[发明专利]液力驱动抽油泵

说明书

所属技术领域

本发明涉及油井开采的液力驱动抽油泵，尤其涉及一种控制液力驱动抽油泵往复运动的换向装置。 

背景技术

随着石油钻井技术的发展与变化，出现了越来越多的斜井与水平井，其中包括大量的小排量油井及天然气井，因此，近年来适应小排量斜井开采的无杆抽油设备有了较大发展。在众多的小排量无杆采油设备中只有采用井下换向装置的液力柱塞泵效率最高，制造成本也较低。这种柱塞泵的动力可以是来自地面的动力液，也可以由井下潜油电机驱动的液压泵提供。动力柱塞的往复运动是由装在泵内的机械换向阀完成的，换向阀的阀芯有两个位置状态，阀芯的位置变化是通过与其连成一体的滑杆由柱塞拖动完成。阀芯在滑套中的不同位置时，其上的孔道就会改变动力液的走向，从而实现柱塞的往复运动。美国专利4591320及2008/0003118先后公布了具有这种机械换向阀的液力抽油泵，这两份文献中记载的换向阀的共同特点是它们都将驱动阀芯动作的滑杆与阀芯装配成了一个整体，在这种一体结构中，当滑杆带动阀芯从一个位置变化到另一位置时，必须经过一个介于两个位置之间的中间状态，在此中间位置状态时阀芯上的供液孔道和回流孔道都受到阀套遮挡，由于两个孔道的关闭，柱塞也就失去了来自高压液流的动力，泵也就停止了工作。这种机械换向阀在低速运行时无法实现换向的目地。此外，这两份文献中记载的换向阀都是采用滑套阀结构，当动力液粘度低时将产生严重漏失，同时对动力液的清洁度和润滑性要求也十分苛刻。 

发明内容

本发明提供一种带有井下换向阀的液力驱动抽油泵，该抽油泵能在很低的运行速度下实现平稳换向以达到提高可靠性和增加工作寿命的目的。 

本发明的另一目的是提供一种液力驱动抽油泵，该泵可以使用不清洁的水作为动力液以降低系统的运行成本。 

本发明提供的液力驱动抽油泵包括带有空心柱塞杆的动力柱塞，柱塞在缸筒内作往复运动，并且带动柱塞杆同步运动，缸筒端部装有换向阀，换向阀包括阀座、空心阀体及滑杆，阀座的两端面上设有密封线，在两端面间设有连通孔，该连通孔与柱塞的大截面一侧的腔室连通，空心阀体两端设计成锥形，分别对应阀座的两个密封线，阀体一端的外圆柱面与滑套配合形成动密封，在滑套上设有连通孔与回流通道连接，在滑套的另一端设有一变换压力的腔室，此腔室与柱塞环形截面一侧的腔室连通，并且该变压腔室与柱塞大截面一侧的腔室之间装有密封装置。滑杆的一端装在空心阀体内，并且滑杆与阀体内孔之间形成 一环形通道，此通道与变压腔室相连通。滑杆上装有两个触发挡块分别装在空心阀体的上下端附近。滑杆从中心穿越柱塞并进入空心柱塞杆。滑杆上还装有两个限位挡环，分别装在接近上下行程终点的部位。换向阀的初始动作由阀杆提供，然后由液体压力推至换相位置。当动力液驱动柱塞运行到其行程的末端时，柱塞推动滑杆上的限位挡环使滑杆运动，继而滑杆上的触发挡块推动阀体动作，随后在两端压差作用下阀体迅速变换位置状态，由此改变液流通道，使柱塞变换运动方向。柱塞在作往复运动的同时，和其连在一起的柱塞杆也在泵的工作筒内作伸进和缩回的运动，从而使泵筒端部的吸入凡尔和排除凡尔交替开启和关闭将井液举升至地面。 

本发明的液力驱动抽油泵，由于其换向阀中设置了流体变压腔室使其能够在很低的运行速度下实现平稳快速换向，因而使整个泵系统运行可靠，工作寿命增加。由于换向阀的阀座和阀体是线密封，换向阀在工作中不泄漏。不仅如此，采用线密封的另一好处是阀体不会因为动力液存在杂质而卡死。因此本发明的液力驱动抽油泵可以用不清洁的水做动力液，这将使系统的运行成本大幅降低。 

第一个优选实施方式是地面动力液驱动的液力抽油泵。 

另一优选实施方式是井下液压泵驱动的液力抽油泵。 

以下结合附图对本发明的优选实施方式进行具体描述。 

图1A是本发明的液力驱动抽油泵在上行程时其换向阀的结构剖面图。 

图1B是本发明的液力驱动抽油泵在下行程时其换向阀的结构剖视图。 

图2是放大的阀座与阀体结构剖视图。 

图3A是地面动力液驱动的液力抽油泵在上行程时的结构剖视图。 

图3B是地面动力液驱动的液力抽油泵在下行程时的结构剖视图。 

图4是井下液压泵驱动的液力抽油泵结构剖视图。