[发明专利]水平井自对中动塞式锥阀泵

说明书

本发明提供了一种水平井自对中动塞式锥阀泵，应用于水平井和斜井抽吸工况。该动塞式锥阀泵由泵筒体、刮砂式柱塞、搅拌对中器、游动锥阀和固定锥阀组成，可有效解决长泵筒和动柱塞间砂粒磨损和偏磨、水平井阀漏失以及阀球开启困难和关闭不严等问题；刮砂式柱塞采用动塞式螺旋刮砂柱塞并结合补偿环而避免砂粒落入长泵筒和动柱塞间的环形空隙，且依据螺旋刮砂柱及时刮除并排出吸附于长泵筒筒壁的砂粒，搅拌对中器采用双扶正旋齿搅拌杆体，实现刮砂式柱塞和游动锥阀的自行对中，游动锥阀采用定锥阀和动锥阀座构造，并随搅拌对中器的往复运动而自行启闭，固定锥阀采用动锥阀和定锥阀座构造，并通过双弹簧和导引杆辅助固定锥阀体顺利启闭。

技术领域

本发明涉及一种油气开采和非常规气排采水平井和斜井用的抽油泵，特别是涉及一种采用动塞式螺旋刮砂柱塞和双扶正旋齿搅拌杆体的自对中动塞式锥阀泵。

背景技术

采用水平井的开发方式为油气开采和非常规气排采薄差地层提高单井产能和延长稳定生产时间提供了一种有效途径，油气开采和非常规气排采进入稳定生产阶段以后，井筒中的沉没度通常较低，此时抽油泵通常要下到水平井的斜井段，为此常规抽油泵应用于水平井时，会出现柱塞和泵筒间砂粒磨损和偏磨、阀漏失、阀球开启困难和关闭不严等问题。

为解决水平井开采中检泵周期短和泵效低的问题，目前常用的适合水平井斜井段开采的抽油泵主要有带液力平衡补偿液缸的水平井抽油泵和带导向功能固定阀的水平井抽油泵。其中，带液力平衡补偿液缸的水平井抽油泵采用常规抽油泵和液力平衡补偿液缸组合在一起，二者之间通过拉杆相连，且其固定阀采用拉杆带动阀球，游动阀采用机械启闭的方式。带导向功能固定阀的水平井抽油泵的特点是其固定阀采用带导向功能的构造，阀球上设置导向筋条，以扶正阀球并减小阀球和阀罩间的摩擦。由于水平井斜井段和斜井的泵挂处井斜角太大，以上水平井抽油泵的阀球在实际开采中仍然存在球阀坐封滞后和阀漏失等问题，而且柱塞没有设计专门的扶正装置，柱塞和泵筒间仍然存在一定的砂粒磨损和偏磨问题，同时柱塞仍采用硬质材料，柱塞体的弯扭性能较差，不适用于大斜度井段和高油液粘度的工况。

综上所述，依托现有水平井和斜井开采的抽吸可行性技术，并依据水平井抽油泵内固液两相流动数值模拟和仿真分析结果以及胜利油田油气井和鄂尔多斯盆地非常规气井现场试验测试结果，研制出新型水平井专用带对中功能的锥阀泵装置，对解决现场柱塞和泵筒的偏磨、阀坐封滞后和不严等问题以及提高抽油泵效率均具有重要意义。

发明内容

为了有效解决油气开采和非常规气排采水平井抽吸技术问题并克服现有水平井用抽油泵装置存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种油气开采和非常规气排采水平井专用的自对中动塞式锥阀泵。该动塞式锥阀泵采用动塞式螺旋刮砂柱塞、双扶正旋齿搅拌杆体、定锥阀和动锥阀座的游动锥阀以及动锥阀和定锥阀座的固定锥阀，实现产液携砂粒及时排出、刮砂式柱塞和游动锥阀自行对中以及游动锥阀和固定锥阀顺利启闭，解决长泵筒和动柱塞间砂粒磨损和偏磨、水平井阀漏失以及阀球开启困难和关闭不严等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种水平井自对中动塞式锥阀泵，该动塞式锥阀泵整体采用轴对称管体，它主要由泵筒体、刮砂式柱塞、搅拌对中器、游动锥阀和固定锥阀组成。其中泵筒体、刮砂式柱塞和搅拌对中器沿径向由外至内依次同轴心布置，游动锥阀和固定锥阀沿轴向由上而下依次同轴心布置。该动塞式锥阀泵的上部经泵筒接箍固定于油管柱的底端，且其下部由气锚接箍与气锚和尾管相连，同时刮砂式柱塞通过搅拌对中器与抽油杆柱相连并随抽油杆柱作上下往复运动。

泵筒体采用长筒体，产液经锥流孔射入长泵筒环腔并避免砂粒发生沉积，同时依据泵筒接箍实现刮砂式柱塞和搅拌对中器的上限位，通过固定接箍实现搅拌对中器的下限位，它包括长泵筒、泵筒接箍和固定接箍。

长泵筒采用等径长圆筒，长泵筒的轴向长度大于搅拌对中器的轴向长度与动塞式锥阀泵的冲程长度及其防冲距之和，长泵筒的两端车制圆锥形密封管螺纹，并分别与泵筒接箍和固定接箍连成一体。