抽油泵制造技术

本发明专利技术公开了一种抽油泵，其涉及石油开采技术领域，该抽油泵包括：泵筒单元，其包括由金属制成的外管和设置在外管内的多段由陶瓷制成的泵筒，相邻段的泵筒之间设置有第一垫圈，外管的直径小于泵筒的直径；设置在泵筒内的柱塞单元，其包括上游动阀单元、通过柱塞上接头与上游动阀单元相连接的由金属制成的内管，设置在内管外的由陶瓷制成的多段柱塞、通过柱塞下接头连接在内管和柱塞下方的下游动阀单元，相邻段的柱塞之间设置有第二垫圈，柱塞上接头与柱塞之间设置有第一蝶形弹簧，第一蝶形弹簧下端用于抵住柱塞的上端，与外管连接的套管，套管内连接有用于抵住柱塞单元的连接管，套管和连接管之间设置有用于抵住泵筒的第二蝶形弹簧；与套管相连接、位于柱塞单元下方的固定球阀单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油开采
，特别涉及一种抽油泵。
技术介绍
近年来，随着油田开发进入中后期，蒸汽驱、SAGD、水平井等举升等稠油开发技术在辽河油田广泛应用，井底温度高、排液量需求大、腐蚀性增强等举升技术难题日益突出，以SAGD为例，日产液需求300m3/d，井底温度已高达240℃，部分井中H2S含量达到1400ppm以上，目前采用的举升工艺设备勉强能够基本满足生产要求，但随着井底温度不断升高，腐蚀性介质大量析出，化学腐蚀现象加剧，这些不利因素的综合作用对举升设备的影响很大，特别是多介质组合SAGD开采技术的逐步实施，提高产量的同时也出现了更严重的高温、腐蚀现象，严重影响举升设备稳定性和使用寿命。同时，在蒸汽驱深井举升工艺中，由于下泵深度较深1500-2000米，泵筒和柱塞采用金属材质时，线膨胀系数相对较高，抽油泵在一定液柱压力下，产生径向位移，导致抽油泵正常工作时间隙不稳定，易造成卡泵现象，影响举升工艺检泵周期。目前有杆泵举升技术中，抽油泵泵筒和柱塞在选材上基本采用金属材质，近年来，国内外开发研制出的陶瓷泵举升工艺技术中，其重要组成部件柱塞采用陶瓷复合结构，但由于金属件与陶瓷存在线膨胀系数的差异，而陶瓷柱塞与金属基体在结构设计上不合理，出现陶瓷柱塞与金属结构件错位、陶瓷柱塞断裂等现象，直接导致卡泵、漏失量增大等问题，严重影响现场生产。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种抽油泵，其能够解决陶瓷柱塞与金属基体在结构上不合理的问题。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种抽油泵，包括：泵筒单元，泵筒单元包括由金属制成的外管和设置在所述外管内的多段由陶瓷制成的泵筒，相邻段的所述泵筒之间设置有第一垫圈，所述外管的长度小于所述泵筒的长度；设置在所述泵筒内的柱塞单元，所述柱塞单元包括上游动阀单元、通过柱塞上接头与所述上游动阀单元相连接的由金属制成的内管，设置在所述内管外的由陶瓷制成的多段柱塞、通过柱塞下接头连接在所述内管和所述柱塞下方的下游动阀单元，相邻段的所述柱塞之间设置有第二垫圈，所述柱塞上接头与所述柱塞之间设置有第一蝶形弹簧，所述第一蝶形弹簧下端用于抵住所述柱塞的上端,所述第一蝶形弹簧的压平状态的最大预紧力满足第一预设关系；与所述外管连接的套管，所述套管内连接有用于抵住所述柱塞单元的连接管，所述套管和所述连接管之间设置有用于抵住所述泵筒的第二蝶形弹簧；与所述套管相连接、位于所述柱塞单元下方的固定球阀单元。优选地，所有段的所述泵筒的总长度与所述外管的总长度的比值在1.00167-1.00134之间。优选地，所述外管由钢材料制成，所述外管与所述泵筒采用热装技术安装配合。优选地，所述外管的厚度为3mm。优选地，所述第一垫圈和所述第二垫圈由不锈钢材料制成。优选地，所述抽油泵的冲程大于等于8米，所述泵筒的长度至少为7800mm，所述泵筒的段数至少为26段。优选地，多段所述柱塞的总长度至少为900mm，多段柱塞通过内管进行轴向定位装配而成。优选地，所述柱塞的段数与每段所述柱塞的长度满足第二预设关系。优选地，所述泵筒的段数与每段泵筒的长度满足第三预设关系。优选地，所述第一预设关系具体为：K4＝1C＝D/d其中，D表示所述蝶形弹簧的外径，d表示所述蝶形弹簧的内径，E表示所述蝶形弹簧的材料弹性模量，μ表示泊松比，Pc表示压平状态的最大预紧力，所述第一蝶形弹簧的压平状态的最大预紧力尽量大于等于第一预设关系中计算得到的压平状态的最大预紧力。优选地，所述第二预设关系为：所述柱塞的段数与每段所述柱塞的长度的乘积大于等于900mm。优选地，所述第三预设关系为：所述泵筒的段数与每段泵筒的长度的乘积大于等于7800mm。优选地，每段泵筒的长度小于等于300mm。优选地，所述柱塞的侧壁的端面具有斜角，所述斜角呈向内倾斜趋势，相邻段的柱塞之间存在空隙，所述第二垫圈设置在所述空隙中。本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：1、本申请中的抽油泵与金属抽油泵相比，由陶瓷制成的泵筒和柱塞在高温下的膨胀量几乎为零，由于在抽油泵运行的过程中，泵筒和柱塞两者之间会产生反复位移，如此，即使在高温状态下仍然可以确保陶瓷的泵筒和陶瓷的柱塞配合间隙稳定和精确，不会出现泄漏量增大的问题。2、本申请中的抽油泵下运行时，分段由陶瓷制成的柱塞与第一垫圈之间不会出现错位现象，陶瓷泵筒串联精度达到0.05mm以内，满足精度要求，陶瓷柱塞在泵筒内运行平稳，无卡泵问题。3、本申请中的抽油泵在柱塞的上方设置有第一蝶形弹簧，在泵筒的下方设置有第二蝶形弹簧，这样使得抽油泵在正常工作时大大降低了由陶瓷制成的柱塞和泵筒出现断裂现象的可能性。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。图1为本专利技术抽油泵实施例中上部的结构示意图。图2为本专利技术抽油泵实施例中中部的结构示意图。图3为本专利技术抽油泵实施例中下部的结构示意图。图4为本专利技术抽油泵实施例中柱塞局部结构示意图。以上附图的附图标记：1、上接头；2、拖接机构；3、泵筒单元；31、外管；32、泵筒；33、第一垫圈；41、上游动阀单元；411、上游动阀阀套；412、上游动阀阀球；413、上游动阀阀座；42、柱塞上接头；43、内管；44、柱塞；45、柱塞下接头；46、下游动阀单元；461、下游动阀阀罩；462、下游动阀阀球；463、下游动阀阀座；47、第二垫圈；48、柱塞套；5、第一蝶形弹簧；6、套管；7、连接管；8、第二蝶形弹簧；9、固定球阀单元；91、固定球阀阀套；92、固定球阀阀球；93、固定球阀阀座；94、第一接箍；95、第二接箍；96、推杆；97、弹簧；98、弹簧座；99、阀体；10、脱接爪机构。具体实施方式结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。为了解决陶瓷柱塞44与金属基体在结构上不合理的问题，最终形成全陶瓷抽油泵举升技术，以用于满足蒸汽驱、SAGD等稠油热采油井举升技术需求，并为SAGD等稠油开发提供可靠的技术支持，进而助于形成一套高效、高产的采油工艺，在本申请中提出了一种抽油泵，图1为本专利技术抽油泵实施例中上部的结构示意图，图2为本专利技术抽油泵实施例中中部的结构示意图，图3为本专利技术抽油泵实施例中下部的结构示意图，图1、图2、图3中抽油泵结构连接在一起以形成一完整的抽油泵，如图1、图2、图3所示，该抽油泵包括：泵筒单元3，泵筒单元3包括由金属制成的外管31和设置在外管31内的多段由陶瓷制成的泵筒32，相邻段的泵筒32之间设置有第一垫圈33，外管31的直径小于泵筒32的直径；设置在泵筒32内的柱塞单元4，柱塞单元4包括上游动阀单元41、通过柱塞44上接头421与上游动阀单元41相连接的由金属制成的内管43，设置在内管43外的由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油泵，其特征在于，包括：泵筒单元，所述泵筒单元包括由金属制成的外管和设置在所述外管内的多段由陶瓷制成的泵筒，相邻段的所述泵筒之间设置有第一垫圈，所述外管的长度小于所述泵筒的长度；设置在所述泵筒内的柱塞单元，所述柱塞单元包括上游动阀单元、通过柱塞上接头与所述上游动阀单元相连接的由金属制成的内管，设置在所述内管外的由陶瓷制成的多段柱塞、通过柱塞下接头连接在所述内管和所述柱塞下方的下游动阀单元，相邻段的所述柱塞之间设置有第二垫圈，所述柱塞上接头与所述柱塞之间设置有第一蝶形弹簧，所述第一蝶形弹簧下端用于抵住所述柱塞的上端，所述第一蝶形弹簧的压平状态的最大预紧力满足第一预设关系；与所述外管连接的套管，所述套管内连接有用于抵住所述柱塞单元的连接管，所述套管和所述连接管之间设置有用于抵住所述泵筒的第二蝶形弹簧；与所述套管相连接、位于所述柱塞单元下方的固定球阀单元。

【技术特征摘要】
1.一种抽油泵，其特征在于，包括：泵筒单元，所述泵筒单元包括由金属制成的外管和设置在所述外管内的多段由陶瓷制成的泵筒，相邻段的所述泵筒之间设置有第一垫圈，所述外管的长度小于所述泵筒的长度；设置在所述泵筒内的柱塞单元，所述柱塞单元包括上游动阀单元、通过柱塞上接头与所述上游动阀单元相连接的由金属制成的内管，设置在所述内管外的由陶瓷制成的多段柱塞、通过柱塞下接头连接在所述内管和所述柱塞下方的下游动阀单元，相邻段的所述柱塞之间设置有第二垫圈，所述柱塞上接头与所述柱塞之间设置有第一蝶形弹簧，所述第一蝶形弹簧下端用于抵住所述柱塞的上端，所述第一蝶形弹簧的压平状态的最大预紧力满足第一预设关系；与所述外管连接的套管，所述套管内连接有用于抵住所述柱塞单元的连接管，所述套管和所述连接管之间设置有用于抵住所述泵筒的第二蝶形弹簧；与所述套管相连接、位于所述柱塞单元下方的固定球阀单元。2.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于，所有段的所述泵筒的总长度与所述外管的总长度的比值在1.00167-1.00134之间。3.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于，所述外管由钢材料制成，所述外管与所述泵筒采用热装技术安装配合。4.根据权利要求3所述的抽油泵，其特征在于，所述外管的厚度为3mm。5.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于，所述第一垫圈和所述第二垫圈由不锈钢材料制成。6.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于，所述抽油泵的冲程大于等于8米，所述泵筒的长度至少为7800mm，所述泵筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王显荣，梁兴，王文钢，罗鹏飞，孙翠容，吴建华，赵吉成，张红朋，徐丹，任鹏程，高春阳，罗军，姜雷，张曦宇，孔令坤，马振，侯兴卫，李洪斌，王斐，王睿，陈红伟，张楠，李叙，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11