超长柱塞短泵筒防砂抽油泵的制作方法

本实用新型涉及一种超长柱塞短泵筒防砂抽油泵，属于抽油泵防砂技术领域。

背景技术：

经过多年的开发抽采，国内大部分油田区块已进入高含水期，油井出砂已经成为影响油井正常生产的一个重要隐患，采用常规抽油泵生产，经常出现砂卡柱塞、砂埋抽油杆及柱塞和泵筒的磨损、腐蚀、划伤等越来越突出，特别是在井液腐蚀严重的井上，由于砂粒的磨损，使泵筒与柱塞的防腐耐磨层受到破坏，井液直接与不耐腐蚀的基体相接触，形成化学及电化学腐蚀，造成防腐耐磨层大片的脱落，泵的漏失迅速增大，泵效急剧降低，油井平均检泵周期越来越短，频次增加。为了预防油井砂卡、砂埋，延长抽油泵寿命和泵的检修周期，提高泵效，特设计了此长柱塞短泵筒防砂结构。

一、现有管式抽油泵技术及缺陷：

目前油田采用的管式抽油泵，主要由泵筒、柱塞组成，它与油管连接构成出油通道，柱塞上阀罩开有三个出油孔。正常作业时，靠柱塞的上游动阀、下游动阀与泵筒上的固定阀交替开、闭，将井液源源不断的抽汲到地面；但在长期生产实践中，由于油井含砂量提高，管式抽油泵逐渐暴露出无法防砂的缺陷：柱塞上行时，井液从泵筒固定阀吸入，从柱塞下游动阀、上游动阀排出。在含砂油井中，砂粒极易进入泵筒和柱塞之间的楔形区域，易造成砂卡、磨损导致停产。

二、现有防砂泵技术及缺陷：目前防砂抽油泵可分为以下几类：等径柱塞抽油泵、动筒式防砂泵，大间隙防砂抽油泵等。

1、等径柱塞抽油泵：采用等径柱塞结构，柱塞阀罩、阀副卧在柱塞孔内，柱塞上端具有刮砂作用，避免砂粒进入泵筒与柱塞间隙造成砂卡事故。泵筒组件、作业方式与常规抽油泵相同。但效率较低。

2、动筒式防砂泵：泵筒在抽油杆的带动下作往复运动，使油液处于搅动状态，抽油泵附近砂粒不易沉积，出油阀在泵筒上部，起到挡砂作用，并有沉砂尾管，可防止砂埋；在上冲程时，泵筒内腔不承受液柱压力，不会产生内涨变大，使砂粒不易进入泵筒柱塞间隙，达到防砂卡的效果。但是该种泵型作业复杂，泵筒与柱塞易出现脱离，导致油泵失效。

3、大间隙防砂抽油泵：通过增大泵筒与柱塞之间间隙，使砂粒自由通过泵筒与柱塞间隙，达到防砂卡的目的；为了保证大间隙状况下的密封，采用了长柱塞、长泵筒结构，增加了密封段长度。该种泵型只是增大间隙，未能从根本上防止砂粒磨损柱塞和泵筒，仍会出现硬化层大面积损伤现象。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种超长柱塞短泵筒防砂抽油泵，通过长柱塞总成、短泵筒总成及上、下部接头的结合能有效的分离井液中砂粒，使其经过环空沉砂腔，进入沉砂尾管，防止与抽汲的井液二次混合。减少砂粒进入泵筒与柱塞间隙，使柱塞和泵筒的表面硬化层不易遭到破坏；减小砂卡、砂埋几率，提高抽油泵工作寿命。

本实用新型所述的超长柱塞短泵筒防砂抽油泵，包括外泵管和内部的短泵筒总成，短泵筒总成包括内泵管和固定阀副，内泵管内设有长柱塞总成，长柱塞总成包括若干节内部带有游动阀副的串联柱塞，串联柱塞上设有限位结构，保证柱塞会一直有一段长度在泵筒中；短泵筒总成顶部连接上部接头，外泵管下部连接有下部接头，上部接头和下部接头上设有沉砂孔，上部接头、下部接头、外泵管和短泵筒总成之间形成沉砂腔，下部接头下方连接沉砂收集装置，下部接头上还设有侧向的进油孔。

本实用新型的上、下部接头设计有沉砂孔，使砂粒通过沉砂通道进入内外泵管构成的环空沉砂腔内，沉降到沉砂尾管中，减小了抽油泵砂卡的几率，具备很好的防砂性能；长柱塞总成运动过程中，保证始终有一部分柱塞在泵筒之外，沉砂不易进入泵筒和柱塞间隙，可防止停抽后砂卡或砂埋柱塞的发生。下部接头上的沉砂孔与进油孔互相错位，互不相通，实现进液与沉砂的功能，能有效防止油液与沉砂颗粒再次混合。

本实用新型的泵筒内壁可以采取碳氮共渗工艺，渗层厚度达到0.95-1.2mm，柱塞外表采取高耐磨蚀的ni60合金粉末喷涂而成，柱塞和泵筒的尺寸经过优化匹配后，使泵筒和柱塞的耐侵蚀性能和抗砂粒磨损性能大大提高，可保证抽油泵的漏失，保证泵效，延长油井的免修期，降低作业成本；阀副可以采取耐磨损和抗侵蚀材料制成，可以有效减缓磨损与侵蚀，并具备抗冲洗、抗冲击的性能。在实现防砂的基础上保证结构的简单，零部件尺寸与常规泵相差不大，保证井上作业的便捷，同时增加冲程，增加单次抽采的液量，根据冲程要求可变化相适配的内外结构。

所述的固定阀副通过定位短柱塞和定位短泵筒与下部接头相连通。定位短柱塞、定位短泵筒的设计可保证进入抽油泵的井液与沉降的砂粒不会出现二次混合，防止搅动砂粒，增加砂卡几率；定位短泵筒与定位短柱塞之间活动的定位结构，既可以实现泵筒总成与外泵管的活动式连接，又能实现进液与沉砂之间的分隔。

所述的沉砂收集装置包括沉砂尾管和沉砂管帽，沉砂尾管与下部接头上的沉砂孔相连通。

所述的长柱塞总成包括若干节内部带有游动阀副的外泵管组成，长柱塞总成的长度可≥15m。单级柱塞上的游动阀副只有进入泵筒内才能够打开开始工作，一但进入内泵管中，游动阀副上下压力平衡自动关闭，即失去抽油泵柱塞作用，减小上行阻力。

所述的上部接头连接有油管变径接头，便于连接各规格油管。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

本实用新型所述的超长柱塞短泵筒防砂抽油泵，可以防止砂卡、砂埋事故的发生，延长油井的免修期，降低作业成本，提高经济效益。

1、本实用新型防砂泵型主要是侧面进油，该泵的零部件尺寸与常规泵接近，井上作业简单、沉砂尾管可以直接与下部接头相连，可用各规格油管代替，无需另外设计尾管实施作业。

2、抽采过程中，柱塞与泵筒始终全长配合，始终有一部分柱塞在泵筒之外，减小了砂粒进入泵筒的几率，停泵时可有效防止砂埋柱塞及抽油杆。工作时能更有效地防止砂粒进入泵筒和柱塞之间的密封间隙，避免砂粒对泵筒和柱塞的强烈磨损，使柱塞和泵筒的表面硬化层不易遭到破坏，提高了抽油泵工作寿命。

3、长柱塞总成可≥15m,由多级带有游动阀副的柱塞串联组成，单级柱塞上的游动阀副只有进入泵筒内才能够打开开始工作，一但进入内泵管中，游动阀副上下压力平衡自动关闭，即失去抽油泵柱塞作用，减小上行阻力。

4、本实用新型采用短泵筒，下部连接内泵管，可有效减小柱塞下行阻力。

5、本实用新型的使用及维修过程同常规泵相同，拆装方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、油管变径接头；2、上部接头；3、外泵管；4、下部接头；5、沉砂尾管；6、串联柱塞；7、长柱塞总成；8、短泵筒总成；9、内泵管；10、固定阀副；11、定位短柱塞；12、定位短泵筒；13、沉砂管帽；14、游动阀副；15、沉砂孔；16、沉砂腔；17、进油孔；18、出油孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1所示，本实用新型所述的超长柱塞短泵筒防砂抽油泵，包括外泵管3和内部的短泵筒总成8，短泵筒总成8包括内泵管9和固定阀副10，内泵管9内设有长柱塞总成7，长柱塞总成7包括若干节内部带有游动阀副14的串联柱塞6，串联柱塞6上设有限位结构，保证柱塞会一直有一段长度在泵筒中。短泵筒总成8顶部连接上部接头2，串联柱塞6上设有出油孔18，外泵管3下部通过定位短柱塞11和定位短泵筒12连接有下部接头4，上部接头2和下部接头4上设有沉砂孔15，上部接头2、下部接头4、外泵管3和短泵筒总成8之间形成沉砂腔16，下部接头4下方连接沉砂收集装置，沉砂收集装置包括沉砂尾管5和沉砂管帽13，沉砂尾管5与下部接头4上的沉砂孔15相连通。下部接头4上还设有开设在侧面的进油孔17。本实施例的上部接头2连接有油管变径接头1。

本实用新型的工作过程或工作原理：

上行程时，串联柱塞6带动长柱塞总成7向上运动，在油管柱内油压的作用下，长柱塞总成7上的游动阀副14关闭，泵腔容积增大，压力减小，在沉没压力作用下，井下油液通过下部接头4上的进油孔17，经过定位短泵筒12、定位短柱塞11进入泵内，打开固定阀副10进入泵腔；同时，长柱塞总成7上部的液体被举升一个冲程的高度；下行程时，泵腔体积变小，压力增大，固定阀副10关闭，长柱塞总成7上的游动阀副14打开，泵腔内的液体被迫经过长柱塞总成7从出油孔18到达柱塞上部进入油管内完成一个工作循环。

上部接头2、下部接头4均有沉砂孔15，被举升到柱塞上部的液体内的砂粒会通过沉砂孔15经过由外泵管3和内泵管9及短泵筒总成8构成的环空沉砂腔16落入沉砂尾管5，该尾管用于储集沉积下来的泥砂，最下端接有沉砂管帽13，防止尾管中液体及沉砂反流入井内。

下部接头4上的进油孔与沉砂孔15互不相通，进液与沉砂互不干扰。

长柱塞总成7可根据油井冲程要求不同，增减柱塞节数，每节柱塞之间除螺纹连接外还可以用圆锥销紧固，防止退扣，每节柱塞长度不超5m，外泵管3与内泵管9的长度根据柱塞总成长度变化而变化。

本实用新型先后在山西临汾、吉林松原的各类出砂或煤层气井上实验应用10多台。从现场使用情况来看，该泵作业方便，与常规泵性能相差不大，防砂卡、防砂埋的成功率为100％，无一台是因泵的性能差而检泵。本实用新型减少砂粒进入泵筒与柱塞间隙，使柱塞和泵筒的表面硬化层不易遭到破坏；减小砂卡、砂埋几率，提高抽油泵工作寿命；降低作业成本，提高经济效益。