抽油泵装置以及抽取油液的方法与流程

本发明涉及采油工程领域，具体地涉及一种抽油泵装置，以及一种抽取油液的方法。

背景技术：

1、随着埋藏深度超过8000m的深层、超深层油藏逐渐增多，因而导致实际生产中存在泵挂深度超过3000m、排量100m3/d的现实需求。但是，抽油泵若要实现上述的排量，泵径应≥70mm，并且在此条件下，若泵挂深度≥3000m，那么就会大致常规抽油泵的悬点载荷很大，液柱载荷将超过10t、悬点载荷预计超过25t，这是现有技术中的抽油杆无法实现的。

2、悬点载荷主要由杆柱载荷(重量)、液柱载荷和惯性载荷组成。其中，杆柱载荷可通过采用玻璃钢抽油杆等降低；惯性载荷可通过优选抽汲参数与抽油机型号(如皮带式抽油机、直线电动机抽油机)来降低。

3、目前，针对悬点载荷中的液柱载荷主要是通过对抽油泵的结构改进，从而将上冲程作用在悬点上的液柱载荷部分或全部转移到油管上或下冲程上以达到解决液柱载荷过大的问题。

4、cn204704095u公开了一种双重减载防气抽油泵，适用于采油工程领域。提升短节另一端的内部固定连接有上游动凡尔罩和一阀座，一抽油杆贯穿所述提升短节及两活塞，且抽油杆的端部连接有能抵接并封闭大活塞的下游动阀，抽油杆上还活动套接有能与所述阀座配合启闭的上游动阀。但是在该装置中的下柱塞以下的部分为封闭腔室，因而进入到该腔室内的气体无法排出，从而极易导致气锁的风险。

5、cn112832993b公开了一种位置交换式减载抽油泵，包括泵筒、位于泵筒内的上柱塞、下柱塞，所述上柱塞与下柱塞通过柱塞连接头连接；还包括连接在下柱塞内的进油阀总成、设置在泵筒底部的排出阀总成；所述泵筒底部封闭，泵筒侧壁开设第一进油口，所述柱塞连接头上开设第二进油口，所述第一进油口与第二进油口连通，所述第二进油口与进油阀总成上方的泵腔连通；所述排出阀总成的一端与进油阀总成下方泵腔相连、另一端用于与油管连通。

6、该装置能够解决悬点载荷中的液柱载荷过大问题，但是仍存在以下问题。其一，阀门的关闭需要完全依靠弹簧的弹力来实现，因此在井下频繁工作的情况下弹簧无法确保能够始终保持一致的伸缩量，从而降低抽油泵的工作效率。其二，弹簧在井下高温油液中存在被腐蚀的情况，从而极易产生因弹簧故障而造成的危险事故，因此无法确保抽油泵在井下工作的安全性。其三，阀球的启闭需要完全依靠泵内压差实现，因此该装置缺乏对阀球的直接控制能力。

7、因此，在本领域希望提供一种抽油泵装置，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种抽油泵装置，其能够采用机械式连接的方式以使第一柱塞在上冲程或下冲程时均能够实现滞后运动，从而在第二阀体部分的环形锥面的作用下实现对第二进口开闭的合理控制，进而显著地提高了抽油泵装置的工作效率。此外，还提出了一种抽取油液的方法。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种抽油泵装置，包括内筒；

3、设置在所述内筒内的活塞机构，其包括与所述内筒的内周表面密封式连接以将所述内筒分隔成上部空间和下部空间的第一柱塞、设置在所述第一柱塞的上游并与泵体连接的第二柱塞，以及设置在所述第一柱塞与所述第二柱塞之间的限位组件，其中，所述第一柱塞包括至少一个第二进口，所述限位组件与所述第二柱塞固定连接；

4、设置在所述内筒内并与所述限位组件固定连接的阀体，其包括至少一个第三进口；以及

5、设置在所述内筒的下端处的排油机构，

6、其中，所述内筒包括至少一个与所述上部空间连通的用于接收油液的第一进口，

7、所述第二柱塞构造成能够在所述泵体的作用下向上游运动而促使所述阀体打开所述第二进口，以使经所述第一进口进入所述内筒的上部空间的油液能够通过第三进口和所述第二进口流入所述内筒的下部空间，

8、所述阀体构造成能够在所述泵体的作用下向下游运动而关闭所述第二进口，以使处于所述内筒的下部空间内的油液能够通过所述排油机构排出。

9、在一个实施例中，所述第一柱塞包括构造成杆状的第一柱塞部分，以及构造成桶状并与所述内筒的内周表面密封式连接的第二柱塞部分。

10、在一个实施例中，所述第二柱塞部分通过沿径向向外且向下倾斜延伸的第一台阶与所述阀体形成密封式对接，所述第二进口径向地穿过所述第一台阶，从而将所述内筒的上部空间和下部空间连通。

11、在一个实施例中，所述限位组件包括与所述第二柱塞的下游端固定连接的限位环，以及形成在所述限位环内的限位槽，其中，所述第一柱塞通过限位螺帽安装在所述限位槽内，从而允许所述第一柱塞相对于所述限位环轴向运动。

12、在一个实施例中，在所述限位环与所述第一柱塞的接合处形成有用于与所述限位螺帽轴向抵接的第二台阶。

13、在一个实施例中，所述阀体构造为环状阀，并且包括套接在所述限位环外的第一阀体部分，以及从所述第一阀体部分上径向向外延伸并与所述内筒的内周表面密封式连接的第二阀体部分，其中，所述第三进口径向地设置在所述第一阀体部分上。

14、在一个实施例中，在所述第二阀体部分的下游端处形成有用于与所述第一台阶密封式对接的环形锥面，从而能够控制所述第一柱塞的第二进口的开闭。

15、在一个实施例中，所述抽油泵装置还包括套接在所述内筒外的外筒，

16、所述排油机构设置在所述内筒与所述外筒之间，并且包括阀座，设置在所述阀座外的阀罩，以及设置在所述阀罩内并在初始状态下与所述阀座轴向抵接的阀球。

17、在一个实施例中，所述内筒与所述外筒的底部封闭，从而允许所述内筒的下部空间内的油液通过所述阀座后沿着所述内筒与所述外筒之间的环空向上游运动。

18、根据本发明的第二方面，提供了一种利用如上所述的抽油泵装置来抽取油液的方法，包括如下步骤：

19、s1、将所述抽油泵装置下放到油井内；

20、s2、通过所述泵体控制所述第二柱塞向上游运动，从而促使所述阀体打开所述第一台阶上的第二进口，以使经所述第一进口进入所述内筒的上部空间的油液能够通过第三进口和所述第二进口流入所述内筒的下部空间；

21、s3、通过所述泵体控制所述第二柱塞向下游运动，从而促使所述阀体关闭所述第二进口，以使处于所述内筒的下部空间内的油液能够通过所述排油机构排出；

22、s4、重复步骤s2与s3，以将油井内的油液抽出。

23、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用机械式连接的方式以使第一柱塞在上冲程或下冲程时均能够实现滞后运动，从而在第二阀体部分的环形锥面的作用下实现对第二进口开闭的合理控制，进而显著地提高了抽油泵装置的工作效率。此外，第一台阶与环形锥面为面面接触，因此，当环形锥面与第一台阶密封式对接时能够有效地防止内筒的下部空间内的油液外溢，以确保抽油泵的油液排出量。另外，由于活塞机构和阀体均为机械式连接机构，因而在井下高温油液中长期工作仍能够保持稳定的连接关系与密封关系，从而确保抽油泵装置在井下作业的安全性。

技术特征：

1.一种抽油泵装置，包括：

2.根据权利要求1所述的抽油泵装置，其特征在于，所述第一柱塞(21)包括构造成杆状的第一柱塞部分(211)，以及构造成桶状并与所述内筒(1)的内周表面密封式连接的第二柱塞部分(212)。

3.根据权利要求2所述的抽油泵装置，其特征在于，所述第二柱塞部分(212)通过沿径向向外且向下倾斜延伸的第一台阶(213)与所述阀体(4)形成密封式对接，所述第二进口(214)径向地穿过所述第一台阶(213)，从而将所述内筒(1)的上部空间(101)和下部空间(102)连通。

4.根据权利要求3所述的抽油泵装置，其特征在于，所述限位组件(3)包括与所述第二柱塞(22)的下游端固定连接的限位环(31)，以及形成在所述限位环(31)内的限位槽(32)，其中，所述第一柱塞(21)通过限位螺帽(23)安装在所述限位槽(32)内，从而允许所述第一柱塞(21)相对于所述限位环(31)轴向运动。

5.根据权利要求4所述的抽油泵装置，其特征在于，在所述限位环(31)与所述第一柱塞(21)的接合处形成有用于与所述限位螺帽(23)轴向抵接的第二台阶(311)。

6.根据权利要求5所述的抽油泵装置，其特征在于，所述阀体(4)构造为环状阀，并且包括套接在所述限位环(31)外的第一阀体部分(41)，以及从所述第一阀体部分(41)上径向向外延伸并与所述内筒(1)的内周表面密封式连接的第二阀体部分(42)，其中，所述第三进口(411)径向地设置在所述第一阀体部分(41)上。

7.根据权利要求6所述的抽油泵装置，其特征在于，在所述第二阀体部分(42)的下游端处形成有用于与所述第一台阶(213)密封式对接的环形锥面(421)，从而能够控制所述第一柱塞(21)的第二进口(214)的开闭。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的抽油泵装置，其特征在于，所述抽油泵装置还包括套接在所述内筒(1)外的外筒(5)，

9.根据权利要求8所述的抽油泵装置，其特征在于，所述内筒(1)与所述外筒(5)的底部封闭，从而允许所述内筒(1)的下部空间(102)内的油液通过所述阀座(61)后沿着所述内筒(1)与所述外筒(5)之间的环空向上游运动。

10.一种利用根据权利要求1到9中任一项所述的抽油泵装置来抽取油液的方法，包括如下步骤：

技术总结本发明提供了一种抽油泵装置，包括内筒；活塞机构，其包括将所述内筒分隔成上部空间和下部空间的第一柱塞、与泵体连接的第二柱塞，以及限位组件，其中，第一柱塞包括至少一个第二进口；阀体，其包括至少一个第三进口，其中，内筒包括至少一个与上部空间连通的用于接收油液的第一进口，第二柱塞构造成能够在泵体的作用下向上游运动而促使阀体打开所述第二进口，以使上部空间的油液通过第三进口和第二进口流入下部空间，阀体构造成能够在泵体的作用下向下游运动而关闭所述第二进口，以使处于下部空间内的油液通过排油机构排出。本发明采用机械式连接的方式以实现对第二进口开闭的合理控制，进而显著地提高了抽油泵装置的工作效率。技术研发人员：刘玉国,赵海洋,任向海,彭振华,高定祥,丁雯受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18