[发明专利]一种基于有杆轨道泵的采油装置与方法

说明书

本发明涉及一种基于有杆轨道泵的采油装置，包括地面动力单元、井口装置单元和井内杆管泵单元；其工作原理为，具有止逆装置的360°圆环形轨道以油井井口装置为中心，由四柱支架支撑在地面上，变频低速电动机带动居中贯穿井口装置的光杆，以及与之连接的抽油杆和井下泵柱塞，随着固定在光杆上的滑杆及滑轮组合在轨道中逆时针旋转滑行，在每一运转周期的陡峭轨道段做近似自由落体的运动，产生的重力势能作为井下泵柱塞的驱动力，将井底自动流入井下泵泵筒内的石油液体，挤压至与泵底连通的间隔有球式单向阀的油管中，直至采出至地面。本发明将传统抽油机需努力克服的抽油杆重量的不利因素转化为重量越大，产生的重力势能与驱动力越大的有利因素，由此可不受采油井深的影响与制约，并能显著提高采油装置的机械效率。

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，特别涉及一种基于有杆轨道泵的采油装置与方法。

背景技术

石油是工业的血液，目前，我国国内石油的开采还不能完全满足国家经济建设高速增长的需求，每年都要大量进口石油，为保障国家能源安全将能源的饭碗端稳在自己手中，需要加大力度自主开采油气，国内开采石油最常见最广泛的设备是抽油机。

目前以游梁式抽油机为主的抽油设备主要有这些缺点：体积庞大制造成本高；能耗高机械效率低；受抽油杆自身重量制约采油深度有限；杆管同轴同空间工作容易出现磨损折断等风险，据有关文献报道，国内油田上约90％采用的是游梁式抽油机，其能耗成本约占油田生产成本的30％以上，目前的抽油机机械效率大约只有25％,分析传统抽油机的工作模式，其能耗高效率低的根本原因在于抽油机需要带动重约数吨或十几吨的抽油杆在井筒中上下往复运动，抽油杆自重所消耗的额外功巨大：任何机械设备所做的总功等于额外功加有用功之和，有用功除以总功则为机械效率，搬运相同质量的石油或气田水到相同高度所做的功为有用功，重约数吨或十几吨的抽油杆在不抽一滴油的情况下，其上下往复运动所消耗的能量都十分巨大，而这种做功就是额外功，每一天每时每刻，全国各地数以万计的抽油机在做同样的额外功消耗，这是巨大的浪费，如果不从工作模式上做彻底的根本性的改变，无论怎么节能改造都提高不了多少工作效率。

现有的皮带式抽油机与上述游梁式抽油机工作原理几乎一样，虽具有空间占地少这个优势，但仍存在工作效率低体积庞大等缺点。

现有的螺杆抽油泵，虽然将传统抽油机上下往复运动的工作模式改成了抽油杆带动井底泵的转子转动，通过转子与定子之间的旋转挤压工作方式吸入排出井底液体，其工作效率低推广应用得很少；现有的多级离心电潜泵能耗高需要下入井底电缆等存在诸多缺点普及率还不如游梁式抽油机。有没有能克服上述传统的抽油设备诸多缺点，更加绿色低碳节能、效率显著提高的采油与排水采气油设备，这是需要努力创新探索的。

发明内容

为了保障国家能源安全从根本上解决上述石油开采中制约我国油气工业发展，能耗高效率低影响采收率的这一难题，本发明的目的是希望从工作本质原理上查找出现有抽油机能耗高的根本原因进而针对性地彻底改变目前广泛使用的抽油机工作模式，用全新的思路与技术方法来替代现有的抽油与排水采气技术，实现高效率低成本绿色低碳节能的开采石油或排除气田水，促进油气开采的显著降本增效。

本发明一种基于有杆轨道泵的采油装置与方法，本装置包括地面动力单元、井口装置单元和井内杆管泵单元三部分，工作方法将在以下说明中结合本发明装置的具体组成构件予以阐述。

地面动力单元主要包括：变频低速电动机及附件、光杆、轨道及止逆系统、滑轮滑杆系统、减震与限位器、四柱支架与顶底盘等相关组件。

井口装置单元主要包括：双管柱井口装置、光杆密封总成及采油采气管道等相关组件。

井内杆管泵单元主要包括：套管、油管、油管球式单向止回装置、抽油杆、井下泵及附件、井下泵固定锚杆等相关组件。

本发明一种基于有杆轨道泵的采油装置与方法采用的技术方案是：