专利名称：水击采液泵装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种利用水击与共振产生的能量驱动深井泵工作的机械采油方法及所用的水击采液泵装置，它属于一种通过声速水击压力波驱动深井泵工作的机械采油方法与设备，本发明设计的水击采液泵扬程可达3000米以上。在此之前，国外有关声波采油及振荡液柱采油的报道已有若干发明专利及实用新型公布，但未见有产品公开使用过，美国的《世界石油》刊物在83年6月号和85年5月号上先后发布了靠振荡液柱激励深井泵柱塞工作的液柱振荡泵和靠机械弹簧支撑深井泵柱塞，液压驱动的压力脉冲泵，但至今未见有产品进入市场。
与过去公开过的已有技术相比，本发明取得的显著进步是1.明确提出了利用水击产生的能量驱动深井泵工作的方法及装置，而在常规机械采油设计中以及有压管路的设计中，水击都是必须防止发生的。2.首次提出了一种小体积(弹簧外径≤Φ90mm)、重承载(承载能力≥8000kg)、高灵敏度(每压缩变形1mm所需的外力≤118N)三个本来相互矛盾、相互制约的条件融于一体的高强度组合弹簧的结构设计。3.明确提出了利用共振提高机械采油系统效率的方法和装置，这也是打破常规的，在采油机械设计和一般机械设计中，共振也是必须避免出现的，把常规设计中极力避免的水击和共振加以充分利用，这是本发明的显著特点。
上述三个特点，也即本发明的设计目的是通过下述措施实现的，水击采液泵装置由井口水击发生装置和下有反馈式深井泵及机械能充放装置的油管柱构成。
如
图1所示反馈式深井泵[14]的上柱塞[9]与下柱塞[13]由中心管[12]连成一体，由中间密封装置[11]将两柱塞与泵筒间的空间分成上油腔[10]与下油腔[15]，上柱塞[9]为辅助柱塞，下柱塞[13]为工作柱塞，上油腔[10]与油套管环形空间相通，只起平衡腔室内外压力的辅助作用。
井口水击发生装置构成如下在井口采油树的油管四通上安装1个水击阀[1]，由地面泵[4]与水击阀[1]、放空管线[17]、贮罐[5]构成不连续的开路循环流程。水击阀[1]交替使地面泵[4]或(从阀出来通向贮罐[5]的)放空管线[17]与带压的油管柱[6]沟通，当地面泵[4]与油管柱[6]沟通时(如图1)，在油管柱[6]中迅及产生(+)增压波，增压波以声速向下传递到深井泵的上柱塞[9]，上柱塞受到脉冲压力波的冲击后，通过中心管[12]带动下柱塞[13]一起向下运动，支承着下柱塞[13]的组合弹簧[16]就被压缩贮能，与此同时，下油腔[15]的体积迅速扩大，腔内形成负压，于是井中的原油[8]便顶开下游动凡尔进入下油腔内，完成进油冲程。
如图2当放空管线[17]与带压的油管柱[6]沟通时，在油管柱[6]中迅及产生(-)减压波，减压波也以声速传到井底深井泵的上柱塞[9]，使上柱塞顶面出现一个压力降，于是，上柱塞受到一个向上推的脉冲力，再加上上一个进油冲程中，组合弹簧[16]被压缩贮存的机械能释放出的推动力，推动下柱塞[13]与上柱塞[9]一起向上运动，于是，下油腔[15]的体积迅速缩小，腔内原油受到压缩，腔内压力迅速增高，顶开上游动凡尔，进入油管柱[6]内，完成排油冲程。
液柱负载-组合弹簧构成的单振子系统共振状态，也即水击采液泵系统的最佳工作点确定方法如下水击阀[1]由四通阀套与有┌型弯头通道的两通阀芯装配而成，阀芯由安装在阀套之上的可调速电机驱动旋转，处于某一稳定状态下的液柱及支承它的组合弹簧，有一复合的自振频率，通过调节驱动阀芯的电机转速，也即调节水击波的频率去匹配液注-组合弹簧单振子系统的自振频率，即可找到使深井泵的排液量达到最大，系统效率最高，系统机械阻抗最低的最佳工作点，此即水击采液泵系统的共振状态工作点。
权利要求
1.一种利用水击与共振产生的能量驱动深井泵工作的机械采油方法及所用的装置，其特征是a.由井口水击发生装置，用油管柱下到井底的反馈式深井泵及机械能充放装置组成水击采液泵装置。b.井口水击发生装置由装在井口采油树上的水击阀及驱动它的可调速电机、带压的油管柱、地面泵、从水击阀通往地面贮罐的放空管线以及地面贮罐组成，用管线将上述设备串接起来，构成一个不连续的开路循环流程。c.水击阀由四通阀套与装在阀套中的有┌型弯头通道的两通阀芯组成，阀芯由安装在阀套之上的可调速电机驱动旋转，阀芯的旋转频率与可调速电机相同，可在设定范围内任意调节。d.机械能充放装置是由若干个直列式弹簧组，通过每个弹簧组顶上的活动垫板和垫板之间的传力管组装成的组合弹簧系统，它与油管柱尾部的反馈式深井泵相连接，并通过支撑深井泵的柱塞支承着整个油管柱内的液柱重量，形成一个组合弹簧支承整个液柱载荷的单振子。
2.按照权利要求1所说的在油井管柱中产生水击与共振，并利用水击与共振的能量驱动深井泵工作的方法，其特征是按权力要求1所说的设备、装置完成作业施工和进行地面流程的安装与试运，当井中的静液面在井口以下时，则打开地面贮罐，地面泵通往油管柱的一切闸门，并使地面罐充液至罐高的1/2-2/3，油管柱液面充满至井口以上并与罐连通，然后启动地面泵，接着启动采油树上的可调速电机驱动水击阀阀芯旋转，调节可调速电机的转速，同时观察水击阀进出口流量的监测仪表的指示变化，找到使反馈深井泵排量达到最大，整个系统效率最高的共振频率工作点。
3.按权力要求1所说的水击阀，其特征是它是由四通阀套与有┌型弯头通道的两通阀芯装配而成，阀芯由安装在阀套之上的可调速电机驱动旋转，阀套用丝扣或卡箍安装在采油树的油管四通上。
4.按权力要求1所说的机械能充放装置，其特征是它是由若干个直列式弹簧组按下述要求组装成的组合弹簧装置，每个直列式弹簧组由若干个圆柱螺旋压缩弹簧垒成，装在一节节钢筒内，每两节钢筒通过中间接头连接，每个直列式弹簧组坐在中间接头的台肩上，每个直列式弹簧组的顶上压着一块中心开孔的活动垫板，每两块相邻的活动垫板之间支着一根从直列式弹簧组和中间接头穿过的空心钢管，按上述要求组装成一个由若干直列式弹簧组同时并立承受液柱重量的组合弹簧装置。
5.按权力要求1所说的反馈式深井泵，其特征是泵的上柱塞与下柱塞由中心管连成一体，由中间密封装置将上、下两柱塞与泵筒间的空间分成上油腔和下油腔，上柱塞为辅助柱塞，下柱塞为工作柱塞，上油腔与油套管环形空间相通，只起平衡腔内外压力的辅助作用。
全文摘要
一种利用水击与共振产生的能量驱动深井泵工作的机械采油方法以及所用的水击采液泵装置。水击采液泵装置由井口水击阀及可调速电机、地面泵、贮罐、反馈式深井泵、机械能充放装置组成。可广泛用于石油、盐水、碱水、热水、矿泉水等地层液的开采。
文档编号F04D35/00GK1077255SQ9310258
公开日1993年10月13日 申请日期1993年3月16日 优先权日1993年3月16日
发明者黄序韬 申请人:黄序韬