活塞式油井抽气泵[实用新型专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]实用新型专利说明书
[11]授权公告号CN 2526535Y [45]授权公告日2002年12月18日
[21]ZL 专利号01230668.1[21]申请号01230668.1
[22]申请日2001.07.18[73]专利权人王学军
地址163311辽宁省大连市东风新村7－18号楼2－
101室
[72]设计人王学军 [74]专利代理机构大庆市建华专利事务所代理人赵建华
[51]Int.CI 7F04B 47/02E21B 43/00
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页
[54]实用新型名称
活塞式油井抽气泵
[57]摘要
本实用新型涉及的是一种活塞式油井抽气泵，
与常规游梁式抽油机配套使用。

该活塞式油井抽气
泵由气缸、活塞，润滑系统，连接管路和紧固装置
等组成，其型式及参数根据常规游梁式抽油机的结
构及负荷特点设定。

利用游梁式抽油机不平衡负荷
作动力，活塞与缸套的密封采用方口单向密封环密
封，根据油井套管压力和套管环形空间体积等参数
用的抽油机结构尺寸，确定抽气泵的主要参数。

用
活塞式油井抽气泵抽吸油井套管气体，可以大幅度
降低油井套管压力，从而降低了套管气对油层的回
压，提高油井产量和回收套管气，达到增产的目的。

01230668.1权 利 要 求 书第1/1页 1、一种活塞式油井抽气泵，其特征是：缸筒(4)下端侧面开有进气口(8)和排气口(9)，进气口(8)通过阀(10、12)和管线与油井套管的环形空间连接，排气口(9)通过阀(11、12、13)和管线与进站管线连接，缸筒(4)的下端连接抽油机支架(5)，活塞连杆(3)的上端连接抽油机游梁(7)，活塞(2)与缸筒(4)之间的密封采用方口单向密封环密封。

2、根据权利要求1所述的活塞式油井抽气泵，其特征是：缸筒(4)内径的设计范围在210-300mm。

01230668.1说 明 书第1/4页
活塞式油井抽气泵
本实用新型涉及的是油田强化采油辅助装置，尤其是与常规游梁式抽油机配套使用的活塞式油井抽气泵。

随着油田采收率大幅度递减，套压增高，油面沉没度减少，套压与油压和回压之间产生一种不可替取的压差，使抽油泵效下降，其结果导致油气产量降低。

中国专利ZL97216086.8提供一种柱塞式抽气泵，这种抽气泵在使用中由于缸套与柱塞间有φ2～3mm的空隙，影响排气吸气的流量，其结果是吸荷度降低。

本实用新型发明目的就是克服柱塞式抽气泵的不足，设计了一种活塞式油井抽气泵，与常规游梁式抽油机配套使用，可以大幅度降低油井套管压力，提高油井产量和回收套管气。

本实用新型的设计原理是利用抽油机的不平衡动力为泵的动力，抽吸油井套管内的气体，并通过进站管线使天然气得到回收。

由于抽气泵的工作使油井套压的大幅度降低，从而降低了套管气对油层的回压，进而产生较大的生产压差，提高地层液面、提高抽油泵的充满系数，达到增产的目的。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案：活塞式油井抽气泵是由活塞、连杆、缸筒、进气口、排气口组成。

抽气泵安装在抽油机前体，活塞连杆的上端与抽油机游梁连接，利用游梁式抽油机不平衡负荷作动力，带动活塞进行工作。

缸体下端侧面开有进气口和排气口，进气口通过阀和管线与套管的环形空间连通，排气口通过阀和管线与进站管线连通。

抽油机上行程为吸气行程，进气阀打开，将油井套管内的气体抽入气缸内，使气缸充满天然气气体。

抽油机下行程为排气行程，当抽油机下行程时，进气阀关闭，排气阀打开，将抽入气缸内的天然气通过管线排入进站管线。

为不使活塞上行程时增加抽油机的悬点负荷，活塞与缸筒的密封采用方口单向密封环密封。

抽气泵的型式及参数根据常规游梁式抽油机的结构及负荷特点设定，而选择合适的缸筒内径尺寸是本实用新型最关键的设计。

根据一般适用于油井套管压力和套管环形空间体积等参数用的抽油机结构尺寸，经过计算优选，确定抽气泵的主要参数。

1、活塞的设计计算：根据气泵的主要参数，重点考虑适应各种抽油机的结构尺寸计算优选，确定气泵的活塞直径、活塞的行程。

2、缸筒的计算：根据活塞的直径尺寸，确定缸筒的内径，由泵的出口压力，按薄壁筒计算出缸筒的厚度δ：
计算公式：
式中：δ——缸筒的厚度
D——缸筒的内径
P——缸筒内最大压强
α——缸筒材料的许用应力
根据计算确定抽气泵缸筒内径的设计范围在210～300m m。

3、抽气泵进、排气口的设计计算：
根据已知参数：
(1)抽气泵的进口压强
(2)抽气泵的出口压强
(3)抽气泵活塞的运动速度
4、抽气泵进、排气口流速
先由活塞直径和活塞运动速度，计算得出气缸每秒钟排出的气体体积V：
计算公式：
式中：D——活塞直径
V1——活塞运动速度
这个体积在相同的时间从排气口排出，由下述公式计算得出抽气泵排气口直径d：
由计算公式：
得出
式中：V——气缸每秒钟排出的气体体积
d——抽气泵排气口直径
本实用新型经试验证明：
1、成本低，吸压力强，吸气量可满负荷工作。

2、重量轻，制造工序间便，耐用，安全系数高。

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明： 图1是活塞式抽气泵的工艺流程图：
图2是活塞式抽气泵的安装示意图
图3是活塞式抽气泵的结构剖视图
根据油井套管压力和套管环形空间体积等参数用的抽油机结构尺寸，经计算确定抽气泵的主要参数为：
(1)抽气泵的进口压力为0.5Mpa
(2)抽气泵的出口压力为5Mpa
(3)抽气泵的单冲排量为0.035m3/min
1、根据抽气泵的主要参数确定：抽气泵活塞的直径为240mm，活塞的行程为1000mm。

2、根据抽气泵活塞2的直径尺寸，确定泵壳的内径为225mm，抽气泵的出口压力为5Mpa，按薄壁筒计算出泵壳的厚度δ≥9.375mm，通过计算选定缸筒的材料为Φ245×10的20#无缝钢管。

3、抽气泵进、排气口的计算：
已知参数：抽气泵的进口压强为0.5Mpa
抽气泵的出口压强为5Mpa
抽气泵活塞的运动速度为0.2m/min
抽气泵进、排气口流速为5.15m/min
由活塞直径为210mm和活塞运动速度为0.2m/min，根据计算公式算得气缸每秒钟排出的气体体积V＝6.9272×10-3m3。

根据计算公式计算得抽气泵排气口直径d＝41.4mm
考虑结构的协调性、抽油机及井口相关零件的配套要求，取抽气泵1排气口9的内径为45m m，由进气量相等的原则，确定抽气泵1进气口8的内径也为45mm。

尺寸确定后按活塞式抽气泵的结构图图3制造加工。

按图2的安装示意将缸筒4固定在抽油机的支架5上，活塞2连杆3的上端与抽油机游梁7的绞接处6用销轴连接，抽气泵进气口8通过吸气阀10和闸阀12与套管环形空间相连接，抽气泵1的排气口9通过排气阀11和闸阀12及单流阀13与进站管线相连接。

启动抽气泵1时，先关闭进出管线上的排空阀，缓慢开启排气口的闸阀12，套压与回油管压力平衡时即可启动抽油机工作。

当抽油机上行程时，带动抽气泵活塞2上行，这时排气阀11关闭，吸气阀10打开而完成吸气工作，当抽油机到达上死点时，抽气泵活塞2停止上行，这时吸气阀10自动关闭。

当抽油机下行程时，抽气泵排气阀11打开，同时随着抽气泵活塞2的下行，吸入抽气泵气缸筒4内的套管气体被排入进站管线。

01230668.1说 明 书 附 图第1/2页
图1
图2
01230668.1说 明 书 附 图 第2/2页
图3。