管式抽油泵的制作方法

本公开属于油田开发设备领域，特别涉及一种管式抽油泵。

背景技术：

有杆泵采油系统中，抽油装置一般包括地面驱动设备即游梁式抽油机、安装在油管柱下部的管式抽油泵以及抽油杆柱，其中抽油杆柱用于把地面设备的运动和动力传递给井下管式抽油泵，通过管式抽油泵将油层产液抽汲至地面。

在油田的机械采油中，使用时，通过油管将管式抽油泵下放至油井动液面以下，以实现对油井内液体的泵送。

然而，随着油田的中后期开发，地层能量不断下降，油井动液面随之降低，进而致使泵效也随之下降。开发生产单位为提高泵效，大多采取加深泵挂的措施，但随着泵挂深度的大幅加深，地面抽油机游梁悬点负荷也大幅度增加，甚至不得不更换更大的地面抽油机机型，这最终导致了运行能耗加大，增加了生产运行成本，降低了经济效益。

技术实现要素：

本公开实施例提供了一种管式抽油泵，可以在不增加地面游梁抽油机悬点载荷、不增加能耗的情况下对油井内原油进行抽汲。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种管式抽油泵，所述管式抽油泵包括柱塞组件和泵筒组件，

所述柱塞组件包括第一柱塞、第二柱塞及游动阀，所述第一柱塞的内径小于所述第二柱塞的内径，所述第一柱塞的底部同轴插装在所述第二柱塞的顶部内，且所述第一柱塞与第二柱塞内部相通，所述游动阀装设在所述第二柱塞的底端上；

所述泵筒组件包括密封筒、泵筒、中间筒及固定阀，所述密封筒同轴密封套装在所述第一柱塞的外部，所述中间筒的顶部套装在所述密封筒的底部，所述中间筒的底部套装在所述泵筒的顶部，所述泵筒的中部密封同轴套装在所述第二柱塞的外部，所述密封筒的底端面、所述中间筒的内壁、所述泵筒的内壁、所述第一柱塞的外壁和所述第二柱塞的顶端面形成环空腔，所述中间筒上设有与所述环空腔连通的通孔，所述固定阀安装在所述泵筒的底端上。

在本公开的一种实现方式中，所述柱塞组件还包括连接接头，所述连接接头的两端分别连接在所述第一柱塞及所述第二柱塞之间，所述连接接头和所述第一柱塞同轴布置，且所述连接接头内部与所述第一柱塞及所述第二柱塞内部相通。

在本公开的另一种实现方式中，所述连接接头的顶部套装在所述第一柱塞的底部，所述连接接头的外壁设有外凸缘，所述第二柱塞的顶部套装在所述连接接头的底部，且所述第二柱塞的顶端面与所述外凸缘的一侧面相抵，所述密封筒的底端面、所述中间筒的内壁、所述泵筒的内壁、所述第一柱塞的外壁和所述外凸缘的另一侧面形成所述环空腔。

在本公开的又一种实现方式中，所述连接接头的内径与所述第一柱塞的内径相同，所述外凸缘的外径与所述第二柱塞的外径相同。

在本公开的又一种实现方式中，所述第一柱塞侧壁上靠近底部的位置设有环形的安装槽，所述安装槽与所述第一柱塞同轴布置，所述连接接头的顶部螺纹装设在安装槽内，所述连接接头的底部螺纹插装在所述第二柱塞的顶部内。

在本公开的又一种实现方式中，所述第一柱塞的长度大于所述第二柱塞的长度。

在本公开的又一种实现方式中，所述柱塞组件还包括抽油杆接头，所述抽油杆接头装设在所述第一柱塞的顶端上，所述抽油杆接头内部与所述第一柱塞内部相通。

在本公开的又一种实现方式中，所述抽油杆接头的侧壁上设有多个出液槽，每个所述出液槽均与所述抽油杆接头内部相通，各所述出液槽均匀周向分布在所述抽油杆接头上。

在本公开的又一种实现方式中，所述泵筒组件还包括第一油管接头，所述第一油管接头套装在所述密封筒的顶部。

在本公开的又一种实现方式中，所述泵筒组件还包括第二油管接头，所述第二油管接头套装在所述泵筒的底部，所述固定阀装设在所述第二油管接头内部。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过本公开实施例提供的管式抽油泵在对油井进行抽汲作业时，由于该管式抽油泵中的柱塞组件包括第一柱塞及第二柱塞及游动阀，泵筒组件包括密封筒、泵筒、中间筒及固定阀，当抽油杆带动第一柱塞及第二柱塞下行时，密封筒、中间筒和泵筒保持静止，第一柱塞及第二柱塞对游动阀与固定阀之间形成的腔体内部的油液加压，当该腔体内部的油压增加到大于该抽油泵沉没压力时，固定阀关闭，当该腔体内部的油压高于第二柱塞以上的液柱压力时，游动阀打开，第二柱塞下面的油液经过游动阀进入到第二柱塞、第一柱塞，并最终进入第一柱塞顶端的油管之中，使得该抽油泵排出油液。与此同时，环空腔连通的动液面中的油液也会经过通孔不断进入到环空腔内，使得环空腔内的油压与动液面的油压相同。

当抽油杆带动第一柱塞及第二柱塞上行时，游动阀在第二柱塞内部的液柱压力的作用下关闭，游动阀与固定阀之间形成的腔体容积增大，压力降低，固定阀在其上下压差作用下打开，地层中原油液进入游动阀与固定阀之间形成的腔体内，与此同时，环空腔内的油液也会从通孔中不断流出。由于第一柱塞的内径小于第二柱塞的内径，所以第二柱塞与第一柱塞之间的连接处会产生一个受力面，该受力面的上部为环空腔的底端，受力面的下部为第一柱塞与第二柱塞的内部连接处。所以，受力面的上部会受到一个与动液面相同的压强，受力面的下部会受到一个与第二柱塞以上的液柱相同的压强。而由于第二柱塞以上的液柱压强大于动液面的压强，所以受力面在抽油杆上行时，会产生一个向上的作用力，以辅助抽油杆上行。也就是说，可以降低抽油机游梁悬点负荷，即能够在不使用大型抽油机的情况下加深泵挂，进而提高生产效益，降低成本。本实施例中的管式抽油泵结构简单，即可以在不增加生产成本的前提下加深泵挂，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的管式抽油泵的半剖视图。

图中各符号表示含义如下：

1、柱塞组件；11、第一柱塞；111、安装槽；12、第二柱塞；13、游动阀；14、抽油杆接头；141、出液槽；15、连接接头；151、外凸缘；

2、泵筒组件；21、密封筒；22、泵筒；23、中间筒；230、环空腔；231、通孔；24、固定阀；25、第一油管接头；26、第二油管接头。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

本公开实施例提供了一种管式抽油泵，如图1所示，管式抽油泵包括柱塞组件1和泵筒组件2，柱塞组件1包括第一柱塞11、第二柱塞12及游动阀13，第一柱塞11的内径小于第二柱塞12的内径，第一柱塞11的底部同轴插装在第二柱塞12的顶部内，且第一柱塞11与第二柱塞12内部相通，游动阀13装设在第二柱塞12的底端上。

泵筒组件2包括密封筒21、泵筒22、中间筒23及固定阀24，密封筒21同轴密封套装在第一柱塞11的外部，中间筒23的顶部套装在密封筒21的底部，中间筒23的底部套装在泵筒22的顶部，泵筒22的中部密封同轴套装在第二柱塞12的外部，密封筒21的底端面、中间筒23的内壁、泵筒22的内壁、第一柱塞11的外壁、第二柱塞12的顶端面形成环空腔230，中间筒23上设有与环空腔230连通的通孔231，固定阀24安装在泵筒22的底端上。

通过本公开实施例提供的管式抽油泵在对油井进行抽汲作业时，由于该管式抽油泵中的柱塞组件包括第一柱塞及第二柱塞及游动阀，泵筒组件包括密封筒、泵筒、中间筒及固定阀，当抽油杆带动第一柱塞及第二柱塞下行时，密封筒、中间筒和泵筒保持静止，第一柱塞及第二柱塞对游动阀与固定阀之间形成的腔体内部的油液加压，当该腔体内部的油压增加到大于该抽油泵沉没压力时，固定阀关闭，当该腔体内部的油压高于第二柱塞以上的液柱压力时，游动阀打开，第二柱塞下面的油液经过游动阀进入到第二柱塞、第一柱塞，并最终进入第一柱塞顶端的油管之中，使得该抽油泵排出油液。与此同时，环空腔连通的动液面中的油液也会经过通孔不断进入到环空腔内，使得环空腔内的油压与动液面的油压相同。

当抽油杆带动第一柱塞及第二柱塞上行时，游动阀在第二柱塞内部的液柱压力的作用下关闭，游动阀与固定阀之间形成的腔体容积增大，压力降低，固定阀在其上下压差作用下打开，地层中原油液进入游动阀与固定阀之间形成的腔体内，与此同时，环空腔内的油液也会从通孔中不断流出。由于第一柱塞的内径小于第二柱塞的内径，所以第二柱塞与第一柱塞之间的连接处会产生一个受力面，该受力面的上部为环空腔的底端，受力面的下部为第一柱塞与第二柱塞的内部连接处。所以，受力面的上部会受到一个与动液面相同的压强，受力面的下部会受到一个与第二柱塞以上的液柱相同的压强。而由于第二柱塞以上的液柱压强大于动液面的压强，所以受力面在抽油杆上行时，会产生一个向上的作用力，以辅助抽油杆上行。也就是说，可以降低抽油机游梁悬点负荷，即能够在不使用大型抽油机的情况下加深泵挂，进而提高生产效益，降低成本。本实施例中的管式抽油泵结构简单，即可以在不增加生产成本的前提下加深泵挂，提高生产效率。

需要说明的是，受力面在抽油杆上行时产生的一个向上推力可以通过以下公式进行计算：f＝(p第二柱塞内液柱压强-p环空腔压强)×(s第二柱塞截面-s第一柱塞截面)。其中，p第二柱塞内液柱压强即为第二柱塞底端以上液柱的液体压强，可以根据液体压强公式进行计算，p环空腔压强即为环空腔中的压强，可以根据该抽油泵下放在油井的具体位置，结合液体压强公式进行计算。s第二柱塞截面即为第二柱塞的横截面面积，s第一柱塞截面，即为第一柱塞的横截面面积。

本实施例中，该管式抽油泵在对油井进行抽汲原油时，由于油井内管柱外的动液面较低，一般在油井深度200～500米，也就是所谓的泵挂上200～500米，为实现地面抽油机减载油井不减产的目的，采用本实施例中的管式抽油泵便可形成一个以上所说的向上推力，即减载力f＝(p第二柱塞内液柱压强-p环空腔压强)×(s第二柱塞截面-s第一柱塞截面)。一般来说，该管式抽油泵在实际使用中，可达到减载负荷1.2～2.4吨，这样便可实现在不增加地面抽油机载荷的前提下，加深泵挂300～700米，或在同样载荷下，增大泵径(泵升级)的目的。

可选地，第一柱塞11的长度大于第二柱塞12的长度。

在上述实现方式中，当第一柱塞11的长度大于第二柱塞12的长度时，便可保证柱塞组件1内部吸入的原油液体形成的液柱较高，以此进一步增加第一柱塞11与第二柱塞12之间受力面处的内部压强，进而增大第一柱塞11与第二柱塞12之间受力面的向上推力。如果要进一步增加受力面处的向上推力，可以进一步增加第一柱塞11的长度。但是与此同时，也要综合考虑第一柱塞11的结构强度，所以，可以根据实际需求进行合理选择第一柱塞11与第二柱塞12之间的长度关系。

可选地，柱塞组件1还包括连接接头15，连接接头15的两端分别连接在第一柱塞11及第二柱塞12之间，连接接头15和第一柱塞11同轴布置，且连接接头15内部与第一柱塞11及第二柱塞12内部相通。

在上述实现方式中，连接接头15的设置便于将第一柱塞11及第二柱塞12简单稳固地装配在一起，且能够保证第一柱塞11与第二柱塞12内部相通，以此实现第一柱塞11与第二柱塞12之间的联动。

示例性地，连接接头15可以为变扣内通短节。

连接接头15的顶部套装在第一柱塞11的底部，连接接头15的外壁设有外凸缘151，第二柱塞12的顶部套装在连接接头15的底部，且第二柱塞12的顶端面与外凸缘151的一侧面相抵，密封筒21的底端面、中间筒23的内壁、泵筒22的内壁、第一柱塞11的外壁和外凸缘151的另一侧面形成环空腔230。

在上述实现方式中，由于连接接头15上设有外凸缘151，可以使得连接接头15能够实现变径连接，方便对内径外径均不相同的第一柱塞11与第二柱塞12之间的连接，同时外凸缘151的设置可以使得第一柱塞11与第二柱塞12之间受力面的外部承受的动液面的压力转移至外凸缘151的顶部，也就是说，外凸缘151的顶部为受力面的一侧。

可选地，连接接头15的内径与第一柱塞11的内径相同，外凸缘151的外径与第二柱塞12的外径相同。

在上述实现方式中，连接接头15的内径与第一柱塞11的内径相同，外凸缘151的外径与第二柱塞12的外径相同，这样可以使得第一柱塞11与第二柱塞12连接处形成内外不同的受力面，即受力面外侧顶部承受动液面的压力，受力面内侧承受第二柱塞12以上液柱的压力。由此，在该抽油泵的第一柱塞11与第二柱塞12随着抽油杆上行时，受到油液柱压力作用，受力面内侧便会产生一个向上的推力，该推力为液柱压力的大小，而受力面外侧由于与环空腔连通，所以受力面外侧会产生一个向下的压力，而由于液柱压力大于环空腔内部的液体压强，所以在内受力面内侧处便会产生一个向上的推力，进而实现该抽油泵在不增加地面抽油机载荷的前提下加深泵挂。

可选地，第一柱塞11侧壁上靠近底部的位置设有环形的安装槽111，安装槽111与第一柱塞11同轴布置，连接接头15的顶部螺纹装设在安装槽111内，连接接头15的底部螺纹插装在第二柱塞12的顶部内。

在上述实现方式中，由于环形安装槽111的设置，便于连接接头15能够螺纹套装在第一柱塞11的底端，同时结合外凸缘151的设置，便于第二柱塞12连接在连接接头15上。

示例性地，第一柱塞11内部为光滑通管，顶端及底端分别设置有外螺纹，第一柱塞11的外壁为高光洁度，并且与密封筒21间隙配合的机械密封。第二柱塞12顶端、底端均设有内螺纹，其余内部为光滑通管，第二柱塞12外壁为高光洁度，并且与泵筒22的内壁呈间隙配合的机械密封。

可选地，柱塞组件1还包括抽油杆接头14，抽油杆接头14装设在第一柱塞11的顶端上，抽油杆接头14内部与第一柱塞11内部相通。

在上述实现方式中，抽油杆接头14用于将第一柱塞11的顶端与抽油杆柱连接在一起，进而实现第一柱塞11能够跟随抽油杆柱进行上下移动，方便对原油的抽吸。

可选地，抽油杆接头14的侧壁上设有多个出液槽141，每个出液槽141均与抽油杆接头14内部相通，各出液槽141均匀周向分布在抽油杆接头14上。

在上述实现方式中，出液槽141用于将第一柱塞11内部吸取的原油液体流出至抽油杆接头14外部的油管之中。

示例性地，各出液槽141为长条状，各出液槽141的长度方向与抽油杆接头14的轴线平行。

示例性地，出液槽141可以为三个，三个出液槽141沿抽油杆接头14周向均匀分部在抽油杆接头14的侧壁上。可以理解，出液槽141的数量也可以为其他数量，本实施例对此不做限制。

示例性地，中间筒23的两端设有内螺纹，中间筒23的两端螺纹装配在密封筒21及泵筒22的外部。

在上述实现方式中，中间筒23两端设有内螺纹可以方便地与密封筒21及泵筒22进行连接，同时也便于形成环空腔230。

可选地，泵筒组件2还包括第一油管接头25，第一油管接头25套装在密封筒21的顶部。

在上述实现方式中，第一油管接头25的设置便于在密封筒21的顶部连接油管，同时便于油管套在抽油杆接头14的外部，以使得抽油杆接头14中流出的原油液进入油管之中，并最终方便原油液通过油管提取在地面上。

示例性地，第一油管接头25可以为一个外光内通的2-7/8平式油管接箍，该第一油管接头25两端设有内螺纹，其中第一油管接头25的一端通过内螺纹连接在密封筒21上，第一油管接头25的另一端通过内螺纹连接在油管上。

可选地，泵筒组件2还包括第二油管接头26，第二油管接头26套装在泵筒22的底部，固定阀24装设在第二油管接头26内部。

在上述实现方式中，第二油管接头26的设置便于在泵筒22的底部上连接尾管，同时也便于将固定阀24装设在第二油管接头26的内部。

示例性地，第二油管接头26可以为两端口径不一的通管，第二油管接头26的内部设有与固定阀24匹配的内螺纹，第二油管接头26靠近泵筒的一端口径大于另一端的口径，第二油管接头26靠近泵筒的一端内部设有与泵筒22相配合的内螺纹，第二油管接头26远离泵筒的一端外部设有内螺纹。

示例性地，游动阀13可以为单流阀，该游动阀13包括阀罩、阀座、阀球及引流头，其中阀罩外设有与第二柱塞12的底部连接的螺纹，阀罩螺纹装配在第二柱塞12内，阀座装设在阀罩内部的底部，阀球装设在阀座上，引流头装设在阀罩顶部处。

在上述实现方式中，游动阀13为单流阀可以保证该管式抽油泵内原油液的流向只能从第二柱塞12的第二端流向第二柱塞12的第一端，而不能反过来进行流动。

当抽油杆带动第一柱塞及第二柱塞向上运动时，游动阀受到第二柱塞内液柱压力而关闭，当抽油杆带动第一柱塞及第二柱塞向下运动时，游动阀与固定阀之间的腔体油压增大，当增大到大于第二柱塞内液柱压力时，游动阀被顶开，第二柱塞下面的液体通过游动阀进入第二柱塞上部。

需要说明的是，本实施例中所提供的游动阀13可以为抽油泵中较为常见的游动阀，所以，游动阀的具体结构在此不再详细介绍。

示例性地，固定阀24可以为单流阀，该固定阀包括阀球、阀座及阀罩，阀罩固定装设在第二油管接头26内部，阀座装设在阀罩内部底端，阀球可活动地装设在阀座上。

在上述实现方式中，固定阀24为单流阀可以保证该管式抽油泵内原油液的流向只能从泵筒22外部流向泵筒22内部，而不能反过来进行流动。

需要说明的是，本实施例中所提供的固定阀24可以为抽油泵中较为常见的游动阀，所以，固定阀24的具体结构在此不再详细介绍。

下面介绍一下本公开实施例所提供的管式抽油泵的工作方式：

将该管式抽油泵置于油井套管中，使得油井动液面在该管式抽油管泵的进油口上方，由于该管式抽油泵中环空腔与油井动液面相通，所以该环空腔内的压力等于油井动液面处的液压；

另外，该管式抽油泵在进行抽汲原油液时，第一柱塞及第二柱塞内部充满原油液，此时，在第一柱塞与第二柱塞之间的受力面处会产生强大的液压，而该液压远远大于环空腔内的压力，此时，在第一柱塞与第二柱塞受力面上产生强大的压强差，而该压强差便可对第二柱塞产生一个向上的推力，通过该减载力即可实现在不增加地面抽油机载荷、相同泵径的前提下，加深泵挂，或在同样载荷下，增大泵径泵升级的目的，进而提高生产效益，降低成本。

以上仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。