一种井下三级柱塞抽油泵及工作方法与流程

本发明涉及油田油气举升设备，尤其是一种井下三级柱塞抽油泵及工作方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、目前，液驱无杆排水采气成套装备作为一种新的生产工艺已在油田应用，现有技术中有中国专利cn211692416u一种液驱无杆排水采气装置及二位四通换向阀，即动力液通过压力控制，通过2个不同的流道反复切换进入，驱动井下柱塞泵做上下往复运动，以达到油气举升的目的。

3、现有技术使用的柱塞泵为两级串联，只有一个大柱塞和小柱塞，大柱塞为动力柱塞，小柱塞为排采柱塞，上行程时，动力柱塞与排采柱塞的截面差决定地面动力设备所需提供的动力压力大小，截面差越大，地面所需提供的动力压力越小，系统稳定性越好。而柱塞泵的排量与排采柱塞的截面积有关，截面积越大，排量越大。正常情况下，我们所希望的是地面提供较小的动力压力能够达到的排量越大越好，发明人发现，受限于套管的尺寸，柱塞截面积不能无限制的大，当动力柱塞截面积确定后，排采柱塞的截面积无法同时满足这两个要求，从而影响到柱塞泵的稳定性或者排量；

4、另外，现有的柱塞泵只有单程(上行程)有产出液，下行程整个过程是没有产出液的，从而导致柱塞泵的排量与效率都较低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种井下三级柱塞抽油泵，使用动力柱塞与密封柱塞的截面差来调节地面所需的动力压力，排采柱塞只具备排采功能，并能实现双程产液，提高抽油泵的排量与效率。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、一种井下三级柱塞抽油泵，包括依次连接的外套筒和外筒，外套筒可与地面动力设备连接，外套筒内设置动力柱塞，动力柱塞可往复运动，外筒内设置排采柱塞，动力柱塞与第一游动阀连接，排采柱塞与第二游动阀连接，第一游动阀与第二游动阀之间设置密封柱塞，密封柱塞穿过外套筒和外筒的连接处设置，密封柱塞的截面积小于动力柱塞、排采柱塞的截面积；

4、动力柱塞的顶端设置第一动力泵腔，密封柱塞环向设置与外界相通的第二动力泵腔，第二游动阀的上方、密封柱塞与动力泵筒之间的环形空间设置第一排采泵腔，排采柱塞内设置第二排采泵腔。

5、如上所述的三级柱塞抽油泵，动力柱塞、密封柱塞和排采柱塞串联连接，使地面所需提供的动力压力只与动力柱塞与密封柱塞的截面差有关，在动力柱塞截面积一定的情况下，减小密封柱塞的截面积，保证动力柱塞与密封柱塞的截面差足够大，使地面动力设备所需提供的动力压力变小，从而保证设备的稳定性；而且排采柱塞只具备排采功能，不受其他因素的影响，所以排采柱塞的截面积可以增大，以增大排量，保证三级柱塞泵的排量和效率。

6、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述外套筒和外筒通过连接头连接，外套筒内设置动力泵筒，外套管超出动力泵筒设置，外套筒与动力泵筒之间形成第一通道，所述第一游动阀设于动力泵筒内，动力泵筒通过进液接头与密封泵筒连接，所述密封柱塞的顶端与第一游动阀连接，密封柱塞穿过进液接头、密封泵筒、连接头后到所述第二游动阀的上方，动力泵筒内在第一游动阀的上方设置所述的动力柱塞，动力柱塞顶端设置第一堵头；

7、动力液通过第一通道、进液接头进入所述的第二动力泵腔，第二动力泵腔为第一游动阀下部、密封柱塞与动力泵筒形成的环形空间。

8、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述第二游动阀与第一分流接头连接，外筒内设置排采泵筒，排采泵筒位于所述排采柱塞和部分密封柱塞的环向，第二游动阀的上方、密封柱塞与动力泵筒之间的环形空间设置所述的第一排采泵腔，排采泵筒的内径大于密封柱塞的外径，排采泵筒的内径与排采柱塞的外径相适配；

9、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述排采柱塞的一端与所述的第一分流接头连接，另一端与第三游动阀连接，外筒与排采泵筒之间形成第二通道，第二通道与所述的第一排采泵腔相通，排采泵筒远离第二游动阀的一端设置第一固定阀，外筒远离外套筒的一端与进液口外筒连接，进液口外筒内设置第二固定阀，第一固定阀与第二固定阀通过第二分流接头连接，进液口外筒与第二固定阀之间设置第三通道；

10、排采泵筒内第三游动阀与第一固定阀之间的空间为所述的第二排采泵腔，第二排采泵腔通过第一固定阀、第二分流接头可与第三通道连通。

11、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述密封柱塞通过分流接头连接筒与所述的第一分流接头连接，所述第二游动阀位于分流接头连接筒内侧，分流接头连接筒与所述排采泵筒之间的空间为第四通道，第四通道与所述的第一排采泵腔连通，第二游动阀与分流接头连接筒之间的空间为第五通道，第五通道与密封柱塞内孔连通，第二排采泵腔内的液体依次通过第三游动阀、排采柱塞内孔、第一分流接头、第五通道、密封柱塞内孔、第一游动阀和动力柱塞进入第一动力泵腔。

12、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述第一分流接头设置第六通道和第七通道，第一分流接头的第六通道连通第四通道和所述的第二游动阀，使得第一排采泵腔内的产出液可通过第四通道、第二游动阀后进入密封柱塞内孔；

13、第七通道连通排采柱塞内孔与所述的第五通道，使得第二排采泵腔内的产出液通过排采柱塞内孔、第五通道流向密封柱塞内孔。

14、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述进液接头具有与所述第二动力泵腔连通的进液接头内孔，进液接头内孔的内径小于所述动力泵筒的内径；

15、进液接头环向设置若干与进液通道连通的进液口，进液口的设置使得进入第一通道的动力液可进入第二动力泵腔，或者第二动力泵腔内的乏动力液液体通过进液口流向第一通道；

16、所述密封泵筒的一端与进液接头螺纹连接，密封泵筒的另一端与所述连接头螺纹连接。

17、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述第二分流接头设置第八通道和第九通道，第八通道连通所述的第三通道与所述的第一固定阀，第九通道连通所述的固定阀与第二固定阀；第八通道的设置使得井底的液体通过第三通道、第八通道、第一固定阀流向第二排采泵腔；第九通道的设置使得井底的液体通过第二固定阀、第九通道流向第二通道；

18、第二分流接头同所述第二固定阀连接一侧的外径小于第二分流接头另一侧的外径。

19、如上所述的一种井下三级柱塞抽油泵，所述第一固定阀包括第一固定阀罩，第一固定阀罩支撑第一固定阀芯，第一固定阀罩通过阀罩接头与所述的第二固定阀连接，阀罩接头具有阀罩接头开孔，阀罩接头开孔与所述的第八通道连通；

20、所述第二固定阀包括第二固定阀罩，第二固定阀罩支撑第二固定阀芯，第二固定阀罩与所述的第二分流接头连接，第二固定阀罩与固定阀接头连接。

21、第二方面，本发明提供了一种井下三级柱塞抽油泵的工作方法，包括如下内容：

22、上行程时：三级柱塞抽油泵处于下死点位置，动力液经地面压力设备增压后进入第二动力泵腔，此时，动力液压力作用在动力柱塞与密封柱塞的截面差上，产生向上的作用力，当该作用力大于作用在三级柱塞抽油泵向下的作用力时，动力柱塞开始向上运动，同时，排采柱塞也向上运动，第一排采泵腔变小，腔内压力变大，当第一排采泵腔内压力大于第二游动阀以上的液柱压力时，第二游动阀打开，第一排采泵腔内的液体通过第一分流接头进入第二游动阀，经过密封柱塞内孔、第一游动阀、动力柱塞内孔，流向第一动力泵腔，完成第一排采泵腔的产液过程；

23、下行程时：三级柱塞抽油泵处于上死点时，动力液进入第一动力泵腔，动力液压力作用在动力柱塞截面上，产生向下的作用力，当该作用力大于整体向上的作用力时，动力柱塞开始向下运动，同时，排采柱塞也向下运动，第二排采泵腔体积变小，腔内压力变大，当第二排采泵腔的腔内压力大于第三游动阀以上的液柱压力时，第三游动阀打开，第二排采泵腔内的液体通过第三游动阀进入排采柱塞内孔，依次经过第一分流接头、密封柱塞内孔、第一游动阀、动力柱塞内孔，流向第一动力泵腔，完成第二排采泵腔的产液过程。

24、上述本发明的有益效果如下：

25、1)本发明通过三级柱塞抽油泵的设置，动力柱塞、密封柱塞和排采柱塞串联连接，使地面所需提供的动力压力只与动力柱塞与密封柱塞的截面差有关，在动力柱塞截面积一定的情况下，减小密封柱塞的截面积，保证动力柱塞与密封柱塞的截面差足够大，使地面动力设备所需提供的动力压力变小，从而保证设备的稳定性。

26、2)本发明排采泵筒内设置排采柱塞，排采柱塞可连通密封柱塞内孔与第二排采泵腔，排采柱塞只具备排采功能，不受其他因素的影响，密封柱塞截面变小，排采柱塞的截面积可以增大，以增大排量，保证三级柱塞泵的排量和效率。

27、3)本发明整体结构的设置，结构设置合理，并设置了第一分流接头、第二分流接头、第一固定阀、第二固定阀和多个游动阀，在排采柱塞截面积不变的情况下，实现双程产液，即上、下行程都有产出液，进一步提高了抽油泵的排量与效率。