有杆泵泵上沉砂装置的制作方法

本实用新型涉及采油工程领域，特别涉及油井综合防排砂领域的一种有杆泵泵上沉砂装置。

背景技术：

随着油井生产的逐步进行，受储层胶结疏松、地层压力下降、增产措施多次实施、放大生产压差等因素影响，油井会不同程度出现出砂问题，具体表现为砂埋储层、砂卡等现象。对此，现场通过采取防砂筛管、防砂泵等手段，基本解决了砂埋储层及砂粒随井液由抽油泵下端进入泵筒造成卡泵的问题，但是通过现场跟踪调查发现，油井停抽后卡泵现象频繁，采油技术人员认为出现此问题的主要原因是停抽后油管内的砂粒及杂质下沉，从抽油泵上端进入柱塞及泵筒间隙造成卡泵，为较好的解决该问题，需要在泵上应用沉砂装置。

对于抽油井而言，由于其油管内存在抽油杆柱，泵上沉砂装置设计及安装难度较大。现有的沉砂装置一般包括外管和设置在外管中的筛管，外管和筛管之间具有环形空间，防砂筛管的顶端设有弹性密封件，抽油杆贯穿弹性密封件和防砂筛管，弹性密封件将抽油杆抱紧。抽油杆上行时泵上液体经筛管的筛孔经环形空间进入沉砂装置上方的油管，抽油杆下行或停止时，泵上液体流速下降或停止，其中的砂被弹性密封件阻挡，沉入筛管和外管之间的环形空间。

现有的沉砂装置具有一个不可克服的缺陷，抽油杆上连接有活塞，下入抽油杆时，抽油杆下带的活塞必须经过弹性密封件，弹性密封件被撑开而允许活塞通过，之后弹性密封件抱紧抽油杆，在上述过程中，抽油杆上的活塞极其容易卡在弹性密封件处或环形空间处，而不能顺利穿越沉砂装置进入泵筒中，影响抽油井的正常生产。针对上述缺陷，目前尚无成熟的解决方案。

对此本人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种有杆泵泵上沉砂装置，以期解决上述现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种有杆泵泵上沉砂装置，能确保连接在抽油杆上的柱塞顺利穿过而进入泵筒，安装使用方便，故障率低。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述有杆泵泵上沉砂装置包括竖直设置的外筒和内筒，所述内筒套设在所述外筒内并与所述外筒之间形成环形的储砂空间，所述储砂空间的底端封闭，所述内筒的侧壁上具有允许液流通过的割缝，所述内筒的顶端设置有允许抽油泵的柱塞通过并能抱紧抽油杆的弹性密封件，所述外筒内设有呈中空的倒锥台形的引导杯，所述引导杯位于所述内筒上方并与所述内筒同轴设置，所述引导杯具有能允许所述柱塞通过的中心孔，所述引导杯的侧壁上开设有允许液流通过的多个通孔。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述外筒的内壁上沿所述外筒的周向设有一圈内凸的限位台阶，所述引导杯的顶端设有一圈外翻的凸缘，所述凸缘固定搭接在所述限位台阶上。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述限位台阶的侧壁上开设有多条上下贯通的旁通凹槽，所述旁通凹槽的内壁与所述引导杯的外壁围合形成旁通流道，多条所述旁通流道沿所述外筒的周向间隔设置。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述外筒包括均呈筒状的上接头、外筒本体和下接头，所述外筒本体的上下两端分别插装在所述上接头和所述下接头内，所述限位台阶设置在所述上接头的内壁上。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述下接头其内壁面沿所述下接头的周向设有一圈内凸的安装台阶，所述内筒的底端安装有端盖，所述端盖为横截面为环形的柱状体，所述端盖的内壁面与所述内筒的外壁面固定连接，所述端盖的外壁面与所述下接头的内壁面紧密贴合，所述端盖的底面搭接在所述安装台阶上。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述弹性密封件为皮碗，所述皮碗为中空的锥台体，所述皮碗的底端套设在所述内筒的顶端并与所述内筒密封连接，所述皮碗的顶端开设有允许所述柱塞通过的中央通孔。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述内筒包括由上至下顺序串联连接的中心管和筛管，所述筛管上开设有多条所述割缝。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述外筒和所述内筒之间还设有扶正器，所述扶正器套设在所述中心管的外壁上。

如上所述的有杆泵泵上沉砂装置，其中，所述扶正器为弓形弹簧扶正器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：

本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置安装在抽油泵的上方，在下入柱塞及抽油泵时，柱塞在引导杯的引导下能顺利穿过弹性密封件和内筒进入泵筒中。由于引导杯和内筒同轴设置，在引导杯引导下，柱塞与弹性密封件及内筒严格对中，确保了柱塞能顺利穿过沉砂装置进入泵筒，而不会倾斜或跑偏被卡死在弹性密封件处或储砂空间中。

本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置，其引导杯设计了较大的中心孔及多个通孔，保证了抽油杆穿过引导杯之后沉砂装置仍然具有足够的产出液(原油)流动通道，避免了因设置引导杯对管柱输送能力产生的不良影响。

本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置安装在抽油泵上方，具有储砂、自清洁冲砂功能，可以避免因低产液井携砂能力不足造成的卡泵或油井间隔生产造成的卡泵，特别能避免油井停抽后发生的卡泵。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置的结构示意图；

图2为本实用新型中引导杯的结构示意图；

图3为本实用新型中限位台阶的结构示意图。

附图标记说明：

100 沉砂装置； 110 外筒；

111 限位台阶； 112 旁通凹槽；

113 上接头； 114 外筒本体；

115 下接头； 116 安装台阶；

120 内筒； 121 割缝；

122 端盖； 123 中心管；

124 筛管； 130 储砂空间；

140 弹性密封件； 141 中央通孔；

150 引导杯； 151 中心孔；

152 通孔； 153 凸缘；

160 旁通流道； 170 扶正器。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

请参考图1和图2，图1为本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置的结构示意图；图2为本实用新型中引导杯的结构示意图；如图1所示，本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置100包括竖直设置的外筒110和内筒120，内筒120套设在外筒110内并与外筒110之间形成有环形的储砂空间130，储砂空间130的底端封闭，储砂空间130 的顶端开放，内筒120的侧壁上具有允许液流通过的割缝121，内筒120的顶端设置有允许抽油泵的柱塞通过并能抱紧抽油杆的弹性密封件140，弹性密封件140具有弹性，其能抱紧抽油杆并与抽油杆之间形成弹性密封，保证原油不会由内筒120的顶端进入或流出，外筒110内设有呈中空的倒锥台形的引导杯150，引导杯150位于内筒 120上方并与内筒120同轴设置，如图2所示，引导杯150具有能允许柱塞通过的中心孔151，引导杯150的侧壁上开设有允许液流通过的多个上下贯通的通孔152。

本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置100安装在抽油泵的上端，下入柱塞及抽油泵时，柱塞在引导杯150的引导下穿过弹性密封件140和内筒120进入泵筒中。由于引导杯150和内筒同轴设置，在引导杯150引导下，柱塞与弹性密封件140及内筒120严格对中，确保了柱塞能顺利穿过有杆泵泵上沉砂装置100进入泵筒，而不会倾斜或跑偏被卡死在弹性密封件140处或储砂空间130处。同时，在引导杯150的侧壁上开设有多个允许液体通过的通孔，进而减少因设置引导杯150而被占用的原油流动通道，保证有杆泵泵上沉砂装置100内仍然具有足够的空间用于原油流动，由于引导杯150设计了较大的中心孔151及多个通孔152，保证了抽油杆穿过引导杯150之后有杆泵泵上沉砂装置100仍然具有足够的产出液(原油)流动通道，避免了因设置引导杯150对管柱输送能力产生的不良影响。

本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置100安装在抽油泵上方，具有储砂、自清洁冲砂功能，可以避免因低产液井携砂能力不足造成的卡泵或油井间隔生产造成的卡泵，特别能避免油井停抽后发生的卡泵。

在本实用新型中，弹性密封件140能够抱紧抽油杆，进而将抽油杆和内筒120 上端之间的环形空间封闭，原油只能经储砂空间130流通，这样，储砂空间130不但具有沉砂作用，也是产出液(原油)通道，可以利用产出液的冲刷作用实现储砂空间 130的强制自洁，避免因储砂空间130中砂粒沉满而造成有杆泵泵上沉砂装置100失效。

同时，内筒120的侧壁上开设有多条割缝121连通储砂空间130和内筒120的内腔，多条割缝121提供了足够大的冲砂流道，不但保证了储砂空间130的自清洁效果，同时，当油井停抽，原油流速下降或下行时(此时原油的携砂能力大大降低)，割缝 121还能对原油中的砂粒和杂质进行阻挡，有效避免砂粒穿过内筒120进入产出液主流通道及泵筒造成卡泵。

本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置100的使用过程如下：

油井抽油时，原油由内筒120的底端流入，抽油杆与弹性密封件140形成的弹性密封阻挡了原油上行，原油只能经过内筒120上的割缝121进入储砂空间130，之后再经引导杯150的中心孔151和多个通孔152向上流出。

油井停抽的瞬间，位于有杆泵泵上沉砂装置100上方的原油携带砂粒进入外筒 110内并下行至弹性密封件140处，携砂液体被弹性密封件140阻挡，转而进入环形的储砂空间130中；在储砂空间130内，携砂液体流速减慢，携砂能力下降，其中的砂粒沉积在储砂空间130内，液体通过割缝121进入内管120内部并继续下流，继而实现了沉砂作用。

油井再次起抽时，由于抽油杆与弹性密封件140形成的弹性密封阻挡了原油上行，原油只能经过内筒120上的割缝121进入储砂空间130，原油进入储砂空间130 后携带着储砂空间130内沉积的砂粒和杂质进过引导杯150的中心孔151和多个通孔 152上行而流至位于有杆泵泵上沉砂装置100上方的油管中，从而完成储砂空间130 的自清洁过程，能够避免储砂空间130沉满后导致有杆泵泵上沉砂装置100的失效。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，外筒110的内壁上沿外筒的周向设有一圈内凸的限位台阶111，引导杯150的顶端设有一圈外翻的凸缘153，凸缘153 固定搭接在限位台阶111上。

在本实用新型一个可选的例子中，如图3所示，限位台阶111设计为非连续台阶，限位台阶111的侧壁上开设有多条上下贯通的旁通凹槽112，旁通凹槽112的内壁与引导杯150的外壁围合形成旁通流道160，多条旁通凹槽112沿外筒110的周向间隔设置(即多条旁通流通160沿外筒110的周向间隔设置)，原油可经过旁通流道160 畅通地上行或下行，油井抽油时，产出液可以通过引导杯150的中心孔151、多个通孔152及数组旁通流道160同时上行，进一步保证了抽油杆穿过引导杯150之后有杆泵泵上沉砂装置100仍然具有足够的产出液流动通道。

在本实用新型一个可选的例子中，外筒110的内壁上还可以设有内凸的限位件 (未在图中示出)，该限位件位于限位台阶111的上方并能限制引导杯150上行。这样，引导杯150便被限制在限位台阶111和限位件之间，不会脱离有杆泵泵上沉砂装置100，保证了引导杯150能持续的发挥作用。

在本实用新型另一个可选的例子中，外筒110上可以不设置限位件，而是在外筒上端连接有相对于外筒缩径的油管变扣，通过油管变扣限制引导杯150上行，将引导杯150限位在有杆泵泵上沉砂装置100内部。又或者，外筒110上端连接有油管，油管的底端套入外筒内，阻止引导杯150上行。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，外筒110包括上接头113、外筒本体114和下接头115，上接头113、外筒本体114和下接头115均呈筒状，外筒本体114的上下两端分别插装在上接头113内和下接头115内，限位台阶111设置在上接头113的内壁上。

在一个可选的例子中，下接头115的内壁面沿下接头的周向设有一圈内凸的安装台阶116，内筒120的底端安装有端盖122，端盖122套设在下接头115内，端盖122 为横截面为环形的柱状体，端盖122的内壁面与内筒120的外壁面固定连接，端盖 122的外壁面与下接头115的内壁面紧密贴合，以将储砂空间130的底端封闭，端盖 122的底面搭接在安装台阶116上。

其中，上接头113和外筒本体114之间、外筒本体114与下接头115之间、内筒 120与端盖122之间均可以采用丝扣连接。本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置100 在组装时，先将端盖122拧紧在内筒120的下端；之后，将端盖122搭设在下接头 115的安装台阶116上；然后，将外筒本体114套在内筒120外，使外筒本体114的下端插入下接头115内并与下接头115丝扣连接，端盖122被限位在安装台阶116和外筒本体114的下端之间；随后，将上接头113套装在外筒本体114的上端并与外筒本体114丝扣连接；最后，将引导杯150搭设在限位台阶111上。由上述过程可知，本实用新型提出的有杆泵泵上沉砂装置100其结构简单、拆装方便，便于加工。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，弹性密封件140为皮碗，皮碗为中空的锥台体，皮碗的底端套设在内筒120的顶端并与内筒120密封连接，皮碗的顶端开设有允许柱塞通过的中央通孔141。在外径较大的柱塞和抽油杆接箍通过时，皮碗胀大，而使得柱塞和抽油杆接箍能够顺利通过，之后，皮碗缩小并抱紧抽油杆本体形成弹性密封。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，内筒120包括由上至下顺序串联连接的中心管123和筛管124，筛管124上开设有多条割缝121。

在本实用新型一个可选的例子中，如图1所示，外筒110和内筒120之间还设有扶正器170，扶正器170套设在中心管123的外壁上。扶正器170能保证中心管123 和外筒110保持同轴心，并与引导杯150相配合，保证了下入抽油杆时，柱塞与弹性密封件140(皮碗)及中心管123严格对中，避免柱塞卡在弹性密封件140处或储砂空间130中，进一步确保柱塞顺利穿越有杆泵泵上沉砂装置100进入泵筒。扶正器 170还可以减小中心管123及筛管124在抽油杆上下运动过程中的振动，确保弹性密封件140与抽油杆始终同轴心，避免弹性密封件140过早偏磨。

在一个可选的例子中，如图1所示，扶正器170为弓形弹簧扶正器，不影响流体通过。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。