旋转杆抽油泵及其构成的旋转杆抽油系统的制作方法

旋转杆抽油泵及其构成的旋转杆抽油系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种抽油泵，具体涉及的是一种旋转杆抽油泵，并公开了一种利 用该旋转杆抽油泵构成的旋转杆抽油系统。
【背景技术】
[0002] 目前油田用电量紧张，作业维护费、管杆费用等都高居不下，能耗年年加大的现状 愈趋严重。在这种情况下，各油田的决策者普遍感受到使用和推广节能型三抽设备是提高 采油效率，降低生产成本的一种好途径。所述三抽设备是由抽油机一抽油杆一抽油泵组成 的抽油系统。
[0003] 在深抽油井中，目前采用的普通螺纹连接抽油杆和游梁式抽油机配套使用中，虽 然在驱动电机和启动控制柜上增加了很多节能设备，但不能从根本解决抽油杆笨重，抽油 杆接头预紧力不够易脱扣，抽油杆和接箍与油管的过度磨损导致寿命较短和游梁抽油机有 加速度的结构问题。且由于动液面越深，泵也越深，导致抽油杆越重、能耗越高，抽油机带动 抽油杆做的无用功太多，必然存在泵效低、维护费用高、能耗大的缺点。同时，随深度的增 加，由于油管与抽油杆的弹性伸缩，造成的泵的冲程损失增大，泵效较低。
[0004] 同时，针对目前油藏的埋深较深、油井日产量较低的开采特点，采用现有抽油系统 实施的有杆泵举升工艺同时存在以下问题：
[0005] A、动液面越深，举升效率就越低，管杆无用功的耗能就越大。另一方面，随深度的 增加，由于油管与抽油杆的弹性伸缩，造成的泵的冲程损失增大，泵效较低。
[0006] B、加深泵挂，造成液面随之下降。炮眼流出的液量满足不了泵抽的需要，尽管泵 径、冲程、冲次很低，因为匹配不合理，出现追液面现象。
[0007]C、对抽油机的要求增大，一般在12型以上，且机型大，进而导致能耗增加。
[0008] D、杆断脱的频率增加。
[0009]E、液面下降导致部分井脱气，降低泵效。
[0010] 根据以上情况，如何有效的挖掘这些低产低效井的潜力，提高油井的液量，使油井 的产量与开采设备、生产参数处于最佳匹配状态，达到油井产量最高、生产能耗最低、周期 长的目标，成为了采油工作者需深入研宄的新课题。 【实用新型内容】
[0011] 本实用新型的主要目的在于解决现阶段现有抽油系统实施时动液面越深，举升效 率就越低，管杆无用功的耗能就越大的问题，提供一种解决上述问题的旋转杆抽油泵。为达 到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
[0012] 旋转杆抽油泵，包括具有活塞、泵筒的泵本体；所述泵筒顶端设置有连接支撑套， 该活塞顶端设置有底端与其固定连接且具有外螺纹的螺纹杆，该连接支撑套上还设置有与 螺纹杆外螺纹相匹配且旋转时驱动螺纹杆做上下直线运动的旋转器。
[0013] 本实用新型的设计要点在于：在现有抽油泵的基础上增加了螺纹杆和旋转器，通 过螺纹杆和旋转器的配合，将原有抽油杆上下移动带动活塞上下移动的方式，变换成抽油 杆旋转驱动螺纹杆上下移动，进而带动活塞上下移动的方式。
[0014] 即活塞的上行与下行，采用螺纹杆驱动的方式，当螺纹杆运行至上死点时，旋转器 换向下行。其基本原理是：在螺纹杆上有外螺纹，旋转器上设置有与外螺纹相匹配的结构， 旋转器旋转时促使螺纹杆上下移动，进而将旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变 为操作推力，活塞随螺纹杆一起作直线运动。
[0015] 通过上述移动方式的改变，可以达到以下效果：
[0016] 首先，本实用新型中的抽油杆无需再通过上下运动来带动活塞上下运动，只需旋 转即可驱使活塞运动，可以看出本实用新型中的抽油杆已经不再承受拉力，只是起到传递 扭矩的作用，进而解决抽油杆越重导致能耗越高的问题，减少抽油机带动抽油杆上下运动 所做的无用功，节约能耗。同时，本实用新型有效避免了油管与抽油杆的弹性伸缩，避免抽 油杆接头预紧力不够易脱扣的情况发生，尤其对于〇70以上的大泵时，采用本实用新型的 结构，抽油杆无需上下移动，只做旋转运动，解决了大泵生产抽油杆应力幅度大，易发生疲 劳断裂，从而使系统可靠性变差、失效增多的问题。
[0017] 同时，由于活塞直接连接在螺纹杆上，所以冲程损失与泵深无关，可以说几乎没有 任何损失，因而可以满足深抽和超深抽的需求；且活塞随螺纹杆的旋转上升，进而使活塞的 运行更加平稳，导致泵的充满程度更高，泵效更高，符合目前油田的开发需要。
[0018] 其次，由于普通抽油杆接箍及泵活塞的活塞效应，导致抽油杆下行阻力增大，杆柱 弯曲，杆管偏磨严重。本实用新型采用螺纹杆结构后，使管杆的受力状态与抽油机和螺杆泵 完全不同，消除了抽油杆的轴向受力，使抽油杆变为只传递力矩，不受轴拉力。进而使管杆 的使用期限比现在的有杆泵延长数倍以上，可以大大降低管杆使用费用。
[0019] 再次，由于在稠油、结蜡井上使用时，采用原有抽油杆上下运动带动活塞上下运动 时，抽油杆受到的阻力较大，下行时操作困难。而本实用新型中的抽油杆无需上下移动，进 而解决了抽油杆下行困难的问题，所以，本实用新型使采用普通抽油泵即可有效对稠油、结 蜡井进行开采，该开采具有独特的优势。
[0020] 最后，本实用新型的排量容易控制，安装与调参等管理方便，大大降低了工人的劳 动强度；即该系统的理论排量可进行地面与井下的无级调节，实现各种油井工况参数经济、 合理的匹配，实现采油系统和油井的最佳匹配运行，充分发挥目前机械采油的最佳效能。
[0021] 为了能更好地在稠油、结蜡井上使用，本实用新型中优选的泵本体结构如下所示： 所述泵本体还包括设置在活塞上的上游动阀与下游动阀，设置在下游动阀底端的进油口， 设置在泵筒底端内部的固定阀，以及用于将固定阀固定在泵筒上的连接套。
[0022] 为了便于活塞与螺纹杆之间的连接，同时便于维护检修，所述活塞顶端还设置有 用于与螺纹杆固定连接的活塞上接头。
[0023] 为了便于油管与泵筒之间的连接，所述泵筒底端还设置有油管下接头。
[0024] 针对上述旋转杆抽油泵的结构，本实用新型还提供了一种旋转杆抽油系统，其包 括如权利要求1~4任一项所述的旋转杆抽油泵，为旋转杆抽油泵提供动力的驱动装置，以 及连接驱动装置与旋转杆抽油泵上旋转器且用于传输驱动的抽油杆。
[0025] 本实用新型中为了更好地实现抽油杆旋转的作用，所述抽油杆底端设置有插接 件、顶端则设置与有该插接件相匹配的插接槽；所述旋转器上也设置有与插接件相匹配的 插接槽。通过上述插接式抽油杆的设置，在抽油杆对接后，正反转都不会造成抽油杆脱扣情 况的发生，进而有效防止抽油杆在井下正转与反转过程中防断脱事故。
[0026] 进一步，所述插接件上方设置有外螺纹，该抽油杆顶端则设置有具有与外螺纹相 匹配内螺纹的连接筒体。
[0027] 由于本实用新型中的抽油杆需要随井下泵冲程而 换向，因而本实用新型中的驱动 装置与抽油机的区别在于：本实用新型中驱动装置需要驱动换向，换向方式有两种，一种是 采用换向电机，第二种是采用机械换向的方式。
[0028] 采用换向电机时，可直接购买现有成型的产品，如智能换向抽油机，其在井下泵 上、下冲程的转换过程中，实现智能换向。采用机械换向的方式时，可在驱动电机上安装一 个转向器，即可实现驱动电机一直运转，且随井下泵一个上或下冲程过程而进行转换。
[0029] 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0030] 1、本实用新型具有适应性广泛、节能效果好，降低设备投入成本以及维护投入成 本的优点；
[0031] 2、本实用新型解决了深抽和超深抽的问题，减小泵的冲程损失，提高泵的充满程 度，进而提尚栗效；
[0032] 3、本实用新型有效减缓偏磨，提高管杆的使用寿命；同时非常适合在稠油、结蜡井 上使用，延长热洗周期；
[0033] 4、采用本实用新型的结构，使抽油杆不再承受拉力，只起到传递扭矩的作用，所以 使大泵深下成为可能，同时有效提高系统可靠性，防止底部杆体失稳在纵向弯曲应力下易 脱扣的情况发生；
[0034] 5、本实用新型中的排量容易控制，安装与调参等管理方便，大大降低了工人的劳 动强度。
【附图说明】
[0035] 图1为本实用新型中旋转杆抽油泵的整体结构示意图。
[0036] 图2为本实用新型中泵本体的整体结构示意图。
[0037] 图3为本实用新型中抽油杆的结构示意图。
[0038] 其中，图中附图标记对应的零部件名称为：
[0039] 1一泵本体，2-连接支撑套，3-螺纹杆，4一旋转器，5-插接件，6-外螺纹，7- 连接筒体；
[0040]11一活塞，12-栗筒，13-上游动阀，14一下游动阀，15-进油口，16-固定阀， 17-连接套，18-活塞上接头，19一油管下接头。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合实施例及其附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的 实施方式不限于此。
[0042] 实施例1
[0043] 旋转杆抽油泵，如图1所示，包括具有活塞11、泵筒12的泵本体1，连接支撑套2， 螺纹杆3,以及旋转器4。
[0044] 本实施例中，该泵筒12顶端固定连接有连接支撑套2,该连接支撑套2内则设置有 旋转器4,该旋转器4上设置有螺纹孔，该螺纹杆3贯穿旋转器4上的螺纹孔，并设置有与螺 纹孔相匹配的外螺纹，如图1所示。
[0045] 所述连接支撑套2限制旋转器4的相对位置，但不限制旋转器4的转动；同时在旋 转器4上还设置有旋转器4旋转时驱动螺纹杆3做上下直线运动的辅助旋转件，该旋转件 可以是套接在螺纹杆3上的螺母，也可以是类似螺母的结构；该旋转件的设置方式多样，只 要是能够有效和旋转器4配合促使螺纹杆3上下移动的方式均可。
[0046] 本实施例中公开了两种设置方式：一是在螺纹杆3上直接套接一个螺母，该螺母 相对泵本体1的位置固定不变。二是将旋转件的侧壁直接固定在连接支撑套2上，在使用 过程中该旋转件与连接支撑套2直接的位置关系不变；或在旋转器4下方设置旋转件，旋转 件底部与连接支撑套2固定连接，旋转件顶部通过滑轮与旋转器4连接。
[0047] 通过上述设置方式，即可通过旋转器4将其旋转运动转化成螺纹杆3上下移动的 直线运动，进而达到本实用新型的效果。
[0048] 本实施例中该旋转杆抽油泵的理论排量由泵径、转速、螺距、螺杆长度等参数决 定。
[0049] 经过统计得到：螺纹杆理论排量如表1所示：
[0050]表1
【主权项】
1. 旋转杆抽油泵，包括具有活塞（11)、泵筒（12)的泵本体（1)，其特征在于：所述泵筒 (12)顶端设置有连接支撑套（2)，该活塞（11)顶端设置有底端与其固定连接且具有外螺纹 的螺纹杆（3)，该连接支撑套（2)上还设置有与螺纹杆（3)外螺纹相匹配且旋转时驱动螺纹 杆（3)做上下直线运动的旋转器（4)。
2. 根据权利要求1所述的旋转杆抽油泵，其特征在于：所述泵本体（1)还包括设置在 活塞（11)上的上游动阀（13)与下游动阀（14)，设置在下游动阀（14)底端的进油口（ 15)， 设置在泵筒（12)底端内部的固定阀（16)，以及用于将固定阀（16)固定在泵筒（12)上的连 接套（17)。
3. 根据权利要求2所述的旋转杆抽油泵，其特征在于：所述活塞（11)顶端还设置有用 于与螺纹杆（3)固定连接的活塞上接头（18)。
4. 根据权利要求3所述的旋转杆抽油泵，其特征在于：所述泵筒（12)底端还设置有油 管下接头（19)。
5. 旋转杆抽油系统，其特征在于：包括如权利要求1~4任一项所述的旋转杆抽油泵， 为旋转杆抽油泵提供动力的驱动装置，以及连接驱动装置与旋转杆抽油泵上旋转器（4)且 用于传输驱动的抽油杆。
6. 根据权利要求5所述的旋转杆抽油系统，其特征在于：所述抽油杆底端设置有插接 件（5)、顶端则设置与有该插接件（5)相匹配的插接槽；所述旋转器（4)上也设置有与插接 件（5)相匹配的插接槽。
7. 根据权利要求6所述的旋转杆抽油系统，其特征在于：所述插接件（5)上方设置有 外螺纹（6)，该抽油杆顶端则设置有具有与外螺纹（6)相匹配内螺纹的连接筒体（7)。
8. 根据权利要求5所述的旋转杆抽油系统，其特征在于：所述驱动装置为换向电机或 安装有转向器的驱动电机。
【专利摘要】本实用新型公开的是旋转杆抽油泵，同时还公开了旋转杆抽油系统，主要解决了现阶段现有抽油系统实施时动液面越深，举升效率就越低，管杆无用功的耗能就越大的问题。本实用新型中的旋转杆抽油泵，包括具有活塞（11）、泵筒（12）的泵本体（1）；所述泵筒（12）顶端设置有连接支撑套（2），该活塞（11）顶端设置有底端与其固定连接且具有外螺纹的螺纹杆（3），该连接支撑套（2）上还设置有与螺纹杆（3）外螺纹相匹配且旋转时驱动螺纹杆（3）做上下直线运动的旋转器（4）。本实用新型还包括上述旋转杆抽油泵与抽油杆和驱动装置组成的旋转杆抽油系统。本实用新型具有适应性广泛、节能效果好，设备成本以及维护成本低等优点。
【IPC分类】E21B43-00, F04B53-14, F04B47-00, F04B53-16
【公开号】CN204610219
【申请号】CN201520322872
【发明人】张健, 王贺华, 刘榧, 周长江, 高健, 成一, 米中荣
【申请人】成都北方石油勘探开发技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月19日