CN116928092B - 一种用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，包括与油管连接的外壳（5），所述外壳（5）设有与套管连通的泄油孔（7）并连接泄油开关，所述泄油开关连接启动结构，所述启动结构将所述油管的液柱压力传递到所述泄压开关以打开所述泄压孔（7），使所述油管与所述套管连通；所述液柱压力消失，所述泄压开关关闭所述泄压孔（7）；解决现有地面驱动螺杆泵采油系统存在反转扭矩大、高含砂油井再启动扭矩大及无法进行反洗井的问题。

Description

一种用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置

技术领域

本发明涉及采油工程领域，尤其涉及地面驱动螺杆泵采油系统。

背景技术

目前地面驱动螺杆泵采油系统存在如下问题，第一方面，在正常生产停泵后，因油管内部的采出液高于油套环空内的液体高度，会产生“液力马达”现象，在油管内部液体回落的同时，将驱动螺杆泵进行反转，造成螺杆泵的反转扭矩快速增大，如不加以控制，将使螺杆泵地面驱动装置发生反转危险，危机地面操作人员、设备设施安全。

第二方面，油管内部采出液若含有较多杂质，当杂质随采出液通过螺杆泵回落至油套环空相同液面高度时，随着时间的积累，易将杂质堆积在螺杆泵内部，易使停泵后再启动的扭矩增大，甚至造成螺杆泵出现卡泵状况，影响螺杆泵的正常生产。

第三方面，螺杆泵上面油管发生结蜡现象，需要对螺杆泵井进行热洗（即反洗），但螺杆泵定转子采用过盈配合方式不能设置洗井通道，所以在需要进行反洗井时因无洗井通道，所以无法进行反洗井操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，以解决现有地面驱动螺杆泵采油系统存在反转扭矩大、高含砂油井再启动扭矩大及无法进行反洗井的问题。

为实现上述发明目的，所述的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，包括：

与油管连接的外壳；

所述外壳设有与套管连通的泄油孔并连接泄压开关；

所述泄油开关连接启动结构；

所述启动结构将所述油管内的液柱压力传递到所述泄压开关以打开所述泄压孔，使所述油管与所述套管连通；

所述液柱压力消失，所述泄压开关关闭所述泄压孔。

进一步地，所述泄油开关，包括：

滑套及弹性件；

所述液柱压力驱动所述启动结构压缩所述弹性件以产生轴向位移；

所述轴向位移，用于带动所述滑套打开所述泄压孔；

所述液柱压力消失，所述弹性件的回弹力驱动所述滑套回位以关闭所述泄压孔；

以及/或，

所述启动结构连接驱动机构；

所述驱动机构分别连接抽油杆及螺杆泵以向所述螺杆泵传递所述抽油杆的旋转扭矩。

进一步地，所述驱动机构，包括：

上连接杆及下连接杆；

所述上连接杆连接所述抽油杆，所述下连接杆连接所述螺杆泵；

所述上连接杆将所述旋转扭矩传递给所述下连接杆。

进一步地，所述上连接杆连接下端头；

所述下端头连接所述启动结构；

以及/或，

所述下连接杆连接上端头。

进一步地，所述下端头的结构是其上端面积小于其下端面积；

所述下端头的下端边缘形成所述启动结构；

以及/或，

所述下端头的外表面具有上沟槽结构；

所述上沟槽结构，用作螺杆泵采出液的流动通道，以增加所述采出液流经所述下端头的流通面积，减少流通阻力。

进一步地，所述下端头的形状为倒扣的碗状；

所述碗状的下端头具有连续的表面及碗沿结构；

所述碗沿结构形成所述启动结构；

所述连续的表面，用于形成连续的上沟槽结构以保证所述采出液流动的顺畅程度；

以及/或，

所述上沟槽结构为螺旋形状以减少所述采出液流动的上升阻力；

以及/或，

所述上端头与所述下端头连接。

进一步地，所述上端头表面具有下沟槽结构；

所述下沟槽结构，用作油井正常生产时采出液的流动通道，以增大单位时间内所述采出液流经所述上端头的流通量，减少流通阻力。

进一步地，所述外壳内设有上位移挡板及下位移挡板；

所述上位移挡板及所述下位移挡板分别用作所述下端头及所述上端头的上限位及下限位。

进一步地，所述上位移挡板及所述下位移挡板分别设有液流通孔；

所述液流通孔，用于增加所述采出液流经所述上位移挡板及所述下位移挡板时的流通面积，减少流通阻力。

进一步地，所述外壳内连接第二滑套；

油井采出液驱动所述第二滑套托举所述滑套以辅助所述弹性件支撑所述滑套关闭所述泄压孔。

本发明具有如下有益效果：

本发明的卸油装置，通过在与油管连接的外壳上设置泄压孔，利用该泄油孔使油管连通油套环空，并为泄压孔配备泄压开关及启动结构，然后利用该启动结构可以将油管内的液柱压力（由油管内的采出液高于油套环空内的液体高度产生）传递到泄压开关以打开泄压孔，从而将油管内的液柱压力（油管内的采出液）通过该泄压孔导入到油套环空内。

第一方面，因为油管内的液柱压力导入到套管内后，液柱压力逐渐消失，就可以避免该液柱压力驱动螺杆泵进行反转，造成螺杆泵的反转扭矩快速增大，使螺杆泵地面驱动装置发生反转危险，危机地面操作人员、设备设施安全。

第二方面，因为螺杆泵上方在采油过程中会积聚砂砾等杂质，螺杆泵停止运转时，油管内部采出液回落过程（液柱压力导入油套环空过程）中，可以将砂砾等杂质随同采出液也一并导入到油套环空，从而避免杂质堆积在螺杆泵内部，停泵后再启动时不会因为杂质的存在而产生扭矩增大的现象，也就不会造成螺杆泵卡泵状况的出现。

第三方面，因结蜡现象发生需要对螺杆泵井进行热洗时，通过地面装置对抽油杆施加一定的压力压迫滑套下移，直至卸油孔完全开启，从而可使油套环空内部液体进入外壳内，实现卸油装置上部油管的反冲洗。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的地面驱动螺杆泵采油系统的快速卸油装置结构示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例的地面驱动螺杆泵采油系统的快速卸油装置结构示意图。在图1中，所述的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，包括与油管连接的外壳5，其中，所述外壳5设有与套管连通的泄油孔7并连接泄压开关，如此，油管可以通过该泄油孔7与套管连通；该泄油开关连接启动结构，通过该启动结构可以将油管内的液柱压力传递到泄压开关以打开泄压孔7，使油管与套管连通，从而将油管内的液柱压力（由油管内的采出液高于油套环空内的液体高度产生）通过该泄压孔7导入到套管内。随着液柱压力的消失，泄压开关关闭泄压孔7，油套环空与油管隔绝，可以继续螺杆泵采油的正常运行。

因为油管内的液柱压力导入到套管内后，液柱压力逐渐消失，就可以避免该液柱压力驱动螺杆泵进行反转，造成螺杆泵的反转扭矩快速增大，使螺杆泵地面驱动装置发生反转危险，危机地面操作人员、设备设施安全。

另外，因为螺杆泵上方在采油过程中会积聚砂砾等杂质，螺杆泵停止运转时，油管内部采出液回落过程（液柱压力导入油套环空过程）中，可以将砂砾等杂质随同采出液也一并导入到油套环空，从而避免杂质堆积在螺杆泵内部，停泵后再启动时不会因为杂质的存在而产生扭矩增大的现象，也就不会造成螺杆泵卡泵状况的出现。

再有，因结蜡现象发生需要对螺杆泵井进行热洗时，通过地面装置对抽油杆施加一定的压力压迫滑套8下移，直至卸油孔7完全开启，从而可使油套环空内部液体进入外壳5内，实现卸油装置上部油管的反冲洗。

在图1中，所述泄油开关包括滑套8及弹性件9；液柱压力驱动启动结构压缩弹性件9以产生轴向向下的位移，通过该弹性件9的轴向下移带动滑套8也同时下移，从而使泄压孔7被打开；而当液柱压力逐渐消失的时候，弹性件9的回弹力驱动滑套8回位，滑套8将泄压孔7关闭。当然，该弹性件9也可以是压缩弹簧或具有相同功能的其他部件，本实施例并不对该弹性件9的材质做进一步的限制。

在图1中，所述启动结构连接驱动机构，该驱动机构分别连接抽油杆及螺杆泵以向螺杆泵传递抽油杆的旋转扭矩。具体地，所述驱动机构，包括上连接杆2及下连接杆12；上连接杆2的上接头1连接抽油杆，下连接杆12的下接头13连接螺杆泵；上连接杆2将抽油杆的旋转扭矩传递给下连接杆12。

在图1中，所述上连接杆2连接下端头4，当然该下端头4也可以与上连接杆2为一体结构。

优选地，所述下端头4可以采用其上端面积小于其下端面积的结构，如此，下端头4的下端突出，下端头4的下端边缘可以形成启动结构。

在图1中，所述下端头4的外表面具有上沟槽结构，该上沟槽结构可以用作螺杆泵采出液的流动通道，即采出液可以通过该上沟槽结构上升进入上部油管，从而增加采出液流经下端头4的流通面积，减少流经该部位的流通阻力。

优选地，该下端头4的形状为倒扣的碗状，碗状的下端头4可以具有连续的表面及碗沿结构，而碗沿结构可以形成启动结构；而连续的表面可以形成连续的上沟槽结构以保证采出液在上沟槽结构中流动的顺畅程度。

更优选地，所述上沟槽结构为螺旋形状，以减少采出液上升流动的阻力。

在图1中，所述下连接杆12连接上端头6，上端头6与下端头4连接以传递旋转扭矩。

在图1中，所述上端头6表面具有下沟槽结构，该下沟槽结构用作油井正常生产时螺杆泵采出液的流动通道，从而可以增大单位时间内采出液流经上端头6的流通量，减少采出液流经该上端头6时的流动阻力。

在图1中，所述外壳5内设有上位移挡板3及下位移挡板11，上位移挡板3及下位移挡板11分别用作下端头4及上端头6的上限位及下限位，以控制上连接杆2与下连接杆12组成的驱动机构的轴向位移极限，而驱动机构的轴向位移极限与滑套8的轴向位移极限相应，滑套8的轴向位移极限决定了泄压孔7的打开或关闭，所以，通过上位移挡板3及下位移挡板11控制滑套8的轴向位移极限，进而控制泄压孔7的打开或关闭精确程度。

在图1中，在上位移挡板3及下位移挡板11上分别设有液流通孔，所述液流通孔可以增加采出液流经上位移挡板3及下位移挡板11时的流通面积，以减少采出液流经上位移挡板3及下位移挡板11时的流动阻力。

在图1中，所述外壳5内还连接第二滑套10，地面驱动螺杆泵采油时，螺杆泵采出液上行对第二滑套10产生驱动力，第二滑套10在该驱动力的作用下，上行至滑套8的下方，对滑套8产生一定的托举力，该推举力可以辅助弹性件9对滑套8的支撑，从而提高滑套8对泄压孔7的封闭程度，满足地面驱动螺杆泵采油过程的封闭要求。

具体地，结合附图对本实施例的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置的组成及连接关系作进一步的说明：

如图1所示：该卸油装置由上连接杆2、上位移挡板3、外壳5、卸油孔7、滑套8、弹性件9、第二滑套10、下位移挡板11、下连接杆12组成。

其中，上连接杆2、上位移挡板3、滑套8、弹性件9、第二滑套10、下位移挡板11、下连接杆12放置于外壳5内，上连接杆2的下端头4、下连接杆12的上端头6通过内置轨道机构相连接，滑套8位于卸油孔7内侧、弹性件9上侧，第二滑套10位于弹性件9内侧，弹性件9、第二滑套10均位于下位移挡板11上侧，上位移挡板3、下位移挡板11内置于外壳5内壁侧，卸油孔7为外壳5上的圆形对称通孔，上连接杆2的上接头1用于连接抽油杆，下连接杆12的下接头13用于连接井下螺杆泵。

具体地，对本实施例的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置的具体工作过程进行如下说明:

a、该装置位于井下采油螺杆泵上方，其外壳5下端同井下采油螺杆泵的壳体采用螺纹进行连接，下接头13同井下采油螺杆泵转子上端采用螺纹进行连接；外壳5上端同油管进行连接，上接头1同抽油杆下端进行连接，以实现抽油杆对上连接杆2、下连接杆12的旋转驱动，实现井下螺杆泵的转子旋转运动，完成井下螺杆泵的驱动及采油。

b、非生产状态时，因井下螺杆泵的工作特性，上接头1位于滑套8上部；

c、油井正常生产时，弹性件9内部的内置弹簧使滑套8始终处于高出卸油孔7的位置，卸油孔7处于关闭状态，保证卸油装置内部的密封性，使油井正常生产；

d、在油井正常生产时，螺杆泵内采出液流经卸油装置时，第二滑套10随采出液流动而向上移动至滑套8下侧，对滑套8产生托举作用，从而起到对弹性件9的补充限位作用；

e、井下螺杆泵停止运转时，油管内部采出液回落至卸油转置下端头4外表面，推动上连接杆2、下连接杆12向下运动，下端头4在液柱压力作用下克服弹性件9内部弹簧的支撑作用，驱使滑套8向下运动至卸油孔7下部，卸油孔7被打开，达到卸油装置内部采出液、油套环空内液体联通的目的，实现油管内部采出液的快速卸出。

f、卸油装置内部采出液、油套环控内液体压力相等时，弹性件9内部弹簧回弹带动滑套8上移将卸油孔7关闭，等待重新恢复采油生产。

g、当卸油装置上面油管发生结蜡现象，需要对螺杆泵井进行热洗时，通过地面装置对抽油杆施加一定的压力，此时下端头4压迫滑套8下移，直至卸油孔7完全开启，从而实现油套环空内部液体进入卸油装置的目的，实现卸油装置上部油管的反冲洗。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，其特征在于，包括：

与油管连接的外壳（5）；

所述外壳（5）设有与套管连通的泄压孔（7）并连接泄压开关；

所述泄压开关连接启动结构；

所述启动结构将所述油管内的液柱压力传递到所述泄压开关以打开所述泄压孔（7），使所述油管与所述套管连通；

所述液柱压力消失，所述泄压开关关闭所述泄压孔（7）；

所述泄压开关，包括：

滑套（8）及弹性件（9）；

所述液柱压力驱动所述启动结构压缩所述弹性件（9）以产生轴向位移；

所述轴向位移，用于带动所述滑套（8）打开所述泄压孔（7）；

所述液柱压力消失，所述弹性件（9）的回弹力驱动所述滑套（8）回位以关闭所述泄压孔（7）；

所述启动结构连接驱动机构；

所述驱动机构分别连接抽油杆及螺杆泵以向所述螺杆泵传递所述抽油杆的旋转扭矩；

所述驱动机构，包括：

上连接杆（2）及下连接杆（12）；

所述上连接杆（2）连接所述抽油杆，所述下连接杆（12）连接所述螺杆泵；

所述上连接杆（2）将所述旋转扭矩传递给所述下连接杆（12）；

所述上连接杆（2）连接下端头（4）；

所述下端头（4）连接所述启动结构；

所述下连接杆（12）连接上端头（6）；

所述下端头（4）的结构是其上端面积小于其下端面积；

所述下端头（4）的下端边缘形成所述启动结构；

所述下端头（4）的外表面具有上沟槽结构；

所述下端头（4）的形状为倒扣的碗状；

所述碗状的下端头（4）具有连续的表面及碗沿结构；

所述碗沿结构形成所述启动结构；

所述连续的表面，用于形成连续的上沟槽结构以保证采出液流动的顺畅程度；

所述上端头（6）与所述下端头（4）连接。

2.根据权利要求1所述的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，其特征在于：

所述上沟槽结构为螺旋形状。

3.根据权利要求2所述的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，其特征在于：

所述上端头（6）表面具有下沟槽结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，其特征在于：

所述外壳（5）内设有上位移挡板（3）及下位移挡板（11）；

所述上位移挡板（3）及所述下位移挡板（11）分别用作所述下端头（4）及所述上端头（6）的上限位及下限位。

5.根据权利要求4所述的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，其特征在于：

所述上位移挡板（3）及所述下位移挡板（11）分别设有液流通孔。

6.根据权利要求1-3任一项或5所述的用于地面驱动螺杆泵采油系统的卸油装置，其特征在于：

所述外壳（5）内连接第二滑套（10）；

油井采出液驱动所述第二滑套（10）托举所述滑套（8）以辅助所述弹性件（9）支撑所述滑套（8）关闭所述泄压孔（7）。