专利名称：无柱塞无刚性泵筒抽油泵的制作方法
技术领域：
本发明属于石油开采技术领域。是一种利用井下往复式液压系统产生带压液压流体，驱动无柱塞无刚性泵筒抽油泵，将井下油层产出液举升至地面。属于无柱塞无刚性泵筒的抽油设备。
技术背景 现在，应用最广泛的井下抽油泵是柱塞式抽油泵，由游粱式抽油机带动抽油杆上下往复运动，驱动井下抽油泵柱塞上下往复运动。游动凡尔和固定凡尔交替打开与关闭，将井下产出液举升到地面。
柱塞式抽油泵在石油开采举升技术中一直是主要设备，占油井举升设备的90％以上。柱塞式抽油泵均采用间隙式密封技术，由于该技术密封手段上存在缺憾，故易因被原油中的泥砂磨损而降低泵效，缩短寿命。为解决柱塞式抽油泵的这一缺憾，进行过很多的改进。如专利ZL00247801.3、ZL00207723、ZL01226178.5、ZL01241426.3及ZL02274216.6等主要在泵的柱塞上加安刮砂圈、软密封圈或耐磨材料圈等方法来减少泵的磨损，减缓泵效降低，延长泵的寿命。专利ZL00243976.X、ZL00243977.8及ZL01220888.4等通过使泵柱塞旋转的方法改善泵的偏磨，延长泵的使用寿命；专利CN1187592A及ZL00211934.X等采用可胀开弹性柱塞环的方法实现泵柱塞间隙的补偿或自密封。还有就是对柱塞或泵筒表面部分或全部进行处理提高其硬度实现耐磨损，如ZL95228715.3和ZL00211935.8等。这些改进都没有避免这样一个事实被抽提液依然是柱塞与泵筒之间的润滑剂，只能减缓泵的磨损、偏磨或砂卡而不能避免泵的磨损、偏磨或砂卡。
发明内容
本发明的目的是设计一种无柱塞无刚性泵筒的抽油泵，彻底解决有害泥砂对柱塞泵的柱塞与泵筒的磨损、偏磨或砂卡问题，从根本上提高泵的效率与寿命，节省昂贵的作业费，提高生产效率。特别适合于含砂或带砂采油井使用。
本发明的无柱塞无刚性泵筒抽油泵，由非金属弹性筒(1)，金属限位筛管(2)，液压腔(3)，泵腔(4)，进液凡尔(5)，带出液凡尔的泵上盖(6)，液压液通道(7)，泵下盖(8)，进液通道(9)，出液通道(10)及泵体壳(11)组成。
本发明是这样实现的预先给液压腔(3)充满液压流体，利用液压系统通过液压液通道(7)再往复注入或抽出液压腔(3)中一定量的液压流体，通过非金属弹性筒(1)的变形与恢复，将能量传递给泵腔(4)中的被抽提液，在出液凡尔和进液凡尔(5)交替开、关的配合下，不断地将被泵送流体举升到地面。理论上说，液压系统每一往复注入或抽出的液压流体的体积量，就是这一周期抽油泵的泵出量，泵的理论排量可据此计算。液压系统每一往复注入的液压流体的最大体积量，是由非金属弹性筒(1)与金属限位筛管(2)之间所确定的环形空间体积量。调节往复式液压系统往复注入或抽出液压腔(3)中的液压流体体积量，调节无柱塞无刚性泵筒抽油泵的排量。允许往复式液压系统抽出液压腔(3)中的液压流体量大于由非金属弹性筒(1)与金属限位筛管(2)之间所确定的环形空间体积量，扩大泵的排量，但最大抽出量不得超过注入液压腔(3)中的液压流体体积量+液压腔(3)中已充满液压流体的体积量。
图1是本发明第一实施例总体结构示意图，也是说明书摘要用图。
图2是本发明第二实施例总体结构示意图。
图3是本发明一个具体应用实例总体结构示意图。
图4是本发明另一个具体应用实例总体结构示意图。
图中各标号分别为1.非金属弹性筒，2.金属限位筛管，3.液压腔，4.泵腔，5.进液凡尔，6.带出液凡尔的泵上盖，7.液压液通道，8.泵下盖，9.进液通道，10.出液通道，11.泵体壳，12.液压活塞，13.活塞杆，14.下液压腔，15.上液压腔，16.液压液传送管，17.被泵送流体通道，18.固定液压系统的外管。
申请附图是本申请的实施例，不能理解为本发明的全部内容。
具体实施方式
如图1所示，一种无活塞无刚性泵筒抽油泵，由非金属弹性筒(1)，金属限位筛管(2)，液压腔(3)，泵腔(4)，进液凡尔(5)，带出液凡尔的泵上盖(6)，液压液通道(7)，泵下盖(8)，进液通道(9)，出液通道(10)及泵体壳(11)组成。其特征是带出液凡尔的泵上盖(6)和泵下盖(8)与泵体壳(11)固定密封连接，泵下盖(8)的下方连接进液凡尔(5)，进液凡尔(5)与泵体壳(11)固定密封连接。在泵体壳(11)内，非金属弹性筒(1)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)固定密封连接，非金属弹性筒(1)与泵体壳(11)之间形成液压腔(3)。非金属弹性筒(1)内，金属限位筛管(2)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)相连接，金属限位筛管(2)与非金属弹性筒(1)之间形成泵腔(4)。金属限位筛管(2)内腔与进液通道(9)、出液通道(10)及进液凡尔(5)通道共同组成泵的进、出液通道。非金属弹性筒(1)可以是一整根，也可以是多根固定密封连接而成。带出液凡尔的泵上盖(6)在非金属弹性筒(1)与泵体壳(11)之间有液压液通道(7)，液压液通道(7)带有可与液压系统密封连接的接口。进液通道(9)在泵下盖(8)的中心，直径小于金属限位筛管(2)的外径。出液通道(10)在带出液凡尔的泵上盖(6)的中心，直径小于金属限位筛管(2)的外径，与带出液凡尔的泵上盖(6)的凡尔座通道相通。液压液通道(7)可以是一个，也可以是多个，多个时沿周向分布。泵体壳(11)上、下端均带有锥扣，以便与其它部件密封连接。
如图2所示，一种无活塞无刚性泵筒抽油泵，由非金属弹性筒(1)，金属限位筛管(2)，液压腔(3)，泵腔(4)，进液凡尔(5)，带出液凡尔的泵上盖(6)，液压液传递通道(7)，泵下盖(8)，进液通道(9)，出液通道(10)及泵体壳(11)组成。其特征是带出液凡尔的泵上盖(6)和泵下盖(8)与泵体壳(11)固定密封连接，泵下盖(8)的下方连接进液凡尔(5)，进液凡尔(5)与泵体壳(11)固定密封连接。在泵体壳(11)内，金属限位筛管(2)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)相连接，金属限位筛管(2)与泵体壳(11)之间形成环形出液通道。在金属限位筛管(2)内，非金属弹性筒(1)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)固定密封连接，非金属弹性筒(1)与金属限位筛管(2)之间形成泵腔(4)。非金属弹性筒(1)的内腔为液压腔(3)。非金属弹性筒(1)可以是一整根，也可以是多根固定密封连接而成。液压液通道(7)入口位于带出液凡尔的泵上盖(6)凡尔罩的外侧与泵体壳(11)之间，与液压腔(3)连通，连通口小于或等于非金属弹性筒(1)的内径，液压液通道(7)带有可与液压系统密封连接的接口。出液通道(10)是带出液凡尔的泵上盖(6)的凡尔座通道，有通道孔与泵腔(4)和环形出液通道连通。进液通道(9)处于非金属弹性筒(1)的外侧与泵体壳(11)之间，进液通道(9)可以是一个，也可以是多个，多个时沿周向分布。泵体壳(11)上、下端均带有锥扣，以便与其它部件密封连接。
液压液通道(7)的入口可以是一个，也可以是多个，多个时沿周向分布，汇集于与液压腔(3)连通的通道。出液通道(10)入口可以是一个，也可以是多个，多个时沿周向分布，汇集于带出液凡尔的泵上盖(6)的凡尔座通道。
液压液通道(7)的入口还可以设计成处于带出液凡尔的泵上盖(6)的中心，与液压腔(3)的通道直接连通，带出液凡尔的泵上盖(6)的凡尔处于液压液通道(7)外侧与泵体壳(11)之间。这种设计时，泵上盖(6)上的出液凡尔可以是一个，也可以是多个，多个时沿周向分布，凡尔座通道与泵腔(4)和环形出液通道间均有连通通道。
现在结合本发明实施例总体结构示意图介绍工作原理及各部件动作过程。初始状态液压腔(3)预先充满液压流体，泵腔(4)在被泵送流体固有压力(泵沉没液位差)作用下充满被抽提液。当带压流体通过液压液通道(7)注入液压腔(3)时，注入的液压流体压迫非金属弹性筒(1)，挤压泵腔(4)中的被抽提液，被抽提液压力上升。此时，由于压力的作用，进液凡尔(5)关闭，泵上盖(6)的出液凡尔打开，泵腔(4)中的被抽提液流出泵外，通过泵上连接的管道举升到地面。当注入液压腔(3)中的带压流体通过液压液通道(7)被抽出时，液压腔(3)恢复到初始状态。此时，泵上盖(6)的出液凡尔在其上液柱压力下关闭，进液凡尔(5)在被泵送流体固有压力(泵沉没液位差)作用下打开，被泵送流体进入泵腔(4)。液压系统如此往复注入或抽出液压流体，不断地将被泵送流体泵出，举升到地面。
在本发明第一实施例中，金属限位筛管(2)的作用是防止非金属弹性筒(1)局部变形过大而缩短其使用寿命。
在本发明第二实施例中，金属限位筛管(2)的作用是防止非金属弹性筒(1)局部变形过大而阻断被泵送流体的流动通道或增大被泵送流体的流动阻力。
本发明所述的往复式液压系统可以安装在泵体的上方，也可以安装在泵体的下方，甚至可以安装在泵体的中间。
下面结合本发明具体应用实例总体结构示意图作进一步的应用说明。本发明应用实例选用的非金属弹性筒为由1.5米长的3根丁氰橡胶弹性胶筒固定密封联接而成，耐温≥75℃。泵体壳总长5米。凡尔选用陶瓷凡尔，保证凡尔耐磨损且开、关可靠。
实例1参见图3。图3是一种往复式液压系统与本发明第一实施例的结合应用结构示意图。生产管柱和系统是这样组成、连接和工作的液压系统外管(18)下端与泵体壳(11)上端通过接箍(或变径接箍，当液压系统外管(18)下端与泵体壳(11)直径不同时)密封连接，液压液传送管(16)与液压液通道(7)密封连接。下液压腔(14)充满液压流体，上液压腔(15)为空腔。固定液压系统的外管(18)上端通过接箍(或变径接箍，当液压系统外管(18)上端与油管直径不同时)与油管密封连接，活塞杆(13)与抽油杆连接。处于油井井下动液面下一定深度。通过油管和抽油杆串接到地面井口装置和抽油机。抽油机工作时，带动抽油杆、活塞杆和活塞作上下往复运动，活塞的上下往复运动使得下液压腔(14)中的液压流体通过液压液传送管(16)和液压液通道(7)，被抽出或注入本发明第一实施例的液压腔(3)中。本发明第一实施例的无柱塞无刚性泵筒抽油泵不断地将被泵送流体泵出，通过液压缸与固定液压系统的外管(18)间的环空和被泵送流体通道(17)举升到地面。通过调节抽油机的冲程、冲次，可调节活塞上下往复运行的行程和频率，调节泵的排量。允许往复式液压系统抽出液压腔(3)中的液压流体量大于由非金属弹性筒(1)与金属限位筛管(2)之间所确定的环形空间体积量，扩大泵的排量，但最大抽出量不得超过注入液压腔(3)中的液压流体体积量+液压腔(3)中已充满液压流体的体积量。
本实例是在抽油机下行程时泵出流体，有利于改善抽油机工况。
实例2图4是另一种往复式液压系统与本发明第二实施例的结合应用结构示意图。生产管柱和系统是这样组成、连接和工作的液压系统外管(18)下端与泵体壳(11)上端通过接箍(或变径接箍，当固定液压系统的外管(18)下端与泵体壳(11)直径不同时)密封连接，液压液传送管(16)与液压液通道(7)密封连接。下液压腔(14)为空腔，上液压腔(15)充满液压流体。固定液压系统的外管(18)上端通过接箍(或变径接箍，当液压系统外管(18)上端与油管直径不同时)与油管密封连接，活塞杆(13)与抽油杆连接。处于油井井下动液面下一定深度。通过油管和抽油杆串接到地面井口装置和抽油机。抽油机工作时，带动抽油杆、活塞杆(13)和活塞(14)作上下往复运动，活塞(14)的上下往复运动使得上液压腔(15)中的液压流体通过液压液传送管(16)和液压液通道(7)，被注入或抽出本发明第二实施例的液压腔(3)中。本发明第二实施例的无柱塞无刚性泵筒抽油泵不断地将被泵送流体泵出，通过液压缸与固定液压系统的外管(18)间的环空和被泵送流体通道(17)举升到地面。通过调节抽油机的冲程、冲次，可调节活塞上下往复运行的行程和频率，调节泵的排量。允许往复式液压系统抽出液压腔(3)中的液压流体量大于由非金属弹性筒(1)与金属限位筛管(2)之间所确定的环形空间体积量，扩大泵的排量，但最大抽出量不得超过注入液压腔(3)中的液压流体体积量+液压腔(3)中已充满液压流体的体积量。
本实例是在抽油机上行程时泵出流体，抽油机工况与常规的相同。
实例3实例1的往复式液压系统与本发明第二实施例的结合应用，形成本实例。
实例4实例2的往复式液压系统与本发明第一实施例的结合应用，形成本实例。
实例是对本申请的进一步说明，不能理解为本发明的全部内容。
权利要求1.一种无活塞无刚性泵筒抽油泵，由非金属弹性筒(1)，金属限位筛管(2)，液压腔(3)，泵腔(4)，进液凡尔(5)，带出液凡尔的泵上盖(6)，液压液通道(7)，泵下盖(8)，进液通道(9)，出液通道(10)及泵体壳(11)组成，其特征是带出液凡尔的泵上盖(6)和泵下盖(8)与泵体壳(11)固定密封连接，泵下盖(8)的下方连接进液凡尔(5)，进液凡尔(5)与泵体壳(11)固定密封连接；在泵体壳(11)内，非金属弹性筒(1)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)固定密封连接，非金属弹性筒(1)与泵体壳(11)之间形成液压腔(3)；在非命属弹性筒(1)内，金属限位筛管(2)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)相连接，金属限位筛管(2)与非金属弹性筒(1)之间形成泵腔(4)；金属限位筛管(2)内腔与进液通道(9)、出液通道(10)及进液凡尔(5)通道共同组成泵的进、出液通道；带出液凡尔的泵上盖(6)在非金属弹性筒(1)与泵体壳(11)之间有液压液通道(7)，液压液通道(7)带有可与液压系统密封连接的接口；进液通道(9)在泵下盖(8)的中心，直径小于金属限位筛管(2)的外径；出液通道(10)在带出液凡尔的泵上盖(6)的中心，直径小于金属限位筛管(2)的外径，与带出液凡尔的泵上盖(6)的凡尔座通道相通。
2.一种无活塞无刚性泵筒抽油泵，由非金属弹性筒(1)，金属限位筛管(2)，液压腔(3)，泵腔(4)，进液凡尔(5)，带出液凡尔的泵上盖(6)，液压液通道(7)，泵下盖(8)，进液通道(9)，出液通道(10)及泵体壳(11)组成，其特征是带出液凡尔的泵上盖(6)和泵下盖(8)与泵体壳(11)固定密封连接，泵下盖(8)的下方连接进液凡尔(5)，进液凡尔(5)与泵体壳(11)固定密封连接；在泵体壳(11)内，金属限位筛管(2)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)相连接，金属限位筛管(2)与泵体壳(11)之间形成环形出液通道；在金属限位筛管(2)内，非金属弹性筒(1)与带出液凡尔的泵上盖(6)及泵下盖(8)固定密封连接，非金属弹性筒(1)与金属限位筛管(2)之间形成泵腔(4)，非金属弹性筒(1)的内腔为液压腔(3)；液压通道(7)入口位于带出液凡尔的泵上盖(6)凡尔罩的外侧与泵体壳(11)之间，与非金属弹性筒(1)的内腔-液压腔(3)连通，液压液通道(7)带有可与液压系统密封连接的接口；出液通道(10)是带出液凡尔的泵上盖(6)的凡尔座通道，有通道孔与泵腔(4)和余属限位筛管(2)与泵体壳(11)之间形成的环形出液通道连通；进液通道(9)处于非金属弹性筒(1)外侧与泵体壳(11)之间。
专利摘要本实用新型涉及一种用于出砂油井石油开采的无柱塞无刚性泵筒抽油泵，由非金属弹性筒(1)，金属限位筛管(2)，液压腔(3)，泵腔(4)，进液凡尔(5)，带出液凡尔的泵上盖(6)，液压液通道(7)，泵下盖(8)，进液通道(9)，出液通道(10)及泵体壳(11)组成。本实用新型设计的无柱塞无刚性泵筒的抽油泵，彻底解决了有害泥砂对柱塞泵的柱塞与泵筒的磨损、偏磨或砂卡问题，从根本上提高了泵的效率与寿命，可节省昂贵的作业费，提高生产效率，特别适合于含砂或带砂采油井使用。
文档编号F04B53/00GK2702084SQ20042004804
公开日2005年5月25日 申请日期2004年4月8日 优先权日2004年4月8日
发明者郑惠光 申请人:郑惠光