有机六防无杆液力驱动双作用往复泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型为一种集防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂于一体的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，属机械采油技术新领域。该泵由上公母扣接头、下接头与固定凡尔一体阀自上而下串连在一起的换向阀总成、液动缸总成、排液缸总成有机构件组成，下接头与固定凡尔一体阀之下选择性配置除砂、防气装置，其中液动缸总成、排液缸总成可根据不同井深、压力和排液量需求串连优化组合为单驱单排或单驱多排或多驱单排或多驱多排液动驱排装置。该泵具有防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂、耐磨多种功效和明显的增油效果，适于规模化推广应用。
【专利说明】有机六防无杆液力驱动双作用往复泵
【技术领域】
[0001] 本实用新型为一种集防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂于一体的有机六防无杆 液力驱动双作用往复泵，属机械采油技术新领域。
【背景技术】
[0002] 在油田有杆泵机械采油中，无一例外地采用无机钢制抽油泵。由于油层复杂的地 质条件和原油物性的差异，砂、蜡、稠、垢、气和高矿化度腐蚀介质严重影响着无机钢制有杆 泵的使用寿命。围绕着防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂难题，采油工艺技术人员竭尽努 力，开发出众多先进实用的新技术、新工艺。化学固砂、旋流除砂、高效滤砂、机械清蜡、化学 防蜡降粘、强磁防蜡降粘、高效气锚、防腐镀层等一大批防蜡、防砂、除气、防腐装置应用于 油田采油工艺，形成了门类齐全，跨学科、跨工种的注、采、输系统，支撑着石油工业的发展。
[0003] 上述技术和工艺虽一定程度上延长了无机钢制有杆泵的使用寿命，但难以从根本 上杜绝上述危害，机泵故障率高，检泵周期短，采油成本居高不下，成为制约采油工艺久攻 不克的难题。
[0004] 近10年来，为了实现采油工艺的高效、低耗，并一举解决砂、蜡、稠、气和腐蚀、结 垢的困扰，国内兴起了无杆液力泵的研究和攻关热潮，并已取得近100项专利成果。技术 人员试图通过地面供液站提供温度较高的高质量动力液驱动井下往复泵做功，实现一举多 得。
[0005] -是节电降耗，实现低能耗采油；
[0006] 二是通过温度较高的动力液解决防蜡降粘问题；
[0007] 三是取消抽油机、抽油杆，节约建设投资；
[0008] 四是简化优化地面流程，减少维护工作量。
[0009] 上述研究成果从理论上将推动采油技术进步，但也随之带来一定的负面影响。
[0010] 一是地面集中供液虽解决了动力液的质量问题，但无形中加大了建设投资和管理 难度；
[0011] 二是单井分散供液便于操作运行，但动力液的损耗和补充又造成不必要的麻烦；
[0012] 三是不管地面还是井下液力换向，换向阀的可靠性和寿命大打折扣。
[0013] 因此，尽管理论和专利成果已取得可喜成绩，但十年来，尚没有一项专利技术成功 地运用到矿场实践。
[0014] 如何实现一泵多功能，减缓或杜绝砂、蜡、稠、垢、气和腐蚀介质的危害，进一步提 高油田开发效益，成为亟待解决和攻克的课题。
[0015] 探索离成功往往只有一步之遥，深入分析众多专利技术难以转化为生产力的原 因，并非专利成果技术含量问题，而是研究过程摆脱不了惯性定律的束缚，研究思路存在惯 性思维盲区，往往突破的捷径就在身边却找不到解决技术问题的本质症结。比如要解决井 下抽油泵的防腐、结垢问题，人们习惯于研究昂贵的不锈钢或高污染的有色金属镀层，而不 去开发不腐蚀、难结垢、防蜡、防稠效果极佳的有机塑料，既是提出有机塑料的方案，也要用 从未用过的疑问打100个问号，致使许多高性能有机塑料制品已随卫星上天，但至今却未 见随抽油泵入地下井；再如要提高频繁连续磨损工况的工件寿命，往往不计成本优选超硬 耐磨的合金钢并苛求加工精度，却忽略了不磨损或少磨损的技术途径。因而，成功的诀窍需 打破传统惯性思维死角，另辟蹊径，反其道而行之，才能收到事半功倍的奇效！
【发明内容】
[0016] 针对无机钢制有杆泵采油面临的腐蚀、结垢和砂、蜡、稠、气危害，本实用新型的目 的是打破传统惯性思维，探索用高强度、耐高温、抗老化、耐腐蚀、不粘附的有机材料构件取 代无机钢制构件，并对通用有杆泵的密封方式和市售二位四通阀的换向结构及最大限度地 避免磨损环节和减少磨损时间进行突破性创新，同时巧妙地设置防砂、除气装置，设计一种 集防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂于一体的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，实 现油田采油工艺的方向性更新换代。
[0017] 有机六防无杆液力驱动双作用往复泵的工作机理：
[0018] 有机六防无杆液力驱动双作用往复泵通过液体动力驱动液动缸柱塞垂直往复运 动，进而拖动排液缸柱塞上下行程双作用排液。与通用有杆泵的无机钢制构件比较，该泵的 高分子有机合成材料构件（如聚四氟乙烯）耐高温、抗老化、耐磨性能优异，而且具有固体 材料中最小的表面张力而不粘附任何物质，对油水介质具有得天独厚的防腐、防垢、防蜡、 防粘稠功效，辅之以除砂、防气装置设计的有机材料井下往复泵，可以起到理想的防腐、防 垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂六防效果。
[0019] 有机材料的研究和优选：
[0020] 实现井下往复泵六防的捷径是用有机构件取代无机钢制构件，但取而代之的有机 材料除具备优异的耐高温、抗老化、耐腐蚀、不粘附性能外，还必须具备无机钢制构件的抗 拉、抗压、抗弯、抗蠕變、耐磨等机械力学性能。
[0021] 现代有机化学的发展和有机材料的不断创新，为实现上述目的开创了成功之路。 如：
[0022] 1.聚苯並咪咪机械性能
[0023] 连续工作温度310°C，最高工作温度50(TC，保持极高的机械強度、硬度、抗蠕变 性，在250°C以下有极低的热膨胀系数，杰出的耐磨特性，低易燃性，优良的绝缘体，高純度 的离子水平和高抗辐射性。
[0024] 2.聚酰亞胺机械性能
[0025] 连续工作温度288°C，最高工作温度480°C，保持极高机械推度、硬度、抗蠕变性， 良好的表面滑动性，高耐磨性和极佳的电绝緣和隔热性，防腐效果极佳。
[0026] 3.聚四氟乙烯机械性能
[0027] 连续工作温度200-26(TC，在-KKTC时仍柔软，适应井下长期高温工作环境；能耐 王水和一切有机溶剂腐蚀，在高矿化度混合液中可经久不腐；具有塑料中最佳的抗老化寿 命和最小的摩擦系数（〇. 04)，与金属和非金属表面摩擦比冰还滑，适于连续频繁的密封摩 擦工况；具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质，防蜡、防粘稠、防垢性能绝佳； 具有生理惰性，优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V的 商压。
[0028] 4. MC尼龙机械性能
[0029] MC尼龙制品抗老化、防腐、耐热，机械强度大、韧性好、抗冲击、耐疲劳，尤其具有良 好的抗蠕变特性，能长期承受轴承的重负荷，摩擦系数为〇. 3-0. 4,具有良好的耐磨和无油 自润滑性能，对振动衰减率比钢大几十倍，抗振减噪效果极佳。
[0030] 上述有机材料机械强度高、抗老化、耐高温、耐腐蚀、耐磨、不粘附和无油自润滑性 能优异，使用寿命长，且方便成形，极易加工，为有机六防无杆液力驱动双作用往复泵提供 了理想的替代材料和结构优化条件。
[0031] 本实用新型的技术解决方案是：
[0032] 所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵由上公母扣接头1、下接头与固定凡 尔一体阀28自上而下串连在一起的换向阀总成、液动缸总成、排液缸总成有机构件组成， 下接头与固定凡尔一体阀28之下选择性配置除砂、防气装置，其中液动缸总成、排液缸总 成可根据不同井深、压力和排液量需求串连优化组合为单驱单排或单驱多排或多驱单排或 多驱多排液动驱排装置。
[0033] 所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵优选以下有机材料之一构成井下往 复泵的结构部件：
[0034] 第一种为聚苯並咪咪；
[0035] 第二种为聚酰亞胺；
[0036] 第三种为聚四氟乙烯；
[0037] 第四种为MC尼龙；
[0038] 第五种为上述有机材料的组合；
[0039] 第六种为上述有机材料在钢材内、外表面的涂层或衬层；
[0040] 第七种为耐高温、抗老化、耐腐蚀有机材料与高强度无机钢材的合成材料；
[0041] 第八种不排除机械性能和化学性能更优异或机械性能和化学性能满足矿场需要 价格更适中的有机材料。
[0042] 如图1所示：所述的换向阀总成为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁 弹射瞬时强制换向双保险机构，包括中心孔径向车等间距凹槽的换向阀体3,与换向阀体3 密封配合的空心换向阀芯4,从换向阀体3下端缩径中心孔密封通过连接空心换向阀芯4的 换向拉杆10及换向拉杆10自上而下套装的缓冲限位垫11、挡环12、上强磁弹射环13、下强 磁弹射环14、底强磁弹射环15、锁紧调节螺母16,换向阀体3中心孔上端设置单流阀，各部 件的结构和装配关系为：
[0043] 换向阀体3为上部密封连接上公母扣接头1、外部密封连接外泵筒2、下部密封连 接液动缸筒17的液流换向中枢，其阀体中心孔底部缩径部位上部设置中空缓冲限位垫；阀 体中心孔中部径向车连通乏动力液出口流道6、动力液入口流道7、乏动力液返回流道8、液 动缸进口流道9的等间距凹槽；阀体上部沿圆周呈60-120°轴向开动力液入口流道7,与上 述流道交错位置向上斜向开乏动力液出口流道6 ;阀体下部沿圆周呈60-120°轴向开液动 缸进口流道9,与上述流道交错位置径向开乏动力液返回流道8 ;
[0044] 换向阀芯4为与换向阀体3中心孔密封配合的液流换向执行机构，包括空心芯管 和与其紧配合的有机耐磨护套5,其中有机耐磨护套5径向开与换向阀体3中心孔等间距凹 槽对应的连通孔；空心芯管底部缩径部位连接换向拉杆10 ;空心芯管外壁径向车与有机耐 磨护套5连通孔相对应的凹槽，其中靠中部2道凹槽连为一体，空心芯管上、下2道凹槽沿 圆周每30-120°开径向通孔与乏动力液出口流道6连通；
[0045] 换向拉杆10为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁弹射瞬时强制换向 双保险控制机构，其上端连接换向阀芯4,并从换向阀体3下部缩径中心孔密封通过，其下 端密封通过液动缸柱塞18中心孔后进入与液动缸柱塞18下部连接的排液缸空心柱塞杆 19 ;排液缸空心柱塞杆19顶部设置下强磁弹射环14 ;换向拉杆10上行程终端固定挡环12， 挡环12下部同极性叠置2-3块上强磁弹射环13,挡环12上部设置缓冲限位垫11 ;换向拉 杆10下行程终端固定锁紧调节螺母16,锁紧调节螺母16上部同极性叠置2-3块底强磁弹 射环15,底强磁弹射环15上部设置缓冲限位垫。
[0046] 所述的液动缸总成为提供液体动力的执行机构，包括外泵筒2、液动缸筒17和与 其密封配合的液动缸柱塞18,其中液动缸筒17底部径向呈30-120°开与外泵筒2相通的 连通孔；液动缸柱塞18下端中心孔用丝扣或活节连接排液缸空心柱塞杆19,其与液动缸筒 17的密封为间隙密封或张力密封，张力密封至少为以下二种类型之一：
[0047] 第一种为热张力密封，液动缸柱塞18本体为耐磨无油自润滑有机材料，与缸筒保 持间隙密封，液动缸筒17优选热膨胀系数小于液动缸柱塞18本体材质的有机材料，靠磨损 后液动缸柱塞18本体密封面热张力大于液动缸筒17密封面热张力的过盈配合实现可靠密 封；
[0048] 第二种为液压张力密封，液动缸柱塞18为耐磨无油自润滑有机材料，与缸筒保持 间隙密封，液动缸柱塞18本体设置与动力液连通的夹层空腔，靠磨损后动力液高压对空腔 夹层的张力变形可靠密封。
[0049] 所述的排液缸总成为双吸双排的抽排机构，包括外泵筒2及其内腔自上而下依次 密封串连的上吸入排液凡尔总成、排液缸筒23、下吸入排液凡尔总成、下接头与固定凡尔一 体阀28以及排液缸筒23内腔间隙或过盈配合用排液缸空心柱塞杆19连接的排液缸柱塞 24,其中排液缸柱塞24上部中心孔与从上吸入排液凡尔总成中心孔密封通过的排液缸空 心柱塞杆19用丝扣或活节连接，排液缸柱塞24下部为以下两种类型之一：
[0050] 第一种为不设中心孔的光柱塞；
[0051] 第二种为柱塞下部设置中心孔，该中心孔用丝扣或活节与从下吸入排液凡尔体25 中心孔密封通过的平衡杆连接。
[0052] 上吸入排液凡尔总成为下吸上排的两用阀，包括空心上凡尔体20、上排液凡尔21 和上吸入凡尔22,其中空心上凡尔体20上端径向呈120°或180°设置与油套管环形空间 出油流道连通的上排液凡尔21;空心上凡尔体20下端径向呈120°或180°设置与内外 筒进油流道连通的上吸入凡尔22 ;上排液凡尔21和上吸入凡尔22由凡尔罩限位的凡尔 球为耐磨、耐热、耐蚀材料球体或带尾杆的半球体，凡尔腔与凡尔球间隙配合，并呈90°或 120°设置轴向出进油流道。
[0053] 下吸入排液凡尔总成为上吸下排的两用阀，包括空心下凡尔体25、下吸入凡尔26 和下排液凡尔27,其中空心下凡尔体25上端径向呈120°或180°设置与内外筒进油流道 连通的下吸入凡尔26 ;空心下凡尔体25下端径向呈120°或180°设置与油套管环形空 间出油流道连通的下排液凡尔27 ;下吸入凡尔26和下排液凡尔27由凡尔罩限位的凡尔 球为耐磨、耐热、耐蚀材料球体或带尾杆的半球体，凡尔腔与凡尔球间隙配合，并呈90°或 120°设置轴向进出油流道。
[0054] 所述的液动缸总成和排液缸总成可根据不同井深、压力和排液量需求进行优化组 合，串连为以下六种驱排结构类型之一：
[0055] 第一种为一级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为单驱单排或单驱多排 液动驱排装置；
[0056] 第二种为二级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为双驱单排或双驱多排 液动驱排装置；
[0057] 第三种为多级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为多驱单排或多驱多排 液动驱排装置；
[0058] 第四-第六种为用空心杆与空心杆、油管的环形空间取代油管与油、套管环形空 间所形成的液流密闭循环回路，液动缸总成和排液缸总成优化组合为上述第一种或第二种 或第三种液动驱排装置。
[0059] 如图2所示：所述的除砂、防气装置为有机六防无杆液力驱动双作用往复泵的辅 助增效装置，包括上配合接头29、下配合接头41自上而下串连的增效工作筒30、弹性振片 31、锥形导流头32和强磁旋流加热油气分离器A、锥管式重力升降油气分离器B及下配合接 头41之下串接的旋流除砂管42,上述各部件之间设有油气流通道，其结构和装配关系按工 艺流程为：
[0060] 旋流除砂管42为串接于下配合接头41之下的除砂、沉砂尾管，其外表面设置螺旋 管，螺旋管上部开进油孔，油井混合液旋流流经螺旋管时，大颗粒砂砾被离心分离，沉入井 筒底部的预留口袋，细微颗粒随混合液经螺旋管上部进油孔进入旋流除砂管42内腔进一 步重力沉降，除砂后的油气混和液经下配合接头41之上的通道流出；
[0061] 锥管式重力升降油气分离器B为串接于下配合接头41之上的单级或多级井下油 气分离器，包括设置于增效工作筒30外壁的锥管溢气进油阀39、进油中心管40和相对应的 进油孔及密封间隔，除砂后的油气混合液流经锥管溢气进油阀39时，产生流速变化，密度 轻的气体溢出上浮，液体折返经进油孔流入进油中心管40,并经上部油气流通道进入强磁 旋流加热油气分离器A进一步油气分离；
[0062] 强磁旋流加热油气分离器A为串接于进油中心管40之上的单级或多级螺旋油气 分离、强磁旋流和套装式组合鼠笼38发电制热增效装置，自上而下包括排气孔33、排气凡 尔34、集气罩35和集气罩35之下由上、下带孔隔板中心轴承固定的套装强磁体环36的中 心管，强磁体环36周边设置的螺旋流道37,螺旋流道37由内至外设置的1-6组套装式组合 鼠笼38,经单级或多级除砂分气后的油气流流经螺旋流道37时，带动由轴承固定的套装强 磁体环36的中心管旋转，被外置的套装式组合鼠笼38切割磁力线发电制热，旋转油气流靠 旋流离心力进一步油气分离，密度较重的油组分沿套装式组合鼠笼38外围经对应油流通 道进入上部空间，密度较轻的气组分经中心管孔眼进入集气罩35,打开排气凡尔34经排气 孔33排出泵外；
[0063] 弹性振片31为串接于上配合接头29之下固定于增效工作筒30内壁上的高频脉 冲水力振荡降粘组件，其下部增效工作筒30内壁上固定与其配合增效的锥形导流头32,经 除砂脱气的旋转油流流经锥形导流头32后，流速骤然增加，冲击弹性振片31产生高频脉冲 水力振荡，大大提高油流的降粘效果，其弹性振片31的结构为以下三种类型之一：
[0064] 第一种为弹性振片；
[0065] 第二种为螺旋振片；
[0066] 第三种为振荡弹簧。
[0067] 采用以上技术方案，本实用新型与通用无机钢结构抽油泵比较具有防腐、防垢、防 蜡、防粘稠、防气、防砂、耐磨多种功效和明显的增油效果，适于规模化推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0068] 图1为有机六防无杆液力驱动双作用往复泵结构示意图；
[0069] 图2为图1的除砂、防气辅助增效装置结构示意图。
[0070] 图中：
[0071] 1.上公母扣接头；2.外泵筒；3.换向阀体；4.换向阀芯；5.有机耐磨护套；6.乏 动力液出口流道；7.动力液入口流道；8.乏动力液返回流道；9.液动缸进口流道；10.换 向拉杆；11.缓冲限位垫；12.挡环；13.上强磁弹射环；14.下强磁弹射环；15.底强磁弹射 环；16.锁紧调节螺母；17.液动缸筒；18.液动缸柱塞；19.排液缸空心柱塞杆；20.上吸入 排液凡尔体；21.上排液凡尔；22.上吸入凡尔；23.排液缸筒；24.排液缸柱塞；25.下吸入 排液凡尔体；26.下吸入凡尔；27.下排液凡尔；28.下接头与固定凡尔一体阀；29.上配合 接头；30.增效工作筒；31.弹性振片；32.锥形导流头；33.排气孔；34.排气凡尔；35.集气 罩；36.强磁体环；37.螺旋流道；38.套装式组合鼠笼；39.锥管溢气进油阀；40.进油中心 管；41.下配合接头；42.旋流除砂管。
[0072] 其中强磁旋流加热油气分离器A包括：
[0073] 33.排气孔；34.排气凡尔；35.集气罩；36.强磁体环；37.螺旋流道；38.套装式 组合鼠笼。
[0074] 锥管式重力升降油气分离器B包括：
[0075] 39.锥管溢气进油阀；40.进油中心管。
【具体实施方式】
[0076] 实施例1 :
[0077] 如图1和图2所示：本实用新型所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵由上 公母扣接头1、下接头与固定凡尔一体阀28自上而下串连在一起的换向阀总成、液动缸总 成、排液缸总成有机构件组成，下接头与固定凡尔一体阀28之下选择性配置除砂、防气装 置，其中液动缸总成、排液缸总成可根据不同井深、压力和排液量需求串连优化组合为单驱 单排或单驱多排或多驱单排或多驱多排液动驱排装置。
[0078] 所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵优选以下有机材料之一构成井下往 复泵的结构部件：
[0079] 第一种为聚苯並咪咪；
[0080] 第二种为聚酰亞胺；
[0081] 第三种为聚四氟乙烯；
[0082] 第四种为MC尼龙；
[0083] 第五种为上述有机材料的组合；
[0084] 第六种为上述有机材料在钢材内、外表面的涂层或衬层；
[0085] 第七种为耐高温、抗老化、耐腐蚀有机材料与高强度无机钢材的合成材料；
[0086] 第八种不排除机械性能和化学性能更优异或机械性能和化学性能满足矿场需要 价格更适中的有机材料。
[0087] 如图1所示：所述的换向阀总成为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁 弹射瞬时强制换向双保险机构，包括中心孔径向车等间距凹槽的换向阀体3,与换向阀体3 密封配合的空心换向阀芯4，从换向阀体3下端缩径中心孔密封通过连接空心换向阀芯4的 换向拉杆10及换向拉杆10自上而下套装的缓冲限位垫11、挡环12、上强磁弹射环13、下强 磁弹射环14、底强磁弹射环15、锁紧调节螺母16,换向阀体3中心孔上端设置单流阀，各部 件的结构和装配关系为：
[0088] 换向阀体3为上部密封连接上公母扣接头1、外部密封连接外泵筒2、下部密封连 接液动缸筒17的液流换向中枢，其阀体中心孔底部缩径部位上部设置中空缓冲限位垫；阀 体中心孔中部径向车连通乏动力液出口流道6、动力液入口流道7、乏动力液返回流道8、液 动缸进口流道9的等间距凹槽；阀体上部沿圆周呈60-120°轴向开动力液入口流道7,与上 述流道交错位置向上斜向开乏动力液出口流道6 ;阀体下部沿圆周呈60-120°轴向开液动 缸进口流道9,与上述流道交错位置径向开乏动力液返回流道8 ;
[0089] 换向阀芯4为与换向阀体3中心孔密封配合的液流换向执行机构，包括空心芯管 和与其紧配合的有机耐磨护套5,其中有机耐磨护套5径向开与换向阀体3中心孔等间距凹 槽对应的连通孔；空心芯管底部缩径部位连接换向拉杆10 ;空心芯管外壁径向车与有机耐 磨护套5连通孔相对应的凹槽，其中靠中部2道凹槽连为一体，空心芯管上、下2道凹槽沿 圆周每30-120°开径向通孔与乏动力液出口流道6连通；
[0090] 换向拉杆10为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁弹射瞬时强制换向 双保险控制机构，其上端连接换向阀芯4,并从换向阀体3下部缩径中心孔密封通过，其下 端密封通过液动缸柱塞18中心孔后进入与液动缸柱塞18下部连接的排液缸空心柱塞杆 19 ;排液缸空心柱塞杆19顶部设置下强磁弹射环14 ;换向拉杆10上行程终端固定挡环12， 挡环12下部同极性叠置2-3块上强磁弹射环13,挡环12上部设置缓冲限位垫11 ;换向拉 杆10下行程终端固定锁紧调节螺母16,锁紧调节螺母16上部同极性叠置2-3块底强磁弹 射环15,底强磁弹射环15上部设置缓冲限位垫。
[0091] 所述的液动缸总成为提供液体动力的执行机构，包括外泵筒2、液动缸筒17和与 其密封配合的液动缸柱塞18,其中液动缸筒17底部径向呈30-120°开与外泵筒2相通的 连通孔；液动缸柱塞18下端中心孔用丝扣或活节连接排液缸空心柱塞杆19,其与液动缸筒 17的密封为间隙密封或张力密封，张力密封至少为以下二种类型之一：
[0092] 第一种为热张力密封，液动缸柱塞18本体为耐磨无油自润滑有机材料，与缸筒保 持间隙密封，液动缸筒17优选热膨胀系数小于液动缸柱塞18本体材质的有机材料，靠磨损 后液动缸柱塞18本体密封面热张力大于液动缸筒17密封面热张力的过盈配合实现可靠密 封；
[0093] 第二种为液压张力密封，液动缸柱塞18为耐磨无油自润滑有机材料，与缸筒保持 间隙密封，液动缸柱塞18本体设置与动力液连通的夹层空腔，靠磨损后动力液高压对空腔 夹层的张力变形可靠密封。
[0094] 所述的排液缸总成为双吸双排的抽排机构，包括外泵筒2及其内腔自上而下依次 密封串连的上吸入排液凡尔总成、排液缸筒23、下吸入排液凡尔总成、下接头与固定凡尔一 体阀28以及排液缸筒23内腔间隙或过盈配合用排液缸空心柱塞杆19连接的排液缸柱塞 24,其中排液缸柱塞24上部中心孔与从上吸入排液凡尔总成中心孔密封通过的排液缸空 心柱塞杆19用丝扣或活节连接，排液缸柱塞24下部为以下两种类型之一：
[0095] 第一种为不设中心孔的光柱塞；
[0096] 第二种为柱塞下部设置中心孔，该中心孔用丝扣或活节与从下吸入排液凡尔体25 中心孔密封通过的平衡杆连接。
[0097] 上吸入排液凡尔总成为下吸上排的两用阀，包括空心上凡尔体20、上排液凡尔21 和上吸入凡尔22,其中空心上凡尔体20上端径向呈120°或180°设置与油套管环形空间 出油流道连通的上排液凡尔21;空心上凡尔体20下端径向呈120°或180°设置与内外 筒进油流道连通的上吸入凡尔22 ;上排液凡尔21和上吸入凡尔22由凡尔罩限位的凡尔 球为耐磨、耐热、耐蚀材料球体或带尾杆的半球体，凡尔腔与凡尔球间隙配合，并呈90°或 120°设置轴向出进油流道。
[0098] 下吸入排液凡尔总成为上吸下排的两用阀，包括空心下凡尔体25、下吸入凡尔26 和下排液凡尔27,其中空心下凡尔体25上端径向呈120°或180°设置与内外筒进油流道 连通的下吸入凡尔26 ;空心下凡尔体25下端径向呈120°或180°设置与油套管环形空 间出油流道连通的下排液凡尔27 ;下吸入凡尔26和下排液凡尔27由凡尔罩限位的凡尔 球为耐磨、耐热、耐蚀材料球体或带尾杆的半球体，凡尔腔与凡尔球间隙配合，并呈90°或 120°设置轴向进出油流道。
[0099] 如图2所示：所述的除砂、防气装置为有机六防无杆液力驱动双作用往复泵的辅 助增效装置，包括上配合接头29、下配合接头41自上而下串连的增效工作筒30、弹性振片 31、锥形导流头32和强磁旋流加热油气分离器A、锥管式重力升降油气分离器B及下配合接 头41之下串接的旋流除砂管42,上述各部件之间设有油气流通道，其结构和装配关系按工 艺流程为：
[0100] 旋流除砂管42为串接于下配合接头41之下的除砂、沉砂尾管，其外表面设置螺旋 管，螺旋管上部开进油孔，油井混合液旋流流经螺旋管时，大颗粒砂砾被离心分离，沉入井 筒底部的预留口袋，细微颗粒随混合液经螺旋管上部进油孔进入旋流除砂管42内腔进一 步重力沉降，除砂后的油气混和液经下配合接头41之上的通道流出；
[0101] 锥管式重力升降油气分离器B为串接于下配合接头41之上的单级或多级井下油 气分离器，包括设置于增效工作筒30外壁的锥管溢气进油阀39、进油中心管40和相对应的 进油孔及密封间隔，除砂后的油气混合液流经锥管溢气进油阀39时，产生流速变化，密度 轻的气体溢出上浮，液体折返经进油孔流入进油中心管40,并经上部油气流通道进入强磁 旋流加热油气分离器A进一步油气分离；
[0102] 强磁旋流加热油气分离器A为串接于进油中心管40之上的单级或多级螺旋油气 分离、强磁旋流和套装式组合鼠笼38发电制热增效装置，自上而下包括排气孔33、排气凡 尔34、集气罩35和集气罩35之下由上、下带孔隔板中心轴承固定的套装强磁体环36的中 心管，强磁体环36周边设置的螺旋流道37,螺旋流道37由内至外设置的1-6组套装式组合 鼠笼38,经单级或多级除砂分气后的油气流流经螺旋流道37时，带动由轴承固定的套装强 磁体环36的中心管旋转，被外置的套装式组合鼠笼38切割磁力线发电制热，旋转油气流靠 旋流离心力进一步油气分离，密度较重的油组分沿套装式组合鼠笼38外围经对应油流通 道进入上部空间，密度较轻的气组分经中心管孔眼进入集气罩35,打开排气凡尔34经排气 孔33排出泵外；
[0103] 弹性振片31为串接于上配合接头29之下固定于增效工作筒30内壁上的高频脉 冲水力振荡降粘组件，其下部增效工作筒30内壁上固定与其配合增效的锥形导流头32,经 除砂脱气的旋转油流流经锥形导流头32后，流速骤然增加，冲击弹性振片31产生高频脉冲 水力振荡，大大提高油流的降粘效果，其弹性振片31的结构为以下三种类型之一：
[0104] 第一种为弹性振片；
[0105] 第二种为螺旋振片；
[0106] 第三种为振荡弹簧。
[0107] 所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵设计参数为：
[0108] 泵径：# 38mm ;
[0109] 栗长：4000mm ;
[0110] 除砂、防气辅助增效装置长：9000+2000mm ;
[0111] 工作压力：6MP;
[0112] 适应井深：1000-2000m
[0113] 实施例2:
[0114] 如图2所示：本实用新型实施方案主体结构同实施例1，对液动缸总成和排液缸总 成进行了优化串连组合。
[0115] 所述的液动缸总成和排液缸总成可根据不同井深、压力和排液量需求进行优化组 合，串连为以下六种驱排结构类型之一：
[0116] 第一种为一级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为单驱单排或单驱多排 液动驱排装置；
[0117] 第二种为二级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为双驱单排或双驱多排 液动驱排装置；
[0118] 第三种为多级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为多驱单排或多驱多排 液动驱排装置；
[0119] 第四-第六种为用空心杆与空心杆、油管的环形空间取代油管与油、套管环形空 间所形成的液流密闭循环回路，液动缸总成和排液缸总成优化组合为上述第一种或第二种 或第三种液动驱排装置。
[0120] 所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵设计参数为：
[0121] 泵径：# 44mm ;
[0122] 泵长：6000mm;
[0123] 工作压力：10MP;
[0124] 适应井深：2000-3000m。
[0125] 采用以上技术方案，本实用新型与现有通用无机钢制抽油泵比较具有如下优势：
[0126] 一是集防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂六种功效于一体，开创了井下高温、高 压、腐蚀工况有机构件取代无机钢结构的先河；
[0127] 二是柱塞上、下行程终端拉杆牵引换向和强磁弹射瞬时强制换向双保险机构确保 了液流换向的运行可靠性，使换向阀工作时间仅为柱塞运行时间的1-2%，极大地提高了机 泵运行寿命；
[0128] 三是摩擦面无油自润滑和张力密封方式既延长了机泵运行寿命，又确保了长周期 无泄漏安全运行。
[0129] 本实用新型开创了机械采油方向性技术创新，适于油田规模化推广应用。
[0130] 上述2例实施方案仅用于说明本实用新型二种有机六防无杆液力驱动双作用往 复泵，并非对本实用新型涉及技术方案的限制，所属【技术领域】的技术人员在本实用新型涉 及的技术范围内提出的各种雷同或相似变化方案，仍属于本实用新型的权利保护范围。
【权利要求】
1. 一种集防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂于一体的有机六防无杆液力驱动双作用 往复泵，其特征在于：该泵由上公母扣接头（1)、下接头与固定凡尔一体阀（28)自上而下串 连在一起的换向阀总成、液动缸总成、排液缸总成有机构件组成，下接头与固定凡尔一体阀 (28)之下选择性配置除砂、防气装置，其中液动缸总成、排液缸总成可根据不同井深、压力 和排液量需求串连优化组合为单驱单排或单驱多排或多驱单排或多驱多排液动驱排装置。
2. 根据权利要求1所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，其特征在于：所述 的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵优选以下有机材料之一构成井下往复泵的结构部 件： 第一种为聚苯並咪咪； 第二种为聚酰亞胺； 第三种为聚四氟乙烯； 第四种为MC尼龙； 第五种为上述有机材料的组合； 第六种为上述有机材料在钢材内、外表面的涂层或衬层； 第七种为耐高温、抗老化、耐腐蚀有机材料与高强度无机钢材的合成材料； 第八种不排除机械性能和化学性能更优异或机械性能和化学性能满足矿场需要价格 更适中的有机材料。
3. 根据权利要求1所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，其特征在于：所述的 换向阀总成为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁弹射瞬时强制换向双保险机 构，包括中心孔径向车等间距凹槽的换向阀体（3)，与换向阀体（3)密封配合的空心换向阀 芯（4)，从换向阀体（3)下端缩径中心孔密封通过连接空心换向阀芯（4)的换向拉杆（10) 及换向拉杆（10)自上而下套装的缓冲限位垫（11)、挡环（12)、上强磁弹射环（13)、下强磁 弹射环（14)、底强磁弹射环（15)、锁紧调节螺母（16)，换向阀体（3)中心孔上端设置单流 阀，各部件的结构和装配关系为： 换向阀体（3)为上部密封连接上公母扣接头（1)、外部密封连接外泵筒（2)、下部密封 连接液动缸筒（17)的液流换向中枢，其阀体中心孔底部缩径部位上部设置中空缓冲限位 垫；阀体中心孔中部径向车连通乏动力液出口流道（6)、动力液入口流道（7)、乏动力液返 回流道（8)、液动缸进口流道（9)的等间距凹槽；阀体上部沿圆周呈60-120°轴向开动力液 入口流道（7)，与上述流道交错位置向上斜向开乏动力液出口流道（6);阀体下部沿圆周呈 60-120°轴向开液动缸进口流道（9)，与上述流道交错位置径向开乏动力液返回流道（8); 换向阀芯（4)为与换向阀体（3)中心孔密封配合的液流换向执行机构，包括空心芯管 和与其紧配合的有机耐磨护套（5)，其中有机耐磨护套（5)径向开与换向阀体（3)中心孔等 间距凹槽对应的连通孔；空心芯管底部缩径部位连接换向拉杆（10);空心芯管外壁径向车 与有机耐磨护套（5)连通孔相对应的凹槽，其中靠中部2道凹槽连为一体，空心芯管上、下 2道凹槽沿圆周每30-120°开径向通孔与乏动力液出口流道（6)连通； 换向拉杆（10)为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁弹射瞬时强制换向双 保险控制机构，其上端连接换向阀芯（4)，并从换向阀体（3)下部缩径中心孔密封通过，其 下端密封通过液动缸柱塞（18)中心孔后进入与液动缸柱塞（18)下部连接的排液缸空心柱 塞杆（19);排液缸空心柱塞杆（19)顶部设置下强磁弹射环（14);换向拉杆（10)上行程终 端固定挡环（12)，挡环（12)下部同极性叠置2-3块上强磁弹射环（13)，挡环（12)上部设置 缓冲限位垫（11);换向拉杆（10)下行程终端固定锁紧调节螺母（16)，锁紧调节螺母（16) 上部同极性叠置2-3块底强磁弹射环（15)，底强磁弹射环（15)上部设置缓冲限位垫。
4. 根据权利要求1所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，其特征在于：所述的 液动缸总成为提供液体动力的执行机构，包括外泵筒（2)、液动缸筒（17)和与其密封配合 的液动缸柱塞（18)，其中液动缸筒（17)底部径向呈30-120°开与外泵筒（2)相通的连通 孔；液动缸柱塞（18)下端中心孔用丝扣或活节连接排液缸空心柱塞杆（19)，其与液动缸筒 (17)的密封为间隙密封或张力密封，张力密封至少为以下二种类型之一： 第一种为热张力密封，液动缸柱塞（18)本体为耐磨无油自润滑有机材料，与缸筒保持 间隙密封，液动缸筒（17)优选热膨胀系数小于液动缸柱塞（18)本体材质的有机材料，靠磨 损后液动缸柱塞（18)本体密封面热张力大于液动缸筒（17)密封面热张力的过盈配合实现 可靠密封； 第二种为液压张力密封，液动缸柱塞（18)为耐磨无油自润滑有机材料，与缸筒保持间 隙密封，液动缸柱塞（18)本体设置与动力液连通的夹层空腔，靠磨损后动力液高压对空腔 夹层的张力变形可靠密封。
5. 根据权利要求1所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，其特征在于：所述的 排液缸总成为双吸双排的抽排机构，包括外泵筒（2)及其内腔自上而下依次密封串连的上 吸入排液凡尔总成、排液缸筒（23)、下吸入排液凡尔总成、下接头与固定凡尔一体阀（28) 以及排液缸筒（23)内腔间隙或过盈配合用排液缸空心柱塞杆（19)连接的排液缸柱塞 (24)，其中排液缸柱塞（24)上部中心孔与从上吸入排液凡尔总成中心孔密封通过的排液 缸空心柱塞杆（19)用丝扣或活节连接，排液缸柱塞（24)下部为以下两种类型之一： 第一种为不设中心孔的光柱塞； 第二种为柱塞下部设置中心孔，该中心孔用丝扣或活节与从下吸入排液凡尔体25中 心孔密封通过的平衡杆连接； 上吸入排液凡尔总成为下吸上排的两用阀，包括空心上凡尔体（20)、上排液凡尔（21) 和上吸入凡尔（22)，其中空心上凡尔体（20)上端径向呈120°或180°设置与油套管环形 空间出油流道连通的上排液凡尔（21);空心上凡尔体（20)下端径向呈120°或180°设置 与内外筒进油流道连通的上吸入凡尔（22);上排液凡尔（21)和上吸入凡尔（22)由凡尔罩 限位的凡尔球为耐磨、耐热、耐蚀材料球体或带尾杆的半球体，凡尔腔与凡尔球间隙配合， 并呈90°或120°设置轴向出进油流道； 下吸入排液凡尔总成为上吸下排的两用阀，包括空心下凡尔体（25)、下吸入凡尔（26) 和下排液凡尔（27)，其中空心下凡尔体（25)上端径向呈120°或180°设置与内外筒进油 流道连通的下吸入凡尔（26);空心下凡尔体（25)下端径向呈120°或180°设置与油套管 环形空间出油流道连通的下排液凡尔（27);下吸入凡尔（26)和下排液凡尔（27)由凡尔罩 限位的凡尔球为耐磨、耐热、耐蚀材料球体或带尾杆的半球体，凡尔腔与凡尔球间隙配合， 并呈90°或120°设置轴向进出油流道。
6. 根据权利要求1所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，其特征在于：所述的 液动缸总成和排液缸总成可根据不同井深、压力和排液量需求进行优化组合，串连为以下 六种驱排结构类型之一： 第一种为一级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为单驱单排或单驱多排液动 驱排装置； 第二种为二级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为双驱单排或双驱多排液动 驱排装置； 第三种为多级液动缸总成与一级或多级排液缸总成串连为多驱单排或多驱多排液动 驱排装置； 第四-第六种为用空心杆与空心杆、油管的环形空间取代油管与油、套管环形空间所 形成的液流密闭循环回路，液动缸总成和排液缸总成优化组合为上述第一种或第二种或第 三种液动驱排装置。
7.根据权利要求1所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，其特征在于：所述的 除砂、防气装置为有机六防无杆液力驱动双作用往复泵的辅助增效装置，包括上配合接头 (29)、下配合接头（41)自上而下串连的增效工作筒（30)、弹性振片（31)、锥形导流头（32) 和强磁旋流加热油气分离器（A)、锥管式重力升降油气分离器（B)及下配合接头（41)之下 串接的旋流除砂管（42)，上述各部件之间设有油气流通道，其结构和装配关系按工艺流程 为： 旋流除砂管（42)为串接于下配合接头（41)之下的除砂、沉砂尾管，其外表面设置螺旋 管，螺旋管上部开进油孔，油井混合液旋流流经螺旋管时，大颗粒砂砾被离心分离，沉入井 筒底部的预留口袋，细微颗粒随混合液经螺旋管上部进油孔进入旋流除砂管（42)内腔进 一步重力沉降，除砂后的油气混和液经下配合接头（41)之上的通道流出； 锥管式重力升降油气分离器（B)为串接于下配合接头（41)之上的单级或多级井下油 气分离器，包括设置于增效工作筒（30)外壁的锥管溢气进油阀（39)、进油中心管（40)和相 对应的进油孔及密封间隔，除砂后的油气混合液流经锥管溢气进油阀（39)时，产生流速变 化，密度轻的气体溢出上浮，液体折返经进油孔流入进油中心管（40)，并经上部油气流通道 进入强磁旋流加热油气分离器（A)进一步油气分离； 强磁旋流加热油气分离器（A)为串接于进油中心管（40)之上的单级或多级螺旋油气 分离、强磁旋流和套装式组合鼠笼（38)发电制热增效装置，自上而下包括排气孔（33)、排 气凡尔（34)、集气罩（35)和集气罩（35)之下由上、下带孔隔板中心轴承固定的套装强磁体 环（36)的中心管，强磁体环（36)周边设置的螺旋流道（37)，螺旋流道（37)由内至外设置 的1-6组套装式组合鼠笼（38)，经单级或多级除砂分气后的油气流流经螺旋流道（37)时， 带动由轴承固定的套装强磁体环（36)的中心管旋转，被外置的套装式组合鼠笼（38)切割 磁力线发电制热，旋转油气流靠旋流离心力进一步油气分离，密度较重的油组分沿套装式 组合鼠笼（38)外围经对应油流通道进入上部空间，密度较轻的气组分经中心管孔眼进入 集气罩（35)，打开排气凡尔（34)经排气孔（33)排出泵外； 弹性振片（31)为串接于上配合接头（29)之下固定于增效工作筒（30)内壁上的高频 脉冲水力振荡降粘组件，其下部增效工作筒（30)内壁上固定与其配合增效的锥形导流头 (32)，经除砂脱气的旋转油流流经锥形导流头（32)后，流速骤然增加，冲击弹性振片（31) 产生高频脉冲水力振荡，大大提高油流的降粘效果，其弹性振片（31)的结构为以下三种类 型之一： 第一种为弹性振片； 第二种为螺旋振片； 第三种为振荡弹簧。
【文档编号】E21B43/38GK203867838SQ201420231203
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】王颖 申请人:王颖