一种液压驱动差动式排采泵及其使用方法与流程

本发明涉及排采泵的领域，具体涉及一种液压驱动差动式排采泵及其使用方法。

背景技术：

1、煤层气作为一种重要的非常规天然气资源，其高效开发对保障国家能源安全和促进清洁能源利用具有重要意义。然而，煤层气井的开采环境往往十分复杂，尤其是深层煤层气井，其井型多为大斜度井或水平井，这对排采设备提出了更高要求。

2、目前，国内煤层气排采主要依赖于抽油机螺杆泵、射流泵、无杆液力泵等传统排采设备。尽管这些设备在一定程度上保证了煤层气的正常生产，但它们各自存在一些固有的局限性：

3、杆管偏磨问题：在大斜度井和水平井的排采过程中，有杆泵和地面螺杆泵容易出现杆管偏磨现象，导致设备频繁损坏，维护成本高，且作业效率受限。

4、泵挂深度不足：电动普通螺杆泵在深层煤层气井中，由于泵挂深度的限制，难以实现高效排采，影响产量和经济性。

5、射流泵效率低下：射流泵在使用中易遭遇喘流和摩擦问题，导致泵效低，且其运行需要大量的动力液和较高的压力，这不仅增加了能耗，也对地面动力液供给系统提出了更高的功率要求。

6、鉴于以上问题，排水降压、建立稳定可靠的气水产出通道成为保障煤层气井生产连续性的关键。因此，亟需一种新型排采技术，能够在复杂井况下高效工作，克服现有技术的局限，提高煤层气井的开采效率和经济效益。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种液压驱动差动式排采泵及其使用方法，解决上述背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括泄油总成、空心管插头总成、柱塞总成、外管总成、上厚壁泵筒、下厚壁泵筒和固定阀总成；

3、柱塞总成位于上厚壁泵筒和下厚壁泵筒内滑动；

4、空心管插头总成上部与空心抽油杆连接，泄油总成的上部与油管连接，下部与外管总成连接，从而在泵内形成内压通道和外压通道；

5、上厚壁泵筒的上部与外管总成中的上接箍缓冲体连接，下部与外管总成中的下接箍缓冲体连接；

6、下厚壁泵筒的上部与与外管总成中的下接箍缓冲体连接，下部与固定阀总成连接；

7、外管总成的上部与泄油总成连接，下部与井下的油管连接。

8、优选的，泄油总成包括泄油接箍、泄油销、泄油滑套和弹簧；

9、泄油滑套和弹簧设在泄油接箍内部，泄油销设在泄油接箍两侧，并穿过泄油接箍和泄油滑套从而连接二者；

10、泄油滑套上部抵靠在泄油接箍上，弹簧一端抵靠在泄油滑套上，另一端抵靠在外管总成中的变扣油管接箍上，泄油接箍下部与变扣油管接箍连接。

11、优选的，外管总成包括依次连接的变扣油管接箍、过桥管、上接箍缓冲体、上外管、下接箍缓冲体、下外管和变扣接头；

12、在上接箍缓冲体和下接箍缓冲体相对的一端均设有液压缓冲腔，上厚壁泵筒设在上外管内侧，上厚壁泵筒的上部与上接箍缓冲体螺纹连接，下部通过密封圈与下接箍缓冲体间隙配合。

13、优选的，上外管与上厚壁泵筒之间形成压力腔，压力腔底部为沉砂环腔，压力腔顶部穿过上接箍缓冲体通过外压通道与油管连通；

14、上厚壁泵筒在下接箍缓冲体的上方两侧设有进油口。

15、优选的，柱塞总成包括依次连接的上缓冲接头体、喷焊上柱塞、中间游动阀罩、中心管、喷焊下柱塞、下游动阀罩和阀座管塞；

16、中间游动阀罩外侧固设有下缓冲接头体，上缓冲接头体和下缓冲接头体设在外管总成中的上接箍缓冲体与下接箍缓冲体之间，上缓冲接头体和下缓冲接头体端部分别抵靠在上接箍缓冲体与下接箍缓冲体上的液压缓冲腔内滑动；

17、喷焊上柱塞外侧密封抵靠在上厚壁泵筒内滑动。

18、优选的，中间游动阀罩和下游动阀罩内均设有复位弹簧和游动阀球，复位弹簧一端抵靠在中间游动阀罩和下游动阀罩上，另一端抵靠在游动阀球上。

19、优选的，中间游动阀罩和下游动阀罩以及固定阀罩内壁均设有多个扶正筋，游动阀球周侧抵靠在扶正筋上滑动。

20、优选的，上缓冲接头体和下缓冲接头体的端部两侧均设有通孔，通孔高于液压缓冲腔。

21、优选的，固定阀总成包括依次连接固定阀罩、固定阀接头和进液筛管；

22、固定阀罩内设有复位弹簧和固定阀球，复位弹簧一端抵靠在固定阀罩上，另一端抵靠在固定阀球上；

23、所述下厚壁泵筒两端分别与固定阀罩和下接箍缓冲体连接。

24、一种液压驱动差动式排采泵的使用方法，其方法的步骤如下：

25、s1、油管与泄油总成连接，并将排采泵随油管下到井下预订位置后，空心抽油杆与空心管插头总成对接，从而在泵内形成外压通道和内压通道两个通道；

26、s2、工作时，当外压通道的压力大于内压通道时，柱塞总成在外压的驱动下使得柱塞总成向上运动，游动阀球关闭，柱塞上部液柱在柱塞总成的带动下排出空心管；同时，柱塞总成下方的泵腔容积增大，压力下降，固定阀球在沉没压力的作用下打开，煤层气中的承压水从固定阀总成进入泵腔；

27、s3、下冲程时，内压通道的压力大于外压通道，柱塞总成在内压的驱动下使得柱塞总成向下运动，游动阀球打开，柱塞总成的下方泵腔容积减小，压力增大，固定阀球在腔室压力的作用下关闭，柱塞总成下方泵腔内液体通过游动阀进入柱塞总成上方空心管内。

28、本发明提供了一种液压驱动差动式排采泵及其使用方法，柱塞总成采用上下双柱塞的结构，上部大泵径柱塞、下部小泵径柱塞，起到大泵径的排量、液压反馈泵的效果。阀球和阀座均采用硬质合金，提高球座井况的适应性，阀罩中采用导向筋结构，使阀球只能上下往复运动，极大减少了在大斜度井或水平井中阀球受重力影响出现偏落、关闭滞后、甚至不关闭等现象；在泵筒的外部设计外管结构，使得整泵的承载能力以及尾管载荷大大增加，同时外管和泵筒之间形成环形空腔，能够起到沉砂的作用。该泵突破了常规煤层气开采过程中有杆泵杆、管偏磨的问题，通过液力差动式驱动的工作原理，设计内外两个液力通道，通过地面液力驱动的换向，从而使柱塞总成上下往复运动。整泵具有寿命长，能在含砂、超深、超大尾管载荷、大斜度及水平煤层气井中广泛应用，作业方便，维护简单等优点。

技术特征：

1.一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：包括泄油总成、空心管插头总成（13）、柱塞总成、外管总成、上厚壁泵筒（6）、下厚壁泵筒（8）和固定阀总成；

2.根据权利要求1所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：泄油总成包括泄油接箍（1）、泄油销（2）、泄油滑套（11）和弹簧（12）；

3.根据权利要求1所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：外管总成包括依次连接的变扣油管接箍（3）、过桥管（14）、上接箍缓冲体（4）、上外管（5）、下接箍缓冲体（7）、下外管（25）和变扣接头（10）；

4.根据权利要求3所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：上外管（5）与上厚壁泵筒（6）之间形成压力腔，压力腔底部为沉砂环腔，压力腔顶部穿过上接箍缓冲体（4）通过外压通道（33）与油管连通；

5.根据权利要求1所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：柱塞总成包括依次连接的上缓冲接头体（15）、喷焊上柱塞（16）、中间游动阀罩（17）、中心管（21）、喷焊下柱塞（22）、下游动阀罩（23）和阀座管塞（24）；

6.根据权利要求5所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：中间游动阀罩（17）和下游动阀罩（23）内均设有复位弹簧（18）和游动阀球（19），复位弹簧（18）一端抵靠在中间游动阀罩（17）和下游动阀罩（23）上，另一端抵靠在游动阀球（19）上。

7.根据权利要求1所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：柱塞总成中的中间游动阀罩（17）和下游动阀罩（23）以及固定阀总成中的固定阀罩（9）内壁均设有多个扶正筋（31），游动阀球（19）周侧抵靠在扶正筋（31）上滑动。

8.根据权利要求5所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：上缓冲接头体（15）和下缓冲接头体（20）的端部两侧均设有通孔，通孔高于液压缓冲腔（29）。

9.根据权利要求1所述一种液压驱动差动式排采泵，其特征是：固定阀总成包括依次连接固定阀罩（9）、固定阀接头（27）和进液筛管（28）；

10.根据权利要求1~9任意一项所述一种液压驱动差动式排采泵的使用方法，其方法的步骤如下：

技术总结本发明提供了一种液压驱动差动式排采泵及其使用方法，包括泄油总成、空心管插头总成、柱塞总成、外管总成、上厚壁泵筒、下厚壁泵筒和固定阀总成；柱塞总成位于上厚壁泵筒和下厚壁泵筒内滑动；空心管插头总成上部与空心抽油杆连接，泄油总成的上部与油管连接，下部与外管总成连接，从而在泵内形成内压通道和外压通道；通过液力差动式驱动的工作原理，设计内外两个液力通道，通过地面液力驱动的换向，从而使柱塞总成上下往复运动。整泵具有寿命长，能在含砂、超深、超大尾管载荷、大斜度及水平煤层气井中广泛应用，作业方便，维护简单等优点。技术研发人员：屈代容,刘建魁,唐裔振,徐士文,张元圆,李超,余大信受保护的技术使用者：中船重工中南装备有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14