一种大流道长柱塞防砂泵论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种大流道长柱塞防砂泵，包括沉砂外管、设于沉砂外管内部的泵体和设置在泵体内的柱塞总成，沉砂外管和泵体之间形成环形沉砂通道，抽油泵在抽油的过程中，柱塞总成的上部始终保持伸出泵体的上端，柱塞总成中部的侧壁上设有连通柱塞总成内外的连通孔，柱塞总成下部设有通过柱塞总成的上下运动可控制启闭的环形进油通道，所述进油通道通过连通孔连通泵体进油孔和柱塞总成内部。通过设置长柱塞可有效防止砂粒进入泵筒与柱塞之间的间隙，防止泵体漏失、卡泵，通过在下柱塞外部设置进油阀，改变了传统的通过柱塞内部面积有限的进油通道吸入液体的方式，有效减小了液体的流动阻力，反过来进一步防止沉砂堆积造成卡泵，提高了泵效。

主设计要求

1.一种大流道长柱塞防砂泵，其特征在于，所述防砂泵包括沉砂外管、设于沉砂外管内部的泵体和设置在泵体内的柱塞总成，所述沉砂外管和泵体之间形成环形沉砂通道，所述柱塞总成在工作过程中始终有一部分位于泵体上端外部，所述柱塞总成底部为盲端，中部的侧壁上设有连通孔，柱塞总成的下端处设有供液体向上单向通过的单向进油阀，进油阀阀座设于泵体上，进油阀阀芯套装在柱塞总成上并与柱塞总成滑动密封配合，所述进油阀阀芯与进油阀阀座之间留设有供液体通过的环形进油通道，所述泵体和沉砂外管下部连接有分流短节，所述分流短节上设有沿分流短节轴向延伸的槽型通道，所述槽型通道与环形沉砂通道连通，在分流短节侧壁上设有延伸至分流短节顶端中部的进油孔，所述环形进油通道通过连通孔连通分流短节进油孔和柱塞总成内部。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种大流道长柱塞防砂泵，其特征在于，所述柱塞总成包括大径段和小径段，所述连通孔设在大径段和小径段之间的过渡段上。

3.根据权利要求2所述的一种大流道长柱塞防砂泵，其特征在于，所述大径段为上柱塞，所述小径段为下柱塞，上柱塞和下柱塞通过柱塞接头连接，所述连通孔设置在柱塞接头的侧壁上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种大流道长柱塞防砂泵，其特征在于，所述泵体内壁上设有限位凸台，所述限位凸台构成当下柱塞带动进油阀阀芯上行至设定位置时挡止进油阀阀芯继续上行使进油阀阀芯与下柱塞发生相对滑动的上行挡止结构。

5.根据权利要求4所述的一种大流道长柱塞防砂泵，其特征在于，所述的限位凸台为沿泵体内壁周向间隔分布的多个卡爪。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种大流道长柱塞防砂泵，其特征在于，所述进油阀阀芯上设有过油槽。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及抽油泵领域，具体涉及一种大流道长柱塞防砂泵。

背景技术

稠油热采井出砂问题是困扰稠油油田开发的主要难题之一。据有关资料统计，因地层出砂造成的砂卡、泵磨损漏失的检泵作业占到维护作业的比例在30%以上，通过分析认为出砂井泵漏失和泵卡主要有以下几方面原因：一是砂粒进入泵筒和柱塞间的间隙造成泵筒内表面或柱塞表面的磨损，形成漏失甚至卡死；二是常规抽油泵流量减小或油井因故停抽后，油管内含砂液体静止，砂粒沉降堆积于柱塞以上泵筒内，造成柱塞在泵筒内卡死，造成停产；三是目前广泛使用抽稠泵的进油通道较小，进油阻力大，造成抽油泵流量小、泵效低，尤其是当稠油热采井进入生产周期末期后温度下降、粘度增大，油流进泵困难，使得抽油泵流量更小，反过来使油管内液体中的砂粒更容易沉降、堆积，造成卡泵，严重影响油井的正常生产。油田工艺技术人员在抽油泵的防砂性能上做了许多改进设计，但经现场使用，效果都不是特别理想，为此急需改进抽油泵结构，提高泵的防砂性能，降低泵内流体的流动阻力，从而增大油泵流量，提高稠油热采井的生产时效，改善稠油热采区块的开发效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大流道长柱塞防砂泵，以解决现有技术中的抽油泵容易漏失、卡死的问题。

为实现上述目的，本实用新型一种大流道长柱塞防砂泵的技术方案是：

一种大流道长柱塞防砂泵，包括沉砂外管、设于沉砂外管内部的泵体和设置在泵体内的柱塞总成，所述沉砂外管和泵体之间形成环形沉砂通道，所述柱塞总成在工作过程中始终有一部分位于泵体上端外部，所述柱塞总成底部为盲端，中部的侧壁上设有连通孔，柱塞总成的下端处设有供液体向上单向通过的单向进油阀，进油阀的阀座设于泵体上，进油阀阀芯套装在柱塞总成上并与柱塞总成滑动密封配合，所述进油阀阀芯与进油阀阀座之间留设有供液体通过的环形进油通道，所述泵体和沉砂外管下部连接有分流短节，所述分流短节上设有沿分流短节轴向延伸的槽型通道，所述槽型通道与环形沉砂通道连通，在分流短节侧壁上设有延伸至分流短节顶端中部的进油孔，所述环形进油通道通过连通孔连通分流短节进油孔和柱塞总成内部。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在抽油的过程中，柱塞总成的上部始终位于泵体的上端，防止液体中的砂子进入泵体与柱塞之间的间隙中，造成泵筒内表面或柱塞表面的磨损，形成漏失甚至卡死。其次通过在防砂泵本体外设置环形沉砂通道，收集在流量较低或油井间关的情况下沉积的砂子，避免砂子下行堆积在抽油泵泵筒上端造成卡泵。再次通过在柱塞总成的下部设置的环形进油通道，通过柱塞总成的上下运动控制环形进油通道的封堵与开启，从而使液体通过柱塞外部面积更大的进油通道被吸入泵体内，改变了传统的通过柱塞内部面积有限的进油通道吸入液体的方式，有效减小了液体的流动阻力，增大液体的流量，反过来进一步防止沉砂堆积造成卡泵。本实用新型提供的抽油泵具有全方位防砂卡的性能，与传统抽油泵相比，泵效更高。

更进一步地，所述柱塞总成包括大径段和小径段，所述连通孔设在大径段和小径段之间的过渡段上。通过设置大径段和小径段，可使柱塞总成下部的小径段适当减小其直径，避免构成环形进油通道的单项进油阀尺寸过大。

更进一步地，所述大径段为上柱塞，所述小径段为下柱塞，上柱塞和下柱塞通过柱塞接头连接，所述连通孔设置在柱塞接头的侧壁上。连通孔设在柱塞接头侧壁上，为液体进入上柱塞内腔提供通道。

更进一步地，所述泵体内壁上设有限位凸台，所述限位凸台构成当下柱塞带动进油阀阀芯上行至设定位置时挡止进油阀阀芯继续上行使进油阀阀芯与下柱塞发生相对滑动的上行挡止结构。通过设置限位凸台，当进油阀阀芯上行至设定位置时挡止进油阀阀芯继续向上运动，从而限制进油阀阀芯上行时所能达到的最大高度，防止因进油阀阀芯上行位置过高而使柱塞总成下行时进油阀阀芯不能与进油阀阀座密封接触，从而使进油阀不能关闭，泵体内的液体通过进油阀回流到井筒内。

更进一步地，所述的限位凸台为沿泵体内壁周向间隔分布的多个卡爪。通过设置间隔分布的卡爪，当下柱塞上行时，卡爪与进油阀阀芯的上端面挡止以限制进油阀阀芯继续向上运动，液体通过卡爪之间的间隙由环形过油通道进入上泵筒、上柱塞及下柱塞之间形成的空腔中。

更进一步地，所述进油阀阀芯上设有过油槽。通过在进油阀阀芯上设置过油槽，可进一步增大进油通道面积，减小液体流动阻力，增大流量，减少砂粒沉降堆积以防止砂卡，提高泵效。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为限位短节的剖面示意图；

图3为限位短节与进油阀阀芯的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型一种大流道长柱塞防砂泵的具体实施例1，如图1至图3所示，大流道长柱塞防砂泵包括沉砂外管14、设于沉砂外管14内的泵体和在泵体内设置的柱塞总成。沉砂外管14和泵体之间构成环形沉砂通道20，用以收集在液体流量较低或停抽时沉积的砂子，避免砂子下行堆积在抽油泵泵筒上端造成卡泵。柱塞总成由阀罩接头1、上柱塞2、挡球罩3、游动阀球4、游动阀座5、柱塞接头6、下柱塞7依次连接组成。上柱塞构成大径段，下柱塞构成小径段，柱塞接头构成过渡段，下柱塞7为实心柱塞，柱塞接头6上开设有连通孔17，连通孔17连通上柱塞2的内外。泵体由上泵筒13、限位短节12、进油阀阀芯11、进油阀阀座10和连接筒9依次连接组成。泵体和沉砂外管14下端分别与分流短节8相连接，分流短节8上设有沿分流短节轴向延伸的槽型通道21，所述槽型通道21与环形沉砂通道20连通，在分流短节8的侧壁上设有延伸至分流短节顶端中部的进油孔19。柱塞总成的长度大于泵体的长度，保证抽油泵在抽油的过程中，上柱塞2的上部始终伸出上泵筒13的上端，使液体中的砂子不能进入上柱塞2与上泵筒13之间的间隙，增强抽油泵的防砂卡性能。

进油阀阀芯11套装在下柱塞7的外部且与下柱塞7之间为动密封。下柱塞7做上、下往复运动的过程中可带动进油阀阀芯11随下柱塞7一起做上、下往复运动。当下柱塞7带动进油阀阀芯11向下运动至下行设定位置时，进油阀阀芯11与进油阀阀座10密封接触，且进油阀阀座10挡止进油阀阀芯11继续向下运动，此时下柱塞7继续向下运动使进油阀阀芯11与下柱塞7发生相对运动。限位短节12上设有间隔分布的卡爪15，当下柱塞7依靠摩擦力带动进油阀阀芯11向上运动至上行设定位置时，卡爪15挡止进油阀阀芯11继续向上运动，此时下柱塞7继续向上运动使进油阀阀芯11与下柱塞7发生相对运动。在本实施例中，限位短节12上的卡爪构成限位凸台，限位短节12上的卡爪沿限位短节的内壁周向间隔分布有3个，在其他实施例中，卡爪也可以设置1个或2个或多个。在本实施例中，卡爪15构成上行挡止结构。当进油阀阀芯11在进油阀阀座10与卡爪15之间做上、下往复运动时，进油阀阀芯11与进油阀阀座10和限位短节12之间形成环形进油通道16，环形进油通道16通过连通孔连通分流短节进油孔和柱塞总成内部。为了进一步增大抽油泵的进油通道面积，沿进油阀阀芯11的外壁面上开设有贯穿进油阀阀芯上下的过油槽22。在本实施例中进油阀阀芯11的外壁面上开设有过油槽，在其他实施例中还可沿进油阀阀芯11的内壁面上开设贯穿进油阀阀芯上下的过油孔。

油井正常生产时，抽油泵柱塞总成在抽油杆的带动下做上、下往复运动。当柱塞总成做上冲程运动时，进油阀阀芯11随下柱塞7一起向上运动，进油阀阀芯11与进油阀阀座10脱离密封接触，环形进油通道开启。当进油阀阀芯11运动至上行设定位置时，限位短节12上的卡爪15挡止进油阀阀芯11继续向上运动，此时下柱塞7继续向上运动使进油阀阀芯11与下柱塞7发生相对运动。与此同时，游动阀球4在惯性及自身重力的作用下坐在游动阀座5上，游动阀关闭，上泵筒13、上柱塞2、与下柱塞7之间的空腔18体积增大形成负压腔，井筒中的液体通过分流短节8的进油孔19、下柱塞7和连接筒9组成的环形空间和进油阀阀芯11、进油阀阀座10构成的环形进油通道16被吸入负压腔内，完成上冲程的进油过程，同时，随着柱塞总成向上运动，上柱塞内封闭的液体被抬起。

当柱塞总成做下冲程运动时，进油阀阀芯11随下柱塞7一起向下运动，当进油阀阀芯11运动至下行设定位置时，进油阀阀座10与进油阀阀芯11密封接触，环形进油通道被封堵，进油阀阀座10挡止进油阀阀芯11继续向下运动，下柱塞7继续向下运动，此时空腔18内空间被压缩，腔内由负压转变为正压，腔内液体通过柱塞接头6上的连通孔17被压入柱塞接头6内。随着柱塞总成继续向下运动，腔内液体不断经连通孔17被压入柱塞接头6内，柱塞接头6内的液体顶开游动阀球4使游动阀球4离开游动阀座5，游动阀打开。液体进入上柱塞2的内腔中并将上柱塞2的内腔中的液体经出油阀罩1顶压到上泵筒13的外部，完成抽油泵的排油过程。如此往复完成抽吸排液过程，井内液体就经抽油泵、采油管柱被举升到地面。当抽油泵液体流量较低或停抽时，沉降的砂子可通过沉砂外管14和泵体形成的环形沉砂通道20及分流短节8上的槽型通道21进入泵下沉砂管，在油井维护作业时随管柱一起起出清理。

作为本实用新型的具体实施例2，其与实施例1的区别在于：实施例1中限位短节上设置的间隔分布的卡爪构成挡止进油阀阀芯上行的限位凸台，井筒中的液体通过卡爪与进油阀阀芯之间的间隙被吸入空腔18中，在本实施例2中，限位短节沿内壁周向设有挡止进油阀阀芯上行的挡板，挡板上设有贯通挡板上下的通过孔，挡板构成限位凸台。当上行的进油阀阀芯被挡板挡止后，井筒中的液体通过挡板上的通过孔进入空腔18中。

设计图

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