个阀腔，所述阀腔自上而下贯穿所述抽塞，包括棱台状的第一腔体和圆柱形的第二腔体，所述第一腔体的下底面和所述第二腔体连通；每个所述阀腔的第一腔体中设有一个阀球，所述阀球的直径大于所述第二腔体的直径，且大于所述第一腔体的上底面的宽度；
34.所述步骤2)包括：
35.2.1)上提缆绳的第一端，带动抽塞上行，使阀球坐封于第二腔体与第一腔体的连通处后，将第一端卸载；
36.2.2)上提缆绳的第二端，带动底锚上行，使压杆与抽塞的底部接触；
37.2.3)增加对第二端的拉力，使抽塞推动压杆，直至压杆将锚爪推出与井管锚定后，将第二端卸载。
38.可选地，所述本体的内部设有空腔，所述滑轮组件设置于所述空腔中，包括滑轮、弹簧、一个中心推杆及多个l型推杆；所述空腔的顶部沿竖直方向设有安装孔，所述弹簧设置于所述安装孔中；所述中心推杆的一端插设于所述安装孔中且连接于所述弹簧，所述滑轮可转动地连接于所述中心推杆的另一端，所述底锚通过所述滑轮悬挂于所述缆绳上；每个所述l型推杆包括相互连接的横向段和竖直段，所述横向段的端部连接于所述中心推杆，所述竖直段的端部由所述空腔的顶部延伸至所述凹槽的底面上，且与所述压杆相对应；
39.所述步骤6)包括：
40.6.1)同时上提缆绳的第一端和第二端，直至两股缆绳上的载荷超过底锚内弹簧的支撑力；
41.6.2)进一步增加两股缆绳上的载荷，弹簧被压缩，滑轮推动中心推杆上行；
42.6.3)中心推杆带动l型推杆上行，将压杆向上推回原位，锚爪收回，锚定解除。
43.本发明的有益效果在于：利用本发明的抽汲装置，将底锚锚定于井管底部，上提揽绳的第一端，带动抽塞在井管中上行，将抽塞上方的液柱抬升至井口排出；上提揽绳的第二端，带动抽塞在井管中下行，使抽塞复位。实现抽塞的有动力升降，提高了抽塞由井口向井底的复位速度，提高了整体抽汲效率。
44.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
45.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
46.图1示出了根据本发明的一个实施例的抽汲装置的主视图。
47.图2示出了根据本发明的一个实施例的抽汲装置的侧视图。
48.图3示出了根据本发明的一个实施例的抽塞的示意性结构图。
49.图4示出了根据本发明的一个实施例的底锚的示意性结构图。
50.附图标记说明
51.1、缆绳；2、抽塞；3、底锚；21、滚珠；22、阀腔；23、第二腔体；24、阀球；31、锚爪；32、压杆；33、弹簧；34、滑轮；35、l型推杆。
具体实施方式
52.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
54.本发明公开了一种抽汲装置，包括：
55.底锚，底锚用于锚定于井管，底锚上设有滑轮组件；
56.缆绳，缆绳呈u型绕设于滑轮组件，缆绳的两端用于连接动力装置；
57.抽塞，抽塞连接于缆绳，且位于缆绳的第一端与滑轮组件之间，抽塞上设有单向阀组件，抽塞下方的液体能够通过单向阀组件流至抽塞上方；
58.将底锚锚定于井管底部，上提揽绳的第一端，带动抽塞在井管中上行，将抽塞上方的液柱抬升至井口排出；上提揽绳的第二端，带动抽塞在井管中下行，使抽塞复位。
59.具体地，一对限位器由上至下依次设置于缆绳的第一端与滑轮组件之间，抽塞安装于一对限位器之间，通过一对限位器对抽塞的固定，实现缆绳对抽塞装置的动力牵引。
60.利用本方案的抽汲装置能够通过揽绳及底锚的配合，实现抽塞的有动力升降，提高抽塞由井口向井底的复位速度，提高整体抽汲效率。
61.作为可选方案，底锚包括本体和设于本体上的多个锚爪组件，本体的外周设有多个凹槽，多个凹槽沿本体的周向分布，每个锚爪组件设置于一个凹槽中；
62.每个锚爪组件包括锚爪及压杆，锚爪可摆动地连接于凹槽的顶部，且能够摆动至凹槽外，压杆的一端由本体的顶面沿竖直方向插入凹槽中，且能够在外力的作用下升降；
63.当压杆下降时，能够将凹槽中的锚爪向凹槽外顶出，使锚爪摆动至凹槽外部，以将底锚锚定于井管。
64.作为可选方案，凹槽的顶面为平面且与本体的顶面平行，凹槽的底面为弧面且由凹槽的侧面开口逐渐向凹槽的顶面倾斜；
65.锚爪呈扇形，且与凹槽底面的弧度相适应，锚爪铰接于凹槽的顶面；
66.压杆位于锚爪的铰接点的内侧。
67.作为可选方案，本体的内部设有空腔，滑轮组件设置于空腔中，包括滑轮、弹簧、一个中心推杆及多个l型推杆；
68.空腔的顶部沿竖直方向设有安装孔，弹簧设置于安装孔中；
69.中心推杆的一端插设于安装孔且连接于弹簧，滑轮可转动地连接于中心推杆的另一端，底锚通过滑轮悬挂于缆绳上；
70.每个l型推杆包括相互连接的横向段和竖直段，横向段的端部连接于中心推杆，竖直段的端部由空腔的顶部延伸至凹槽的底面上，且与压杆相对应；
71.当缆绳对滑轮的拉力大于弹簧的支撑力时，弹簧被压缩，中心推杆上行，带动l型推杆的竖直段伸入凹槽中推动压杆上升，以解除锚固。
72.具体地，当l型推杆的竖直段伸入凹槽中将压杆推升后，减小揽绳对滑轮的拉力，弹簧复位，l型推杆的竖直段收回，锚爪在自身重力的作用下摆动至凹槽内。
73.作为可选方案，单向阀组件包括至少一个阀腔，阀腔自上而下贯穿抽塞，阀腔包括棱台状的第一腔体和圆柱形的第二腔体，第一腔体的下底面和第二腔体连通；每个阀腔的第一腔体中设有一个阀球，阀球的直径大于第二腔体的直径，且大于第一腔体的上底面的宽度。
74.具体地，当抽塞由上向下运移时，液流经由阀腔由下向上流动，阀球在液流的带动下离开第一腔体与第二腔体的连通处；当抽塞由下向上运移时，上部液柱重量作用于阀球，阀球坐封于第一腔体与第二腔体的连通处，实现对液柱的举升，直至举升至井口处。
75.作为可选方案，抽塞还包括多个滚珠，抽塞的顶部和底部分别沿径向向外延伸形成凸台，多个滚珠设于抽塞的外周且位于一对凸台之间，多个滚珠从上至下依次排列。
76.具体地，抽塞的外周安装有滚珠，通过滚珠实现抽塞在井筒内的低阻力运移，减小磨损，长期抽汲无需更换抽塞，抽塞上下两端设置凸台，减少液体滤失，能够在提高抽汲效率的同时降低了使用成本，具有良好的经济性。
77.作为可选方案，阀腔为两个，两个阀腔沿水平方向并排设置。
78.具体地，阀腔的数量可以根据实际需求合理设定。
79.本发明还公开了一种抽汲方法，利用上述的抽汲装置，方法包括如下步骤：
80.1)将底锚和抽塞通过缆绳下入井内至目标深度；
81.2)将底锚锚定于井管；
82.3)上提缆绳的第一端，带动抽塞上行，抽塞携带的液体在井口排出后，将第一端卸载；
83.4)上提缆绳的第二端，缆绳的第一端带动抽塞下行，抽塞复位后，将第二端卸载；
84.5)重复步骤3)-4)至抽汲结束；
85.6)解除底锚与井管的锚定，将底锚和抽塞通过缆绳提拉至井口取出。
86.作为可选方案，底锚包括本体和设于本体上的多个锚爪组件，本体的外周设有多个凹槽，多个凹槽沿本体的周向分布，每个锚爪组件设置于一个凹槽中；每个锚爪组件包括锚爪及压杆，锚爪可摆动地连接于凹槽的顶部，且能够摆动至凹槽外，压杆的一端由本体的顶面沿竖直方向插入凹槽中，且能够在外力的作用下升降；当压杆下降时，能够将凹槽中的锚爪向凹槽外顶出，使锚爪摆动至凹槽外部，以将底锚锚定于井管；
87.单向阀组件包括至少一个阀腔，阀腔自上而下贯穿抽塞，包括棱台状的第一腔体和圆柱形的第二腔体，第一腔体的下底面和第二腔体连通；每个阀腔的第一腔体中设有一个阀球，阀球的直径大于第二腔体的直径，且大于第一腔体的上底面的宽度；
88.步骤2)包括：
89.2.1)上提缆绳的第一端，带动抽塞上行，使阀球坐封于第二腔体与第一腔体的连通处后，将第一端卸载；
90.2.2)上提缆绳的第二端，带动底锚上行，使压杆与抽塞的底部接触；
91.2.3)增加对第二端的拉力，使抽塞推动压杆，直至压杆将锚爪推出与井管锚定后，将第二端卸载。
92.作为可选方案，本体的内部设有空腔，滑轮组件设置于空腔中，包括滑轮、弹簧、一个中心推杆及多个l型推杆；空腔的顶部沿竖直方向设有安装孔，弹簧设置于安装孔中；中心推杆的一端插设于安装孔中且连接于弹簧，滑轮可转动地连接于中心推杆的另一端，底锚通过滑轮悬挂于缆绳上；每个l型推杆包括相互连接的横向段和竖直段，横向段的端部连接于中心推杆，竖直段的端部由空腔的顶部延伸至凹槽的底面上，且与压杆相对应；
93.步骤6)包括：
94.6.1)同时上提缆绳的第一端和第二端，直至两股缆绳上的载荷超过底锚内弹簧的支撑力；
95.6.2)进一步增加两股缆绳上的载荷，弹簧被压缩，滑轮推动中心推杆上行；
96.6.3)中心推杆带动l型推杆上行，将压杆向上推回原位，锚爪收回，锚定解除。
97.实施例
98.图1示出了本实施例的抽汲装置的主视图；图2示出了本实施例的抽汲装置的侧视图；图3示出了本实施例的抽塞的示意性结构图；图4示出了本实施例的底锚的示意性结构图。
99.如图1至图4所示，该抽汲装置包括：底锚3、缆绳1和抽塞2；
100.底锚3包括本体和设于本体上的多个锚爪组件，本体的外周设有多个凹槽，凹槽的顶面为平面且与本体的顶面平行，凹槽的底面为弧面且由凹槽的侧面开口逐渐向凹槽的顶面倾斜，多个凹槽沿本体的周向分布，每个锚爪组件设置于一个凹槽中；
101.每个锚爪组件包括锚爪31及压杆32，锚爪31呈扇形，且与凹槽底面的弧度相适应，锚爪31可摆动地铰接于凹槽的顶面，且能够摆动至凹槽外，压杆32的一端由本体的顶面沿竖直方向插入凹槽中且位于锚爪31的铰接点的内侧，压杆32能够在外力的作用下升降；当压杆32下降时，能够将凹槽中的锚爪31向凹槽外顶出，使锚爪31摆动至凹槽外部，以将底锚3锚定于井管。
102.滑轮组件设置于本体的内部的空腔中，包括滑轮34、弹簧33、一个中心推杆及多个l型推杆35；空腔的顶部沿竖直方向设有安装孔，弹簧33设置于安装孔中；中心推杆的一端插设于安装孔且连接于弹簧33，滑轮34可转动地连接于中心推杆的另一端；每个l型推杆35包括相互连接的横向段和竖直段，横向段的端部连接于中心推杆，竖直段的端部由空腔的顶部延伸至凹槽的底面上，且与压杆32相对应；
103.缆绳1呈u型绕设于滑轮34，缆绳1的两端用于连接动力装置，当缆绳1对滑轮34的拉力大于弹簧33的支撑力时，弹簧33被压缩，中心推杆上行，带动l型推杆35的竖直段伸入凹槽中推动压杆32上升，使锚爪31能够回到凹槽内，以解除锚固；
104.抽塞2通过限位器连接于缆绳1且位于缆绳1的第一端与滑轮34之间，抽塞2上设有单向阀组件；
105.单向阀组件包括两个沿水平方向并排设置的阀腔22，每个阀腔22自上而下贯穿抽
塞2，每个阀腔22包括棱台状的第一腔体和圆柱形的第二腔体23，第一腔体的下底面和第二腔体23连通；每个阀腔22的第一腔体中设有一个阀球24，阀球24的直径大于第二腔体23的直径，且大于第一腔体的上底面的宽度，使抽塞2下方的液体能够通过单向阀组件流至抽塞2上方；
106.抽塞2的顶部和底部分别沿径向向外延伸形成凸台，多个滚珠21设于抽塞2的外周且位于一对凸台之间，多个滚珠21从上至下依次排列；通过滚珠21实现抽塞2在井筒内的低阻力运移，滚珠21上下两侧设置凸台，减少液体滤失；当抽塞2由上向下运移时，液流经由阀腔22由下向上流动，阀球24在液流的带动下抬起靠近第一腔体的上底面，使抽塞2下方的液体能够流至抽塞2上方；当抽塞2由下向上运移时，上部液柱重量作用于阀球24，阀球24坐封于第一腔体和第二腔体23连通处，封闭液体回流的通道，实现抽塞2对液柱的举升，直至举升至井口处。
107.本发明利用揽绳1带动抽塞2升降，并设置底锚3与井管锚定，通过将揽绳1的两端分别连接于井口处的动力装置，并配合底锚3的滑轮组件实现抽塞2的有动力升降，可实现抽塞2快速复位，提高抽汲速度，提高抽汲效率；抽塞2使用单向阀组件并在抽塞2外周设置滚珠21取代传统橡胶抽塞2，减小磨损，同时减小漏失，长期抽汲无需更换抽塞2，提高抽汲效率的同时降低了使用成本，具有良好的经济性。
108.本发明还公开了一种抽汲方法，利用上述的抽汲装置，方法包括如下步骤：
109.1)抽汲车入场进行抽汲装置准备，将底锚3和抽塞2通过缆绳1下入井内至目标深度，初次使用时靠重力下落；
110.2)上提缆绳1的第一端，带动抽塞2上行，使阀球24坐封于第二腔体23与第一腔体的连通处后，将第一端卸载，此时液柱重量作用于抽塞2，载荷增大；
111.3)上提缆绳1的第二端，因此时缆绳1第一端载荷增大，缆绳1通过滑轮34带动底锚3上行，使压杆32与抽塞2的底部接触；
112.4)增加对缆绳1第二端的拉力，使抽塞2推动压杆32，直至压杆32将锚爪31推出与井管锚定后，将第二端卸载；压杆32设置的推动压力不大于抽塞2初次举升的液柱载荷；
113.5)上提缆绳1的第一端，带动抽塞2上行，抽塞2携带的液体在井口排出后，将第一端卸载；
114.6)上提缆绳1的第二端，缆绳1带动抽塞2下行，抽塞2复位后，将第二端卸载；抽塞2下行接触液面后缆绳1第二端的载荷明显增大、速度减慢，此时可判定液面位置，此时可根据动力装置功率进行缆绳1第二端的提速，在缆绳1第一端的带动下实现抽塞2在液柱中的快速复位；
115.7)重复步骤5)-6)至抽汲结束；
116.8)抽汲结束后，同时上提缆绳1的第一端和第二端，直至两股缆绳1上的载荷超过底锚3内弹簧33的支撑力；
117.9)进一步增加两股缆绳上的载荷，弹簧33被压缩，滑轮34推动中心推杆上行；
118.10)中心推杆带动l型推杆35上行，将压杆32向上推回原位，锚爪31收回，锚定解除，将设备整体提拉至井口取出。
119.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技
术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。