[发明专利]一种高效率无偏磨抽油系统

说明书

本发明公开了一种高效率无偏磨抽油系统，包括抽油杆‑油管磁力系统(1)、主动开关式柱塞泵系统(2)，其中抽油杆‑油管磁力系统(1)由抽油杆(11)、油管(12)、抽油杆(11)与油管(12)形成的环形空间(13)，以及环形空间(13)内存在的磁场斥力(14)组成。主动开关式柱塞泵系统(2)由柱塞(21)、泵筒(22)、吸入阀(23)、排出阀(24)、控制器(25)、位移传感器(26)组成；位移传感器(26)监测柱塞(21)端部与泵筒(22)端部的距离，并将信号传递给控制器(25)；吸入阀(23)和排出阀(24)的开关状态由控制器(25)控制。本发明通过磁场斥力保证了抽油杆柱和油管柱不发生接触，杆管偏磨问题随之消失，同时抽油杆柱不易发生失稳弯曲，提高了抽油泵的工作效率。

技术领域

本发明涉及自低处举升液体的领域，特别是石油开采设备技术领域和柱塞式液体输送泵技术领域。

背景技术

把低处的液体举升到地面，是石油开采领域的核心任务之一。抽油机井采油对流量、举升高度、液体温度、含砂量等因素均不敏感，是当前最常见的举升方式之一。但是，用抽油机采油过程中的最大问题是抽油杆与油管发生摩擦即杆管偏磨，由此进一步导致作业费用上升、系统效率低、生产成本增加等问题。尤其是在斜井或水平井的生产中，杆管偏磨更为突出。

另一方面，抽油机井所用抽油泵对液体的抽汲，需要吸入阀和排出阀及时准确地开关。但是，阀的开与关是通过泵腔内外压差的变化而被动地实现。为了实现压差，需要抽油杆柱向活塞施加作用力，但同时会导致抽油杆柱发生弯曲变形，降低工作效率。另外，由于石油中总是或多或少溶解有天然气，当压力降低时会有溶解的天然气逸出，导致抽油泵的工作效率进一步降低。

基于以上分析，为了提高抽油机采油系统的效率，降低作业费用和生产成本，需要改进抽油机井的抽油杆柱和油管柱系统，并改善泵的工作方式。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足和问题，本发明设计了一种防止抽油杆和油管偏磨（杆管偏磨）的高效率无偏磨抽油系统，从根本上杜绝了杆管偏磨，并改善了抽油泵的工作方式。

本专利所述的高效率无偏磨抽油系统，包括抽油杆-油管磁力系统、主动开关式柱塞泵系统。

所述的抽油杆-油管磁力系统由抽油杆、油管以及抽油杆与油管形成的环形空间组成，环形空间内存在磁场斥力。抽油杆的外表面和油管的内表面具有相同的磁极，其磁性分别可以是永磁体或电磁体。抽油杆-油管磁力系统可以在出厂前嵌套，也可以在使用时嵌套。

所述的主动开关式柱塞泵系统由柱塞、泵筒、吸入阀、排出阀、控制器、位移传感器组成；位移传感器监测柱塞端部与泵筒端部的距离，并将信号传递给控制器；吸入阀和排出阀的开关状态由控制器控制。控制器设置在井下，也可以设置在地面；它接收位移传感器的信号，以此确定吸入阀和排出阀的开关要求，然后控制吸入阀和排出阀的开与关。当泵腔内吸入液体并符合控制器的作用值时，先关闭吸入阀，后打开排出阀；若当泵腔内排出液体并符合控制器的作用值时，则先关闭排出阀，后打开吸入阀。

与现有抽油系统相比，本发明具有以下有益效果。

1. 杜绝了抽油杆柱和油管柱的摩擦或杆管偏磨，从而降低了悬点载荷。由于抽油杆柱外表面和油管柱内表面的磁极相同，杆管环空存在磁场斥力；当抽油杆柱有发生偏移或弯曲时，在磁场斥力的作用下，不会接触油管。故而由偏磨引起的那部分摩擦载荷也就消失了。

2. 提高了生产系统的系统效率。由于抽油杆不会接触油管，因此不需要在抽油杆柱上安装扶正器等工具，也就增大了环空内流体的流动空间，进而系统的无用功减小，提高了系统效率。

3. 提高了生产系统的经济效益。由于偏磨不再发生，因断脱等因素导致的作业费用和设备成本均显著降低，从而提高了系统的经济效益。