一种递进式同步采油方法及一种递进式多级同步抽油泵与流程

本发明属于一种采油方法和设备，尤其涉及一种递进式同步采油方法及一种递进式多级同步抽油泵。

背景技术：

目前，国内超长冲程抽油泵的采油方法多采用全冲程采油方式，在井口柔性抽油绳的牵引下，抽油泵的柱塞从井底提拉井液至井口，将井液挤入工业管线。缺点是柱塞运行距离过长，磨损过快，而且柱塞在较长冲程的提升中，因柱塞与泵筒之间的配合间隙不易控制，造成井液漏失量多，泵效低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种递进式采油方法及一种递进式多级同步抽油泵，将全井冲程分成等距离的几段冲程，利用每段冲程对应的泵筒内的各个单级柱塞将井液由下一级泵筒同步逐级上传至上一级泵筒内，最后由最上一级泵筒内的单级柱塞将井液提升挤入井口的工业管线，缩短每段泵筒内的单级柱塞的冲程距离，减少漏失量，提高泵效，延长柱塞使用寿命。

本发明的技术方案：一种递进式多级同步采油方法，

(1)将全井泵筒以座封体分成等距离的数段泵筒，每段泵筒内置单级柱塞，各单级柱塞以套装单向阀总成的抽油杆串接，以井口抽油绳悬挂，单级柱塞上装有泄压阀，限定单级柱塞每次抽汲的井液量，防止抽油杆和井口抽油绳超载；单向阀总成与座封体以锁环锁定，以密封环密封；

(2)第一次井口抽油绳同步下放各单级柱塞抽汲井液时，井底最下一级泵筒内的单级柱塞将井液抽汲上传至其上的倒数第二级泵筒内，单向阀总成封堵上传的井液，阻止井液回流；其它各级泵筒内因无井液，其内的单级柱塞不工作；

(3)第二次井口抽油绳同步下放各单级柱塞抽汲井液时，倒数第二级泵筒和井底最下一级泵筒内的单级柱塞分别同步抽汲井液并分别对应上传至倒数第三级泵筒和倒数第二级泵筒内，各单级柱塞间的单向阀总成将上传的井液封堵，阻止井液回流；在此次抽汲井液过程中，倒数第二级泵筒内的井液被上传到其上一级倒数第三级泵筒内，与此同时，倒数第二级泵筒内的井液也得到最下一级泵筒上传井液的补充，实现递进式上传井液；

(4)同理，井口抽油绳带动各级泵筒内的单级柱塞同步运动，如此不断地将井下液体逐级递进式上传，最后由最上一级泵筒内的单级柱塞将井液抽汲至井口，挤入工业管线；各级单级柱塞上的泄压阀限制每次单级柱塞抽汲的井液量，当超出设定的负载时，泄压阀自动卸载，确保抽油杆和井口的抽油绳不因超载而断裂。

一种递进式多级同步抽油泵，由柱塞总成和泵筒总成构成；泵筒总成主要由单级泵筒a、单级泵筒b、座封体、接箍a、接箍d和井下装置组成；相邻两个泵筒a、泵筒b与接箍b的两端以螺纹连接，构成单级泵筒a，相邻两个泵筒c、泵筒d与接箍c的两端以螺纹连接，构成单级泵筒b；相邻的两个单级泵筒a、单级泵筒b与座封体的两端以螺纹连接，接箍d的两端与泵筒d的下端和井下装置的上端连接，接箍a的下端与泵筒a的上端以螺纹连接，构成泵筒总成。

柱塞总成主要由单级柱塞a、单级柱塞a’、单向阀总成和配重杆组成；中心杆上开有进液沟槽；出液套上开有出液槽；密封块内置“o”型环；密封块的上、下两端插入出液套和滑动套的档台内，出液套与滑动套以螺纹连接，密封块被限位在二者之间，组成一体的滑动柱塞a；中心杆的下端螺纹连接固定螺母a；弹簧、泄压套、滑动柱塞a从下往上依次套装在中心杆上；泄压套和弹簧组成泄压阀；中心杆的上端以螺纹连接固定尼龙护套和连接轴a，构成单级柱塞a。

单向阀总成主要由阀罩、阀球、阀座、螺母、密封体、弹性套、密封块a和螺母b组成；阀球分球头和球柄两部分；阀球的球柄、阀罩的上端面、密封体、密封块a、螺母b沿轴向开有等径的轴向通孔；阀球的球头开有大于球柄轴向通孔的轴向凹槽；阀球的球头轴向凹槽内置耐磨套，阀球的球头置于阀罩内，阀座、螺母置于阀罩内，位于阀球的球头下方，螺母与阀罩外螺纹连接，将阀座限位固定；阀罩的外管壁上套装锁环和密封环；密封体分上、下两腔体，且其上腔体与球阀的球柄以螺纹连接；密封体的下腔体内置密封块a和弹簧套，密封块a和弹簧套构成密封护套，螺母b与密封体的下腔体以内螺纹连接，将弹簧套、密封块a限位在密封体的下腔体内，组成单向阀总成；单向阀总成套装在抽油杆上。

单级柱塞a’与单级柱塞a结构相同，套装单向阀总成的抽油杆将结构相同的两个单级柱塞a和单级柱塞a’串接在一起，组成柱塞总成；既，抽油杆的上端与单级柱塞a的固定螺母a以螺纹连接；抽油杆的下端与单级柱塞a’的连接轴a’以螺纹连接；单级柱塞a’的固定螺母a’以螺纹连接配重杆，组成柱塞总成。

由井口柔性抽油绳悬挂的柱塞总成置于泵筒总成内，且单向阀总成的锁环与泵筒总成的座封体卡环锁定，以密封环密封，组成一种递进式多级同步抽油泵。

所述的柱塞总成，通过增加套装单向阀总成的抽油杆串接单级柱塞a和单级柱塞a’的个数增加柱塞总成的级数；所述的泵筒总成，可通过增加座封体连接单级泵筒a和单级泵筒b的个数增加泵筒总成的级数，泵筒总成的级数与柱塞总成的级数相对应，组成一种递进式多级同步抽油泵。

所述的抽油杆为柔性抽油绳，柔性抽油绳的两端与两个连接器a、连接器a’连接；连接器a的连接轴与固定螺母a螺纹连接，连接器a’的连接轴与单级柱塞a’的连接轴a’螺纹连接。

本发明的优点是缩短各单级柱塞的冲程距离，有利于减少漏失量，提高泵效，延长柱塞和抽油杆、抽油绳的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种递进式多级同步抽油泵的泵筒总成结构图；

图2为本发明一种递进式多级同步抽油泵的柱塞总成的上半部分结构图；

图3为本发明一种递进式多级同步抽油泵的柱塞总成的下半部分结构图；

图4为本发明单级柱塞a的结构图；

图5为本发明单向阀总成的结构图。

具体实施方式

一种递进式多级同步采油方法，

(1)将全井泵筒以座封体分成等距离的数段泵筒，每段泵筒内置单级柱塞，各单级柱塞以套装单向阀总成的抽油杆串接，以井口抽油绳悬挂，单级柱塞上装有泄压阀，限定单级柱塞每次抽汲的井液量，阻止抽油杆和井口抽油绳超载；单向阀总成与座封体以锁环锁定，以密封环密封；

(2)第一次井口抽油绳同步下放各单级柱塞抽汲井液时，井底最下一级泵筒内的单级柱塞将井液抽汲上传至其上的倒数第二级泵筒内，单向阀总成封堵上传的井液，阻止井液回流；其它各级泵筒内因无井液，其内的单级柱塞不工作；

(3)第二次井口抽油绳同步下放各单级柱塞抽汲井液时，倒数第二级泵筒和井底最下一级泵筒内的单级柱塞分别同步抽汲井液并分别对应上传至倒数第三级泵筒和倒数第二级泵筒内，各单级柱塞间的单向阀总成将上传井液封堵，阻止井液回流；在此次抽汲井液过程中，倒数第二级泵筒内的井液被上传到倒数第三级泵筒内，与此同时，倒数第二级泵筒内的井液也得到最下一级泵筒上传井液的补充，实现递进式上传井液；

(4)同理，井口抽油绳带动各级泵筒内的单级柱塞同步运动，如此不断地将井下液体逐级递进式上传，最后由最上一级泵筒内的单级柱塞将井液抽汲至井口，挤入工业管线；各级单级柱塞上的泄压阀限制每次单级柱塞抽汲的井液量，当超出设定的负载时，泄压阀自动卸载，确保抽油杆和井口的抽油绳不因超载而断裂。

参见图1，一种递进式多级同步抽油泵，由柱塞总成和泵筒总成构成；泵筒总成主要由单级泵筒a11、单级泵筒b12、座封体5、接箍a1、接箍d9和井下装置10组成；相邻两个泵筒a2、泵筒b4与接箍b3的两端以螺纹连接，构成单级泵筒a11，相邻两个泵筒c6、泵筒d8与接箍c7的两端以螺纹连接，构成单级泵筒b12；相邻的两个单级泵筒a11、单级泵筒b12与座封体5的两端以螺纹连接，接箍d9的两端与泵筒d8的下端和井下装置10的上端连接，接箍a1的下端与泵筒a2的上端以螺纹连接，构成泵筒总成。

为了附图结构清晰，柱塞总成的一体结构被断开，分成上、下两部分，见图2、图3。参见图2、图3、图4，柱塞总成主要由单级柱塞a40、单级柱塞a’40’、单向阀总成41、配重杆35组成；中心杆36上开有进液沟槽；出液套15上开有出液槽；密封块16内置“o”型环17；密封块16的上、下两端插入出液套15和滑动套18的档台内，出液套15与滑动套18以螺纹连接，密封块16被限位在二者之间，组成一体的滑动柱塞a38；中心杆36的下端螺纹连接固定螺母a21；弹簧20、泄压套19、滑动柱塞a38从下往上依次套装在中心杆36上；泄压套19和弹簧20组成泄压阀39；中心杆36的上端以螺纹连接固定尼龙护套14和连接轴a13，组成单级柱塞a40。

参见图2、图3、图5，单向阀总成41主要由阀罩24、阀球30、阀座28、螺母29、密封体31、弹性套32、密封块a33和螺母b34组成；阀球30分球头和球柄两部分；阀球30的球柄、阀罩24的上盖面、密封体31、密封块a33、螺母b34沿轴向开有等径的轴向通孔；阀球30的球头开有大于球柄轴向通孔的轴向凹槽；阀球30的球头轴向凹槽内置耐磨套25，阀球30的球头置于阀罩24内，阀座28、螺母29置于阀罩内，位于阀球30的球头下方，螺母29与阀罩24外螺纹连接，将阀座28限位固定；阀罩24的外管壁上套装锁环26和密封环27；密封体31分上、下两腔体，且其上腔体与球阀30的球柄以螺纹连接；密封体31的下腔体内置密封块a33和弹簧套32，密封块a33和弹簧套32构成密封护套，螺母b34与密封体31的下腔体以内螺纹连接，将弹簧套32、密封块a33限位在密封体31的下腔体内，组成单向阀总成41；单向阀总成41套装在抽油杆23上，密封块a33和弹簧套32构成的密封护套对抽油杆23起密封和保护作用，防止抽油杆23与螺母a34硬磨损，减少抽油杆23的漏失。

参见图2、图3，单级柱塞a’40’与单级柱塞a40结构相同，套装单向阀总成41的抽油杆23与结构相同的两个单级柱塞a40和单级柱塞a’40’串接；既，抽油杆23的上端与单级柱塞a40的固定螺母a21螺纹连接；抽油杆23的下端与单级柱塞a’40’的连接轴a’13’螺纹连接；单级柱塞a’40’的固定螺母a’21’以螺纹连接配重杆35，组成柱塞总成。

悬挂在井口柔性抽油绳上的柱塞总成置于泵筒总成内，且单向阀总成41的锁环26与泵筒总成的座封体5卡环锁定，以密封环27密封，组成一种递进式多级同步抽油泵。

所述的柱塞总成，可通过增加套装单向阀总成41的抽油杆23串接单级柱塞a40和单级柱塞a’40’的个数增加柱塞总成的级数；所述的泵筒总成，可通过增加座封体5连接单级泵筒a11和单级泵筒b12的个数增加泵筒总成的级数，泵筒总成的级数与柱塞总成的级数相对应，柱塞总成至于泵筒总成内，组成一种递进式多级同步抽油泵。

参见图2、图3，所述的抽油杆23可为柔性抽油绳，柔性抽油绳的两端与两个连接器a22、连接器a’22’连接；连接器a22的连接轴与固定螺母21螺纹连接，连接器a’22’的连接轴与单级柱塞a’40’的连接轴a’13’螺纹连接。

参见图2、图3，一种递进式多级同步抽油泵的柱塞总成，第一次下行时，在单级泵筒b12内的单级柱塞a’40’的滑动柱塞a’38’的进液沟槽打开，井下液体由沟槽进入滑动柱塞a’38’的腔体以及腔体上部空间；柱塞总成下行到所需位置后停止，然后开始上行，上行时，单级柱塞a’40’的滑动柱塞a’38’在泄压阀a’39’的作用下将自动关闭，提捞液体上行，当液体重量超出设定重量时，泄压阀a’39’自动卸载，被提捞的井液由单向阀总成41进入上一级的单级泵筒a11内。与此同时，因上一级单级泵筒a11内无井液，单级柱塞a40未提捞液体。

当一种递进式多级同步抽油泵第二次下行时，单向阀总成41的阀球30坐封在阀座28上，将上一级单级泵筒a11内的井液封堵，防止井液回流。柱塞总成下行设定距离后接触到液面时，单级柱塞a40的滑动柱塞a38、单级柱塞a’40’的滑动柱塞a’38’的进液沟槽同时自动打开进液；在井口抽油绳的牵引下，柱塞总成同步上行，滑动柱塞a38、滑动柱塞a’38’同时自动关闭，上一级的滑动柱塞a38将单级泵筒a11内的井液提升至井口挤入工业管线，与此同时，下一级的滑动柱塞a’38’将井液提升，从单向阀总成41进入上一级的单级泵筒a11内，补充单级泵筒a11内的井液。

一种递进式多级同步抽油泵提捞液体上行中，当各单级柱塞a40、单级柱塞a’40’上负载的液体重量超出设定值时，泄压阀39、泄压阀39’自动卸载，防止抽油杆23、井口抽油绳因负载过大造成断裂。

该装置的优点是，可以将柱塞总成的全井冲程分成多个单级柱塞的短冲程。例如，现有技术中，对于井深为1200米的油井，抽油泵的柱塞需要从井底提升井液至井口，冲程为井深长度1200米。一种递进式多级同步抽油泵可将冲程划分成4段，每段一次冲程深度则为1200/4＝300米。此时，一种递进式多级同步抽油泵的结构是由3个套装了单向阀总成41的抽油杆23串接4个单级柱塞a40组成柱塞总成；3个座封体5串接4个单级泵筒a11组成泵筒总成；一种递进式多级同步抽油泵此时为递进式4级同步抽油泵，将1200米的冲程变成了4个单级柱塞a40的同步组合冲程，井口柔性抽油绳只需提拉300米就可完成1200米冲程的工作。

具体而言，从下至上，将柱塞总成的各单级柱塞a40标注为最下一级、倒数第二级、倒数第三级和最上一级单级柱塞a40，那么，一种递进式多级同步抽油泵在井口抽油绳的牵引下第一次下行时，只有最下一级泵筒内的最下一级单级柱塞a40工作，将井液上传到倒数第二级单级泵筒a11内；因其他各级泵筒内无井液，其内的单级柱塞a40不工作；一种递进式多级同步抽油泵在井口抽油绳的牵引下第二次下行时，单向阀总成41将上传到倒数第二级单级泵筒a11内的井液封堵，防止井液回流；最下一级和倒数第二级的单级柱塞a40将井下和倒数第二级单级泵筒a11内的井液向倒数第二级、倒数第三级的单级泵筒a11内传送；同理，第三次下行时，井下液体被传送到最上一级、倒数第三级、倒数第二级的单级泵筒a11内；第四次下行时，最上一级单级柱塞a40将最上一级单级泵筒a11内的井液抽汲至井口，挤入工业管线，与此同时，倒数第二级、倒数第三级和最上一级的单级泵筒a11内的井液也得到了补充；如此反复上传、递进式抽汲井液。

为防止抽油绳和抽油杆23负载超过最大承载，在单级柱塞a40上安装的泄压阀39限制单级柱塞a40每次上提液体量，确保抽油绳和抽油杆23不超负载工作，防止柔性抽油绳和抽油杆23断裂。

该装置的优点是缩短了柱塞总成的运行距离，可以减少漏失量，提高泵效，延长柱塞和抽油杆、抽油绳的使用寿命。节电省时降低能耗。