排砂抽油泵的制作方法

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种排砂抽油泵，特别涉及了一种适用于出砂井的具有沉砂功能的排砂抽油泵。

背景技术：

辽河油田储层多为疏松砂岩油气藏，出砂问题严重，生产过程中必须采取必要的防砂措施。筛管防砂技术作为一种简单有效的防砂方式得到广泛应用，筛管防砂过程中分为两级防砂，第一级为油层部位的防砂筛管，第二级为泵下滤砂管防砂。

根据防砂筛管挡砂精度的不同，可以阻挡地层砂的粒径大小也不一样，如果防砂筛管挡砂精度过高，即防砂筛管挡砂粒径过小，虽然可以阻挡细砂，但细砂容易造成防砂筛管堵塞；如果防砂筛管挡砂精度降低，即防砂筛管挡砂粒径较大，则只能阻挡粒径较大的中、粗砂，细砂无法阻挡。随着防砂理念的进步，防砂技术也从最初的完全防砂转变为适度防砂，即针对开发后期地层产出砂粒径越来越小，甚至出现大量细粉砂，防砂越来越困难的情况下，允许部分小粒径地层砂随产出液进入井筒，经排砂泵排除地层或进入沉砂筒内。

现阶段，排砂泵主要原理是让细砂随地层产出液排出地面，但随着生产进入后期，细砂产出量越来越多，产出液含砂更高，在产出液排出地面过程中，细砂在不断沉降过程中容易堵塞泵筒、抽油管柱或造成抽油泵损坏的事故，对油气开采工作造成严重的影响。

针对相关技术中开发后期地层产出的细砂容易造成泵筒和抽油管柱堵塞，并且容易损坏抽油泵的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种排砂抽油泵，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种排砂抽油泵，在抽油泵的内部设置有沉砂筒，并通过游动阀总成和固定阀总成对进入抽油泵内的地层砂进行控制，在产出液含砂较高的情况下，排砂抽油泵排砂过程中，大部分地层砂能够随产出液排出地面，另一小部分沉降的地层砂则会下落进入沉砂筒中，进而能够避免小部分不能排出地面的地层砂下落堵塞泵筒、抽油管柱或造成抽油泵损坏，延长了抽油泵的使用寿命。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种排砂抽油泵，设置在抽油管下方，所述排砂抽油泵包括：

外接管，其顶部与所述抽油管连接；

游动阀总成，其位于所述外接管内，所述游动阀总成包括游动阀和第一阀球，所述游动阀的顶部与抽油杆连接，所述游动阀的上部形成有第一容置腔，第一容置腔的侧壁上开设有多个第一过流孔，所述第一容置腔的底部开设有第二过流孔，所述第一阀球能上、下移动的设置于所述第一容置腔内的所述第二过流孔的上方，所述第二过流孔的直径小于所述第一阀球的直径；

固定阀总成，其位于所述外接管内，所述固定阀总成包括柱塞套、第一固定阀、第二固定阀、第二阀球和第三阀球，所述柱塞套内形成有第一导流腔，所述游动阀的下部位于所述第一导流腔内，且所述游动阀的外壁与所述第一导流腔的内壁紧密贴合，所述柱塞套与所述外接管之间形成有第二导流腔，所述第一固定阀包括设置在所述柱塞套底部的第一阀座，第一阀座上方形成有第二容置腔，所述第一阀座上开设有与所述第二容置腔连通的第三过流孔，所述第二阀球置于所述第二容置腔内的所述第三过流孔的上方，所述第三过流孔的直径小于所述第二阀球的直径，所述第二固定阀设置在所述第一固定阀的上方且位于所述柱塞套的内部，所述第二固定阀内形成有与所述第二导流腔连通的第三容置腔，所述第三容置腔顶部开设有贯通所述柱塞套的侧壁并与所述第二导流腔连通的出液口，所述第三容置腔的底部开设有进液口，所述进液口的直径小于所述第二阀球的直径，所述第二阀球能上、下移动的嵌设在所述第三过流孔与所述进液口之间，所述进液口上方的所述第三容置腔内设置有第二阀座，所述第二阀座上开设有第四过流孔，所述第三阀球置于所述第三容置腔内的所述第四过流孔的上方，所述第四过流孔的直径小于所述第三阀球的直径；

沉砂筒，其位于所述固定阀总成的下方，所述沉砂筒的内部形成有容砂腔，所述容砂腔与所述第二导流腔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述游动阀包括游动阀帽、游动阀座和空心柱塞，所述游动阀帽的底部与所述游动阀座的顶部连接，所述第一容置腔位于所述游动阀帽与所述游动阀座之间，多个所述第一过流孔开设在所述游动阀帽的侧壁上，空心柱塞的顶部与所述游动阀座的底部连接，所述空心柱塞的外壁与所述第一导流腔的上部内壁紧密贴合。

在本发明的一较佳实施方式中，所述空心柱塞为沿竖直方向设置的圆筒状结构，所述空心柱塞的底部开口，所述空心柱塞的顶部与所述游动阀座的底部螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，多个所述第一过流孔沿所述游动阀帽的周向均匀排布。

在本发明的一较佳实施方式中，所述柱塞套通过连接套固定在所述外接管的内部，所述连接套套设在所述柱塞套的外侧，所述连接套的内壁与所述柱塞套的外壁螺纹连接，所述连接套的外壁与所述外接管的内壁螺纹连接，所述连接套的顶部开设有与所述第二导流腔连通的多个第五过流孔。

在本发明的一较佳实施方式中，多个所述第五过流孔沿所述连接套的周向均匀排布。

在本发明的一较佳实施方式中，所述沉砂筒为沿竖直方向设置的筒状结构，所述沉砂筒的底部封口，所述沉砂筒的顶部开设有沉砂口，所述沉砂口与所述第二导流腔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第二导流腔的底部横截面与所述沉砂口的横截面均为半圆形，所述沉砂口与所述第二导流腔的底部配合连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述进液口为向下方逐渐扩大的喇叭口。

在本发明的一较佳实施方式中，所述所述第二固定阀为倒置的“l”形筒状结构，所述第二固定阀的顶部外缘连接在所述柱塞套与所述第一固定阀之间，所述出液口开设在所述第二固定阀的顶部，所述出液口的直径小于所述第三阀球的直径。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外接管与所述抽油管之间设置有上部泵筒，所述上部泵筒的底部与所述外接管的顶部连接，所述上部泵筒的顶部与所述抽油管的底部连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述排砂抽油泵还包括滤砂管，所述滤砂管的顶部与所述外接管的底部连接，所述滤砂管的管壁上开设有多个滤孔，所述滤砂管的内部与所述第三过流孔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外接管与所述滤砂管之间设置有下部泵筒，所述下部泵筒的顶部与所述外接管的底部连接，所述下部泵筒的底部与所述滤砂管的顶部连接，所述沉砂筒位于所述下部泵筒内。

在本发明的一较佳实施方式中，多个所述滤孔在所述滤砂管的管壁上沿其周向均匀排布。

由上所述，本发明的排砂抽油泵的特点及优点是：外接管与抽油管连接，游动阀设置在外接管内并与抽油杆连接，游动阀上形成有第一容置腔，第一容置腔的侧壁上开设有与外侧连通的第一过流孔，第一容置腔的底部开设有第二过流孔，第二过流孔的上方放置有第一阀球，在柱塞套内形成有第一导流腔，游动阀的下部外壁与第一导流腔的内壁紧密贴合，柱塞套与外接管之间形成有第二导流腔，第二导流腔的底部与沉砂筒的容砂腔连通，在柱塞套的底部设置有第一固定阀，第一固定阀的上方设置有第二固定阀，第一导流腔通过第二固定阀可与第二导流腔连通，第一导流腔通过第一固定阀可与下方的滤砂管连通，在产出液含砂较高的情况下，当抽油杆上行时，第一固定阀打开，游动阀和第二固定阀关闭，大部分产出液进入第一导流腔内；当抽油杆下行时，第一固定阀关闭，游动阀和第二固定阀打开，沉降后的小部分产出液通过第二固定阀进入第二导流腔中，其产出液中的细砂落入容砂腔内，从而对产出液中的细砂起到充分收集的作用，能够避免小部分不能排出地面的细砂下落堵塞泵筒、抽油管柱或造成抽油泵损坏，保证抽油泵长期处于正常工作状态，延长抽油泵的使用寿命，大大降低产出液中的细砂对采油设备的不良影响。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明排砂抽油泵的正视截面图。

图2：为本发明排砂抽油泵中游动阀总成的正视截面图。

图3：为图2中a-a位置的截面图。

图4：为本发明排砂抽油泵中固定阀总成的正视截面图。

图5：为图4中b-b位置的截面图。

图6：为图4中c-c位置的截面图。

图7：为本发明排砂抽油泵中沉砂筒的正式截面图。

图8：为图7中d-d位置的截面图。

图9：为本发明排砂抽油泵中游动阀总成上行时的工作状态图。

图10：为本发明排砂抽油泵中游动阀总成下行时的工作状态图。

本发明中的附图标号：1、外接管；101、第二导流腔；2、下部泵筒；3、滤砂管；301、滤孔；302、容液腔室；4、上部泵筒；5、游动阀总成；501、游动阀帽；5011、第一过流孔；502、第一阀球；503、第一容置腔；504、空心柱塞；505、游动阀座；6、固定阀总成；601、柱塞套；6011、第一导流腔；602、第一固定阀；6021、第二容置腔；603、第二固定阀；6031、进液口；6032、第三容置腔；6033、出液口；604、第二阀球；605、第三阀球；606、第二阀座；607、第一阀座；7、抽油杆；8、沉砂筒；801、容砂腔；802、沉砂口；9、连接套；901、第五过流孔。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图8所示，本发明提供了一种排砂抽油泵，其设置在抽油管下方，该排砂抽油泵，包括：外接管1、游动阀总成5、固定阀总成6、沉砂筒8和滤砂管3，外接管1的顶部与抽油管的底部连接，游动阀总成5和固定阀总成6均设置在外接管1的内部，游动阀总成5包括游动阀和第一阀球502，游动阀的顶部中心位置与抽油杆7的底端连接，游动阀的上部形成有第一容置腔503，第一容置腔503的侧壁上开设有多个第一过流孔5011，通过第一过流孔5011以使第一容置腔503与游动阀的外侧连通，第一容置腔503的底部的中心位置开设有第二过流孔，第一阀球502能上、下移动的设置在第一容置腔503内，且位于第二过流孔的上方，第二过流孔的直径小于第一阀球502的直径。固定阀总成6包括柱塞套601、第一固定阀602、第二固定阀603、第二阀球604和第三阀球605，柱塞套601内形成有第一导流腔6011，游动阀的下部位于第一导流腔6011内，且游动阀的外壁与第一导流腔6011的内壁紧密贴合，柱塞套601与外接管1之间形成有第二导流腔101，第一固定阀602包括设置在柱塞套601底部的第一阀座607，第一阀座607上方形成有第二容置腔6021，第一阀座607的中心位置开设有与第二容置腔6021连通的第三过流孔，第二阀球604能上、下移动的设置于第二容置腔6021内的第三过流孔的上方，第三过流孔的直径小于第二阀球604的直径，第二固定阀603设置在第一固定阀602的上方且位于柱塞套601的内部，第二固定阀603内形成有与第二导流腔101连通的第三容置腔6032，第三容置腔6032顶部开设有贯通柱塞套601的侧壁并与第二导流腔101连通的出液口6033，第三容置腔6032的底部开设有进液口6031，进液口6031的直径小于第二阀球604的直径，第二阀球604能上、下移动的嵌设在第三过流孔与进液口6031之间，进液口6031上方的第三容置腔6032内设置有第二阀座606，第二阀座606的中心位置开设有第四过流孔，第三阀球605能上、下移动的设置于第三容置腔6032内的第四过流孔的上方，第四过流孔的直径小于第三阀球605的直径。沉砂筒8位于固定阀总成6的下方，沉砂筒8的内部形成有容砂腔801，容砂腔801与第二导流腔101连通，滤砂管3的顶部与外接管1的底部连接，滤砂管3的内部形成有容液腔室，滤砂管3的管壁上开设有多个滤孔301，滤砂管3的内部与第三过流孔连通。在抽油杆7带动本发明工作过程中，在产出液含砂较高的情况下，当抽油杆7上行时，第一固定阀602打开，游动阀和第二固定阀603关闭，大部分产出液进入第一导流腔6011内；当抽油杆7下行时，第一固定阀602关闭，游动阀和第二固定阀603打开，沉降后的小部分产出液通过第二固定阀603进入第二导流腔101中，其产出液中的细砂落入容砂腔801内，从而对产出液中的细砂起到充分收集的作用，能够避免小部分不能排出地面的细砂下落堵塞泵筒、抽油管柱或造成抽油泵损坏，保证抽油泵长期处于正常工作状态，延长抽油泵的使用寿命，大大降低产出液中的细砂对采油设备的不良影响。

具体的，多个滤孔301在滤砂管3的管壁上沿其周向均匀排布，保证足量的产出液能够进入滤砂管3内。

具体的，第一阀球502、第二阀球604和第三阀球605可采用但不限于不锈钢材料，第二阀球604的直径大于第三阀球605的直径。

如图2所示，游动阀包括游动阀帽501、游动阀座505和空心柱塞504，游动阀帽501的底部与游动阀座505的顶部连接，第一容置腔503位于游动阀帽501与游动阀座505之间，多个第一过流孔5011开设在游动阀帽501的侧壁上，空心柱塞504的顶部与游动阀座505的底部连接，空心柱塞504的外壁与第一导流腔6011的上部内壁紧密贴合，避免产出液从空心柱塞504与柱塞套601之间渗出。

如图2所示，空心柱塞504为沿竖直方向设置的圆筒状结构，空心柱塞504的底部开口，以使空心柱塞504的内部与第一导流腔6011连通，空心柱塞504的顶部内壁设置有内螺纹，游动阀座505的底部外壁设置有外螺纹，空心柱塞504的顶部内壁与游动阀座505的底部外壁之间通过外螺纹与内螺纹配合连接。

如图3所示，第一过流孔5011的数量为四个，四个第一过流孔5011沿游动阀帽501的周向均匀排布。

如图4所示，柱塞套601通过连接套9固定在外接管1的内部，连接套9套设在柱塞套601的外侧，连接套9的内壁上设置有内螺纹，柱塞套601的外壁上设置有外螺纹，连接套9的内壁与柱塞套601的外壁之间通过内螺纹与外螺纹配合螺纹连接；连接套9的外壁上设置有外螺纹，外接管1的内壁上设置有内螺纹，连接套9的外壁与外接管1的内壁之间通过外螺纹与内螺纹配合连接，连接套9的上开设有与第二导流腔101连通的多个第五过流孔901，第二导流腔101连通第五过流孔901与连接套9的上方连通，以使第二导流腔101与固定阀总成6的上方空间连通，进入第二导流腔101中的产出液通过各第五过流孔901进入固定阀总成6的上方空间，最终排出至地面。

如图5所示，多个第五过流孔901沿连接套9的周向均匀排布。

如图7所示，沉砂筒8的顶部开设有沉砂口802，沉砂口802与第二导流腔101连通。

具体的，如图6和图8所示，第二导流腔101底部的环形截面上开设有与沉砂口802配合导通的透孔。

如图4所示，第二固定阀603为倒置的“l”形筒状结构，第二固定阀603的顶部外缘连接在柱塞套601与第一固定阀602之间，出液口6033开设在第二固定阀603的顶部，第三容置腔6032通过出液口6033与第二导流腔101连通，出液口6033的直径小于第三阀球605的直径，既能保证第三阀球605上移时第二固定阀603处于打开状态，又能够对第三阀球605起到限位作用，避免第三阀球605从出液口6033掉落。

具体的，如图4所示，进液口6031为向下方逐渐扩大的喇叭口，既能够保证第二阀球604上移时第一固定阀602处于打开状态，又能够使第二阀球604的外壁与进液口6031的内壁紧密贴合，保证第二固定阀603始终处于闭合状态。

具体的，第二固定阀603的顶部外缘与柱塞套601和第一固定阀602之间的连接方式均为焊接。

如图1所示，外接管1与抽油管之间设置有上部泵筒4，上部泵筒4的底部与外接管1的顶部连接，上部泵筒4的顶部与抽油管的底部连接。

具体的，上部泵筒4为沿竖直方向设置的圆筒状结构，上部泵筒4的底部内壁上设置有内螺纹，外接管1的顶部外壁上设置有外螺纹，上部泵筒4的底部内壁与外接管1的顶部外壁之间通过内螺纹与外螺纹配合连接，上部泵筒4的顶部与抽油管的底端之间通过螺纹连接。

如图1所示，外接管1与滤砂管3之间设置有下部泵筒2，下部泵筒2的顶部与外接管1的底部连接，下部泵筒2的底部与滤砂管3的顶部连接，沉砂筒8位于下部泵筒2内。

如图1所示，下部泵筒2为沿竖直方向设置有圆筒状结构，下部泵筒2的顶部外壁设置有外螺纹，外接管1的底部内壁设置有内螺纹，下部泵筒2的顶部外壁与外接管1的底部内壁之间通过外螺纹与内螺纹配合连接，下部泵筒2与滤砂管3之间通过螺纹连接。

该排砂抽油泵的工作过程为：

地层产出液携带部分小颗粒地层砂通过滤孔301进入滤砂管3的容液腔室302内；

当抽油杆7带动游动阀总成5上行时，如图9所示，第一阀球502在上方液体的压力作用下压紧在游动阀上，并对第二过流孔进行封堵，游动阀总成5下方的液体压力降低，第二阀球604被下方液体顶开，第二阀球604上移并与第三阀球605一起对第四过流孔进行封堵，固定阀总成6下方的产出液携带的地层砂经第二固定阀603进入第一导流腔6011以及空心柱塞504内，由于第二固定阀603关闭，没有产出液进入第二导流腔101内，在此过程中，地层砂随产出液流动时，在其自身重力作用下，不断沉降，在第一导流腔6011内，上层产出液中含地层砂较少，下层产出液中含地层砂较多；

当抽油杆7带动游动阀总成5下行时，如图10所示，第一阀球502和第三阀球605在下方液体的压力作用被顶开，第二阀球604对第四过流孔进行封堵，第二固定阀603打开，第一导流腔6011内含地层砂较少的上层产出液经空心柱塞504进入第一容置腔503内，并通过第一过流孔5011进入上部泵筒4内，最终排出地面；第一导流腔6011内含地层砂较多的下层产出液经第二固定阀603的第三容置腔6032进入第二导流腔101内，并通过第二导流腔101的下部进入到沉砂筒8的容砂腔801内进行收集，在此过程中，地层砂随产出液流动过程中仍在沉降，大部分地层砂在第二导流腔101内沉降，进入沉砂筒8后会有少部分地层砂随产出液依次经第二导流腔101和第五过流孔901上行进入上部泵筒4内，最终排出地面。

经抽油杆7带动游动阀总成5经过上行和下行一次为本发明排砂抽油泵的一个冲程结束。

本发明排砂抽油泵的特点及优点是：外接管1与抽油管连接，游动阀设置在外接管1内并与抽油杆7连接，游动阀上形成有第一容置腔503，第一容置腔503的侧壁上开设有与外侧连通的第一过流孔5011，第一容置腔503的底部开设有第二过流孔，第二过流孔的上方放置有第一阀球502，在柱塞套601内形成有第一导流腔6011，游动阀的下部外壁与第一导流腔6011的内壁紧密贴合，柱塞套601与外接管1之间形成有第二导流腔101，第二导流腔101的底部与沉砂筒8的容砂腔801连通，在柱塞套601的底部设置有第一固定阀602，第一固定阀602的上方设置有第二固定阀603，第一导流腔6011通过第二固定阀603可与第二导流腔101连通，第一导流腔6011通过第一固定阀602可与下方的滤砂管3连通，在产出液含砂较高的情况下，当抽油杆7上行时，第一固定阀602打开，游动阀和第二固定阀603关闭，大部分产出液进入第一导流腔6011内；当抽油杆7下行时，第一固定阀602关闭，游动阀和第二固定阀603打开，沉降后的小部分产出液通过第二固定阀603进入第二导流腔101中，其产出液中的细砂落入容砂腔801内，从而对产出液中的细砂起到充分收集的作用，能够避免小部分不能排出地面的细砂下落堵塞泵筒、抽油管柱或造成抽油泵损坏，保证抽油泵长期处于正常工作状态，延长抽油泵的使用寿命，大大降低产出液中的细砂对采油设备的不良影响。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。