本发明一种油井液驱往复抽油系统涉及人工举升技术领域中的一种液驱无杆抽油系统，特别是采用地面动力装置产生高压动力液，通过井筒内的动力液管或油管等特殊通道传递到井下换向抽油机组，驱动抽油泵工作。油井产出液与乏动力液一起通过油管或油套环空等通道输送到地面，其中的一部分产出液经过必要的除气、除砂处理后又作为动力液循环使用，是一种具有较高运行效率、能适应特殊井型的实用的新颖设计，可以在油田人工举升领域广泛推广应用。
背景技术：
在油田人工举升技术领域中，现有人工举升技术可分为有杆举升和无杆举升两大类。
20多年前在油田得到应用的水力活塞泵属于无杆举升，以原油作为动力液，驱动井下机组产生往复运动，从而将油井产出液举升到地面。之后由于改用地层污水作为动力液，机组的工作环境急剧恶化，磨损加剧，无法建立换向压差。根据乏动力液是否与油井产出液混合，又分为开式和闭式两种。对于开式水力活塞泵，乏动力液与油井产出液混合后输送到地面，然后再经过油水分离，将分离出的原油作为动力液循环使用。对于闭式水力活塞泵，乏动力液通过一条单独的流道返回地面循环使用。在这之后又出现了以来自净化站的污水作为动力液的开式水力活塞泵。由于昂贵的油水分离处理费用、和/或复杂的井下管柱结构、和/或影响油井产出液计量、和/或换向滑阀结构不适应污水动力液等问题，目前水力活塞泵已退出使用。
北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司的发明专利（申请号200410074730.2）提出了一种以清水作为动力液的无杆液压抽油系统，乏动力液不与油井产出液混合，而是从原管道返回。动力液返回时动力液不作功，井下机组依靠游动凡尔下部的悬重进行下冲程。这一技术存在几个问题：1、动力系统上、下冲程载荷严重不均匀，上冲程动力系统不仅要举升油井产出液，还要举升悬重，下冲程动力系统不作功，动力系统功率大、功率利用率低，还需要配置较大的储能装置；2、依靠悬重下行，下冲程时间不能调节；3、井斜角不能太大，否则将无法依靠悬重下行；4、换向机构放置在地面，换向响应时间长；5、尽管采用的是闭式系统，仍存在动力液漏失问题，动力液的补充依靠拖拉机运送或铺设清水管道，使成本增加。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种油井液驱往复抽油系统，换向机构采用球阀（或锥阀、端面阀等）密封方式，能对磨损进行补偿；通过永磁体进行辅助换向，保证换向到位。克服了滑阀结构不能适应非油性工作介质的不足，保证了换向阀工作的可靠性，而且同时将换向机构置于井下机组中，保证换向及时。
本发明一种油井液驱往复抽油系统解决其技术问题的技术方案是：
一种油井液驱往复抽油系统包括工作筒、液缸、活塞、活塞杆、液缸、活塞、产出液进液阀球、产出液排液阀球和两位四通换向阀。工作筒连接在油管下端并随油管下入油井中，工作筒由多层管柱通过连接装配成一个整体，随油管在油井中起下，工作筒设置有动力液流道、地层液流道和产出液、乏动力液流道，能提供动力液通道、地层液通道、产出液通道等多个液流通道；除工作筒之外，其余所有零部件装配成另一个整体，能随小直径动力液油管起下，也能采用动力液的正反循环实现不动管柱自由投捞起下；活塞a将液缸a分割成动力液腔a和抽油泵腔a；活塞b将液缸b分割成动力液腔b和抽油泵腔b；活塞a与活塞b用活塞杆加以连接。
工作筒上部装有流道短节，流道短节内设置有动力液流道和产出液、乏动力液出口。动力液流道入口端装有小直径油管。动力液流道与工作筒设置的动力液流道相连通。产出液、乏动力液出口与工作筒设置的产出液、乏动力液流道相连通。流道短节下部一侧安装有进排阀座a。进排阀座a设置有产出液出口a、产出液进液阀球a安装座，产出液进液阀球a安装座与动力液流道相连通。产出液出口a设置有产出液排液阀球a安装座，产出液出口a与产出液、乏动力液流道相连通。
所述产出液排液阀球a安装座装有产出液排液阀球a，产出液排液阀球a装有弹簧，构成单向阀。所述产出液进液阀球a安装座装有产出液进液阀球a，产出液进液阀球a装有弹簧，构成单向阀。
工作筒下部装有进排阀座b,工作筒底部设置有尾管，尾管设置有地层液入口，地层液入口与地层液相连通。所述的进排阀座b设置有地层液进液流道一和地层液进液流道二，地层液进液流道一一端与地层液入口相连通，地层液进液流道一另一端与抽油泵腔b相通，地层液进液流道一下部设置有产出液进液阀球b安装座，产出液进液阀球b安装座装有产出液进液阀球b，产出液进液阀球b上部装有弹簧，构成单向阀，地层液进液流道一上部一侧设置有产出液出口b，产出液出口b与产出液、乏动力液流道相通，产出液出口b设置有装有产出液排液阀球b安装座，产出液排液阀球b安装座上设有产出液排液阀球b，产出液排液阀球b装有弹簧，构成单向阀。地层液进液流道二与地层液流道相通。
所述的产出液进液阀球包括产出液进液阀球a和产出液进液阀球b。产出液排液阀球包括产出液排液阀球a和产出液排液阀球b。产出液排液阀球a安装在产出液进液阀球a安装座上，产出液排液阀球a后部装有压簧将产出液排液阀球a顶压在与动力液流入口端构成单向阀。产出液排液阀球b安装在产出液排液阀球a安装座上，产出液排液阀球b后部装有压簧将产出液排液阀球a顶压在产出液排液阀球a安装座上构成单向阀。
所述的二位四通阀包括二位四通换向阀芯和二位四通换向阀座。二位四通换向阀座纵向中部设置有活塞杆滑动安装孔，用于安装活塞杆，活塞杆滑动安装孔两侧分别设置有滑杆滑动安装孔，用于安装滑杆。二位四通换向阀座中部横向设置有软磁环a和软磁环b，软磁环a和软磁环b将换向阀座内分隔成上、中、下三个腔体，分别为上腔、中腔、下腔。在换向阀座一侧设置有换向阀动力液入口p,换向阀动力液入口p与上、下腔体连通。在换向阀座另一侧上部设置有乏动力液排出口a，在换向阀座另一侧下部设置有乏动力液排出口b。
二位四通换向阀芯包括两根滑杆、换向推板a、换向推板b、永磁体环、进液阀球a、进液阀球b、换向排液阀球a、换向排液阀球b。换向推板a、换向推板b和永磁体环中部设置有活塞杆安装孔，用于安装活塞杆。
两根滑杆分别安装在换向阀座设置的滑杆滑动安装孔中，永磁体环安装在换向阀座的中腔内固定在两根滑杆中部，进液阀球a和进液阀球b分别安装在在换向阀座的上腔、下腔内固定在一根滑杆上。换向阀座设置有滑杆滑动安装孔座（阀座）。
换向排液阀球a、换向排液阀球b分别安装在换向阀座的两端外侧固定在另一根滑杆上。换向推板a、换向推板b分别固定安装在两根滑杆两端部。
活塞杆依次穿过换向推板a、换向阀座、软磁环a、永磁体环、软磁环b和换向推板b中部设置有活塞杆安装孔，将活塞a、助推蓄能簧a安装在活塞杆上部，活塞b、助推蓄能簧b安装在活塞杆下部，并将活塞a、活塞b分别固定在活塞杆两端部。
上述的二位四通阀连同活塞a、活塞b和活塞杆安装在液缸a、液缸b中。
当活塞a运动到接近下死点位置时将推动换向推板a，换向推板a通过滑杆进而推动永磁体环与软磁环a分离，并与软磁环b吸合，此时动力液进入动力液腔a，而乏动力液排出动力液腔b；当活塞b运动到接近上死点位置时将推动换向推板b，换向推板b通过滑杆进而推动永磁体环与软磁环b分离，并与软磁环a吸合，此时动力液进入动力液腔b，而乏动力液排出动力液腔a。
本发明油井液驱往复抽油系统的有益效果是：利用一条管线为井下机组提供液体动力；乏动力液与油井产出液混合输送至地面；在采油过程中，本发明提供了多种管柱方案可供选择。方案1：工作筒连接在油管下端下入井中，井下机组随小直径油管插入工作筒内，小直径油管为动力液下行通道，油管为乏动力液和油井产出液上行通道，油套环空可以测试动液面；方案2：工作筒连接在油管下端下入井中，并用封隔器将油套环空封隔，油管为动力液下行通道，油套环空为乏动力液和油井产出液上行通道，井下机组在油管内利用动力液正反循环实现不动管柱自由投捞。
本发明油井液驱往复抽油系统安装在油井内，可根据需要安装在任何深度、任何位置（直井段、斜井段、水平段等）处，利用液体动力实现上、下冲程，工作载荷均匀，系统装机功率小且功率利用率高。
本发明采用球阀、锥阀、断面阀等密封方式，可以对磨损进行补偿；换向机构放置在井下机组中，使换向响应更加及时，简化了系统结构，节约了成本；采用上、下双动力缸、双泵对称布置结构，增加了系统排液量，动力系统载荷均匀，功率利用率高。
附图说明
以下将结合附图和实施例对本发明进一步说明：
附图1是一种油井液驱往复抽油系统结构示意图，动力液进入液缸a(7)推动活塞a(8)向上运动的工作流程示意图，是本发明的实例；
附图2是一种油井液驱往复抽油系统的二位四通换向阀结构示意图。
图中，1．油管；2．小直径油管；3．动力液流道；4．工作筒；5．进排阀座a；6．产出液进液阀球a；7．液缸a；8．活塞a；9．助推蓄能弹簧a；10．换向推板a；11．滑杆；12．二位四通换向阀座；13．进液阀球a；14．软磁环a；15．换向阀动力液入口p；16．永磁体环；17．软磁环b；18．进液阀球b；19．活塞杆；20．换向推板b；21．液缸b；22．助推蓄能弹簧b；23．活塞b；24．地层液流道；25．产出液进液阀球b；26．地层液入口；27．尾管；28．进排阀座b；29．产出液排液阀球b；30．产出液出口b；31．抽油泵腔b；32．产出液、乏动力液流道；33．动力液腔b；34．排液阀球b；35．乏动力液排出口b；36．乏动力液排出口a；37．排液阀球a；38．动力液腔a；39．抽油泵腔a；40．产出液出口a；41．产出液排液阀球a；42．流道短节；43．产出液、乏动力液出口；44．二位四通换向阀；
10-1、活塞杆安装孔；12-1、活塞杆滑动安装孔；12-2、滑杆滑动安装孔。
具体实施方式
参照附图1、2，一种油井液驱往复抽油系统包括工作筒(4)、液缸a(7)、活塞a(8)、产出液进液阀球a(6)、产出液排液阀球a(41)、活塞杆(19)、液缸b(21)、活塞b(23)、产出液进液阀球b(25)、产出液排液阀球b(29)和两位四通换向阀(44)。工作筒(4)连接在油管(1)下端并随油管(1)下入油井中，工作筒(4)由多层管柱通过连接装配成一个整体，随油管(1)在油井中起下，工作筒设置有动力液流道3、地层液流道24和产出液、乏动力液流道32，能提供动力液通道、地层液通道、产出液通道等多个液流通道；除工作筒(4)之外，其余所有零部件装配成另一个整体，能随小直径动力液油管(2)起下，也能采用动力液的正反循环实现不动管柱自由投捞起下；活塞a(8)将液缸a(7)分割成动力液腔a(38)和抽油泵腔a(39)；活塞b(21)将液缸b(21)分割成动力液腔b(33)和抽油泵腔b(31)；活塞a(8)与活塞b(21)用活塞杆(19)加以连接。
工作筒(4)上部装有流道短节(42)，流道短节(42)内设置有动力液流道、产出液、乏动力液出口(43)。动力液流道(3)入口端装有小直径油管(2)。动力液流道与工作筒(4)设置的动力液流道(3)相连通。产出液、乏动力液出口(43)与工作筒(4)设置的产出液、乏动力液流道(32)相连通。流道短节(42)下部一侧安装有进排阀座a(5)。进排阀座a(5)设置有产出液出口a(40)、产出液进液阀球a(6)安装座，产出液进液阀球a(40)安装座与动力液流道(3)相连通。产出液出口a(40）设置有产出液排液阀球a(41)安装座，产出液出口a(40)与产出液、乏动力液流道(32)相连通。
所述产出液排液阀球a(41）安装座装有产出液排液阀球a（41），产出液排液阀球a（41）装有弹簧，构成单向阀。所述产出液进液阀球a(6）安装座装有产出液进液阀球a（6），产出液进液阀球a(6)装有弹簧，构成单向阀。
工作筒(4)下部装有进排阀座b(28),工作筒(4)底部设置有尾管(27)，尾管(27)设置有地层液入口(26)，地层液入口(26)与地层液相连通。所述的进排阀座b(28)设置有地层液进液流道一(28-1)和地层液进液流道二(28-2)，地层液进液流道一(28-1)一端与地层液入口(26)相连通，地层液进液流道一(28-1)另一端与抽油泵腔b相通，地层液进液流道一(28-1)下部设置有产出液进液阀球b(25)安装座，产出液进液阀球b(25)安装座装有产出液进液阀球b(25)，产出液进液阀球b(25)上部装有弹簧，构成单向阀，地层液进液流道一(28-1)上部一侧设置有产出液出口b(30)，产出液出口b(30)与产出液、乏动力液流道(32)相通，产出液出口b(30)设置有装有产出液排液阀球b(29)安装座，产出液排液阀球b(29)安装座上设有产出液排液阀球b(29)，产出液排液阀球b(29)装有弹簧，构成单向阀。地层液进液流道二(28-2)与地层液流道(24)相通。
所述的产出液进液阀球包括产出液进液阀球a和产出液进液阀球b。产出液排液阀球包括产出液排液阀球a和产出液排液阀球b。产出液排液阀球a安装在产出液进液阀球a安装座上，产出液排液阀球a后部装有压簧将产出液排液阀球a顶压在与动力液流道(3)入口端构成单向阀。产出液排液阀球b安装在产出液排液阀球a(41)安装座上，产出液排液阀球b后部装有压簧将产出液排液阀球a顶压在产出液排液阀球a(41)安装座上构成单向阀。
当活塞a(8)运动到接近下死点位置时将推动换向推板a(10)，换向推板a(10)通过滑杆(11)进而推动永磁体环(16)与软磁环a(14)分离，并与软磁环b(17)吸合，此时动力液进入动力液腔a(38)，而乏动力液排出动力液腔b(33)；当活塞b(21)运动到接近上死点位置时将推动换向推板b(20)，换向推板b(20)通过滑杆(11)进而推动永磁体环(16)与软磁环b(17)分离，并与软磁环a(14)吸合，此时动力液进入动力液腔b(33)，而乏动力液排出动力液腔a(38)。
所述的二位四通阀（44）包括二位四通换向阀芯和二位四通换向阀座（12）。二位四通换向阀座（12）纵向中部设置有活塞杆滑动安装孔（12-1），用于安装活塞杆（19），活塞杆滑动安装孔（12-1）两侧分别设置有滑杆滑动安装孔（12-2），用于安装滑杆（11）。换向阀座（12）中部横向设置有软磁环a（14）和软磁环b（17），软磁环a（14）和软磁环b（17）将换向阀座（12）内分隔成上、中、下三个腔体，分别为上腔、中腔、下腔。在换向阀座（12）一侧设置有换向阀动力液入口p（15）,换向阀动力液入口p（15）与上、下腔体连通。在换向阀座（12）另一侧上部设置有乏动力液排出口a（36），在换向阀座（12）另一侧下部设置有乏动力液排出口b（35）。
二位四通换向阀芯包括两根滑杆（11）、换向推板a（10）、换向推板b（20）、永磁体环（16）、进液阀球a(13)、进液阀球b（18）、换向排液阀球a（37）、换向排液阀球b（34）。换向推板a（10）、换向推板b（20）和永磁体环（16）中部设置有活塞杆安装孔（10-1），用于安装活塞杆（19）。
两根滑杆（11）分别安装在换向阀座（12）设置的滑杆滑动安装孔（12-2）中，永磁体环（16）安装在换向阀座（12）的中腔内固定在两根滑杆（11）中部，进液阀球a（13）和进液阀球b（18）分别安装在在换向阀座（12）的上腔、下腔内固定在一根滑杆（11）上。
换向排液阀球a（37）、换向排液阀球b（34）分别安装在换向阀座（12）的两端外侧固定在另一根滑杆（11）上。换向推板a（10）、换向推板b（20）分别固定安装在两根滑杆（11）两端部。
活塞杆（19）依次穿过换向推板a（10）、换向阀座（12）、软磁环a（14）、永磁体环（16）、软磁环b（17）和换向推板b（20）中部设置有活塞杆安装孔，将活塞a（8）、助推蓄能簧a（9）安装在活塞杆（19）上部，活塞b（23）、助推蓄能簧b（22）安装在活塞杆（19）下部，并将活塞a（8）、活塞b（23）分别固定在活塞杆（19）两端部。
上述的二位四通阀连同活塞a（8）、活塞b（23）和活塞杆（19）安装在液缸a（7）、液缸b（21）中。
所述的换向阀座（12）设置有多个滑杆滑动安装孔座（12-3）作为阀座。滑杆滑动安装孔（12-2）能作为通液孔。
所述的换向阀芯至少设置有两根滑杆（11），滑杆滑动安装孔能作为通液孔。为保证有足够大的过流面积，换向阀芯中能设置有6根滑杆，3根滑杆用于安装进液阀球a和进液阀球b，3根滑杆用于安装排液阀球a和排液阀球b。换向推板a、换向推板b分别固定安装在全部六根滑杆的两端部。
所述的二位四通换向阀(44)的阀芯为阀球（球阀），阀球随着滑杆运动到死点位置后，阀芯（阀球）坐到换向阀座（12）设置的滑杆滑动安装孔座（阀座）（12-3）上，保证密封。
所述的二位四通换向阀(44)有p、a、b、o四个液流口，p口与动力液相通、a口与液缸a(7)相通、b口与液缸b(21)相通，o口为乏动力液排出口，与液缸a(7)、液缸b(21)相通，并连接油井产出液通道。
所述的二位四通换向阀(44)的阀芯能用锥阀或端面阀代替。
所述的二位四通换向阀(44)采用永磁体环(16)辅助换向，永磁体环(16)要么与软磁环a(14)吸合，要么与软磁环b(17)吸合，保证换向到位。
所述的活塞a(8)上安装有助推蓄能弹簧a(9)，活塞b(23)上安装有助推蓄能弹簧b(22)，可有效缓冲活塞对推板的冲击，在永磁体离开软磁环之后还可以借助助推蓄能弹簧储存的能量将阀芯推向另一个死点位置。
所述的产出液进液阀球a(6)、产出液排液阀球a(41)、产出液进液阀球b(25)、产出液排液阀球b(29)均为强制关闭泵阀，可以满足机组在斜井、水平井等特殊井型中使用。
一种油井液驱往复抽油系统实施例：对于以27/8”油管作为油井基本管柱的油井液驱往复抽油装置，动力液腔a(38)与抽油泵腔a(39)共用活塞a(8)，动力液腔b(33)与抽油泵腔b(31)共用活塞b(23)，活塞外径为45mm左右，活塞上安装有密封环；活塞a(8)与活塞b(23)通过活塞杆(19)连接成一个整体，工作时作同步运动；活塞行程一般600~2500mm，可根据井下机组的工作位置确定活塞行程，如果在造斜段或水平段工作，则应选择较短的活塞行程，这样可大大缩短机组长度。为保证井下机组能在任何位置可靠工作，产出液进液阀球a(6)、产出液排液阀球a(41)、产出液进液阀球b(25)、产出液排液阀球b(29)均利用预压缩弹簧进行强制关闭。两位四通换向阀(44)的阀芯运动到死点位置后，阀球坐到阀座上，保证密封；两位四通换向阀(44)两端加长并延伸到动力液腔a(38)、动力液腔b(33)内，利用活塞的运动推动换向推板a(10)和换向推板b(20)，实现两位四通换向阀(44)换向；当活塞a(8)运动到接近下死点位置时将推动换向推板a(10)，换向推板a(10)通过滑杆(11)进而推动永磁体环(16)与软磁环a(14)分离，并与软磁环b(17)吸合，此时动力液进入动力液腔a(38)，而乏动力液排出动力液腔b(33)；当活塞b(23)运动到接近上死点位置时将推动换向推板b(20)，换向推板b(20)通过滑杆(11)进而推动永磁体环(16)与软磁环b(17)分离，并与软磁环a(14)吸合，此时动力液进入动力液腔b(33)，而乏动力液排出动力液腔a(38)。工作筒(4)由多层管柱经连接而成，可为地层液、产出液、动力液提供半径方向2-4mm的通道，可显著增加过流面积，降低流动阻力。
简述油井液驱往复抽油系统自动换向装置的工作原理：高压动力液经过小直径油管(2)以及工作筒(4)上的换向阀动力液入口p（15）通道进入二位四通换向阀(44)，当二位四通换向阀(44)的阀芯处于下位时，动力液进入动力液腔a(38)，推动活塞a(8)上行，抽油泵腔a(39)为排出过程、抽油泵腔b(31)为吸入过程，抽油泵腔a(39)的产出液和动力液腔b(33)中的乏动力液进入产出液、乏动力液流道（32）；当活塞到达上死点附近时，活塞b(23)推动推动推板b(20)，推板b(20)通过滑杆(11)进而推动永磁体(16)与软磁环b(17)分离，并与软磁环a(14)吸合，此时动力液进入动力液腔b(33)，推动活塞b(23)下行，抽油泵腔a(39)为吸入过程、抽油泵腔b(31)为排出过程，抽油泵腔b(31)的产出液和动力液腔a(38)中的乏动力液进入产出液、乏动力液流道（32）。
本发明一种油井液驱往复抽油系统，包括有井下换向抽油机组，以及为将动力液输送到井下机组和将油井产出液输送到地面提供液流通道的中间管柱。来自地面的动力液，经动力液管输送到井下换向抽油机组，驱动动力缸并带动抽油泵工作，乏动力液与油井产出液混合输送到地面；井下换向抽油机组包括有并联连接、对称布置的液缸a、液缸b、活塞a、活塞b、控制动力液流向的两位四通阀，以及强制关闭产出液进液阀球a、产出液排液阀球a、产出液进液阀球b、产出液排液阀球b等。与现有水力活塞泵相比较，本发明采用二位四通工作球阀换向，从而交替将动力液输送给液缸a、液缸b；乏动力液虽然也与油井产出液混合，但产出液中的一部分又作为动力液循环使用，因此对油井的产量计量不产生影响。本发明具有采油成本低、运行效率高、适应斜井水平井等特殊井型、井下换向抽油机组可实现不动管柱自由投捞以及可实现丛式井组集群举升等特点。