專利名稱：油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田采油領(lǐng)域中所用的采油舉升系統(tǒng)，尤其是油田低 產(chǎn)井舉升系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石油是涉及到國家安定、發(fā)展和安全的重要戰(zhàn)略物資。隨著石 油需求量的逐年增加，油田開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)向低產(chǎn)低滲油藏。隨著大慶三
次加密的開展和扶楊油層的開發(fā)，單井產(chǎn)液量20t/d以下低產(chǎn)液井的 數(shù)量不斷增加，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)量20 t/d以下的井已經(jīng)有近兩萬 口 。如何經(jīng)濟(jì)高效開釆低產(chǎn)井，不但是節(jié)能降耗提高經(jīng)濟(jì)效益的需要， 而且對降低油井經(jīng)濟(jì)開采界限，增加經(jīng)濟(jì)可采儲量，有著十分重要的 意義。長期以來，針對單井產(chǎn)液量20t/d以下，尤其是低于10t/d 的專門舉升技術(shù)一直很欠缺。對于這樣的井，抽油機(jī)僅僅進(jìn)行了簡單 的小型化后的直接應(yīng)用。單井產(chǎn)出能力越低，游梁式抽油機(jī)一次性投 入成本高、能耗大的矛盾就越突出，造成了"低產(chǎn)井就是低效無效井" 這一不爭的事實(shí)。
目前主要采油舉升系統(tǒng)由鋼質(zhì)桿柱、井口和游梁式抽油機(jī)組成。 首先，鋼質(zhì)桿柱由100根以上抽油桿組成，這樣僅以直徑19毫米桿 柱為例，自重就達(dá)到2.5噸以上，增加了抽油機(jī)載荷；同時(shí)受游梁式 抽油機(jī)結(jié)構(gòu)方式限定，其抽油機(jī)自重、體積尺寸和電機(jī)功率難以做到 成比例下降，也就增加低產(chǎn)井噸液開采的一次性投資和運(yùn)行成本；而 且加工成本高，作業(yè)操作效率低，不利于低產(chǎn)井節(jié)能增效；其次，現(xiàn) 有井口與桿柱采用盤根擠壓桿柱的密封方式，這樣使得桿柱與盤根的 摩擦阻力較大，以1千米深井為例，其摩擦阻力大約在300公斤以上， 因而也就增加了抽油機(jī)載荷，使得抽油機(jī)自重、體積尺寸和電機(jī)功率 增加，不利于低產(chǎn)井節(jié)能增效；尤其是因密封裝置在井口上部，采用 不能彎曲的剛性光桿，光桿行程須大于沖程，從而造成抽油機(jī)高度起 碼要大于沖程長度。最后，除現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)由于桿柱自重大，桿柱與井口的摩擦阻力較大，使得游梁式抽油機(jī)自重、體積尺寸和電機(jī)
功率增加，現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)自重在10噸以上，高在5米以上，寬 1。 5米以上，電機(jī)功率很少低于20千瓦?，F(xiàn)有游梁式抽油機(jī)由于結(jié) 構(gòu)原因使得受力全部作用在基礎(chǔ)上，這也是造成游梁式抽油機(jī)對基礎(chǔ) 要求高的原因。另外，現(xiàn)有游梁式抽油機(jī)是雙曲柄結(jié)構(gòu)，曲柄是通過 銷軸連接方式連接的，這不僅增加了自重和能耗，而且沖程調(diào)節(jié)范圍 小，調(diào)節(jié)也不方便，不利于對抽油機(jī)的管理。
目前抽油桿也有采用簡單鋼絲繩結(jié)構(gòu)，但是因結(jié)構(gòu)原因存在著實(shí) 施效果差，使用周期短，安全性差的問題，得不到推廣應(yīng)用。其次， 動密封井口也有采用簡單動密封結(jié)構(gòu)的，但因采用單一的動密封，密 封滲漏嚴(yán)重，最終造成使用周期短，維修成本高。最后也有采用倍程 抽油機(jī)結(jié)構(gòu)的，但因一些關(guān)鍵技術(shù)問題未能妥善解決，結(jié)構(gòu)布置未能 從整體上形成相互照應(yīng)的有機(jī)組合，導(dǎo)致一些關(guān)鍵技術(shù)脫節(jié)，整體可 靠性不高，如井口滲漏，設(shè)備對基礎(chǔ)作用力大，對基礎(chǔ)要求高，和作 業(yè)效率低等問題，最終不但降低成本有限，而且嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的實(shí) 用性。這些導(dǎo)致原有倍程抽油機(jī)采油系統(tǒng)難以規(guī)模推廣應(yīng)用。
綜上所述，現(xiàn)有低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)由鋼質(zhì)桿柱、盤根盒密封井口和 游梁式抽油機(jī)組成，由于桿柱自重大，桿柱與井口的摩擦阻力較大， 應(yīng)用在低產(chǎn)井上，存在著有效負(fù)載率低，耗能高， 一次性投資較大問 題，產(chǎn)生"大馬拉小車"現(xiàn)象，在低產(chǎn)井上達(dá)不到節(jié)能增效目的，不 適應(yīng)于低產(chǎn)井的應(yīng)用。再現(xiàn)有倍程抽油機(jī)存在著基礎(chǔ)要求高，沖程調(diào) 節(jié)范圍小和不方便的問題。再現(xiàn)有動密封井口存在著密封效果差的問 題。最后現(xiàn)有鋼絲繩抽油桿存在著實(shí)施效果差，使用周期短，安全性 差的問題。如簡單采用簡單鋼絲繩抽油桿、動密封井口和倍程抽油機(jī) 組合成低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)，達(dá)不到預(yù)期效果，難以規(guī)模推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
主要解決現(xiàn)有低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)有效負(fù)載率低，耗能高， 一次性投 資較大問題。同時(shí)解決現(xiàn)有倍程抽油機(jī)對基礎(chǔ)要求高，沖程調(diào)節(jié)范圍 小和不方便，以及現(xiàn)有動密封井口密封效果差，及其鋼絲繩抽油桿實(shí) 施效果差的問題。本發(fā)明提供一種油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)，該舉升系統(tǒng) 具有實(shí)施效果好，使用周期長，安全可靠、密封效果好、沖程損失小、基礎(chǔ)要求低、沖程調(diào)節(jié)范圍寬和調(diào)節(jié)方便的低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)，最終達(dá) 到低成本運(yùn)行、降低一次性投資、減小機(jī)組尺寸和減輕自重的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)包括倍程柔式抽油 機(jī)、倍程柔式抽油機(jī)井口及復(fù)合功能單元抽油桿柱。
所述的復(fù)合功能單元抽油桿柱由調(diào)整短接、復(fù)合鋼絲繩、上加重 桿、纖維繩、環(huán)鏈、中加重桿、振擊桿、下加重桿及拉桿依次串聯(lián)組 成，調(diào)整短接上端與倍程柔式抽油機(jī)井口的密封體相連，調(diào)整短接下 端與復(fù)合鋼絲繩相連，復(fù)合鋼絲繩下部連接有上加重桿，上加重桿下 連接有纖維繩，纖維繩下至少連接有30個(gè)0.5米長的環(huán)鏈，環(huán)鏈下 連接有中加重桿，中加重桿下連接有下端頭帶環(huán)型凸臺的振擊桿，振 擊桿上連接滑套，滑套下連接有滑套接頭，滑套接頭下直接連接有下 加重桿，下加重桿直接與拉桿相連，拉桿與抽油泵柱塞相連；
所述的倍程柔式抽油機(jī)井口由下法蘭、大四通、上法蘭、小四通、 連接頭、承載托板、密封工作筒、尾管、貯氣管及密封體組成，小四 通上通過卡箍連接有卡箍短接，卡箍短接上連接有連接頭，連接頭下 內(nèi)連接有置于油管柱內(nèi)的密封工作筒，密封工作筒下依次連接有尾管 及貯氣管，貯氣管下端為喇叭口型集氣短接，貯氣管下端壁上有過液 孔，密封工作筒內(nèi)置有密封體，密封體上下端分別與傳動鏈及調(diào)整短 接相連接，連接頭階臺上套有承載托板，承載托板上端連接頭上螺紋 連接有固定承載托板的壓帽；
所述的倍程柔式抽油機(jī)由支架、電機(jī)、減速器、傳動軸、單曲柄、 曲柄銷軸，曲柄銷軸輪、平衡塊、左、右定滑輪、可調(diào)橫支臂、橫支 臂定滑輪、傳動鏈及井口連接桿組成，單曲柄軸向有T型滑動調(diào)整槽， 滑動調(diào)整槽正面橫向兩側(cè)分別至少有IO個(gè)限位槽，滑動調(diào)整槽內(nèi)置 有滑塊，滑塊上通過固定螺栓連接有曲柄銷軸，滑塊通過固定螺栓頂 擠滑動調(diào)整槽內(nèi)后面固定，曲柄銷軸階臺后面通過螺栓連接有置于限 位槽內(nèi)的限位塊，滑塊居中過孔內(nèi)置有通過螺紋與曲柄銷軸相連的保 險(xiǎn)螺栓，曲柄銷軸上連接有曲柄銷軸輪，支架上端橫向固定有橫梁， 橫梁上左右端分別連接有左、右定滑輪，橫梁井口一側(cè)鉸鏈有可上下 搖動的可調(diào)橫支臂，可調(diào)橫支臂端頭連接有橫支臂定滑輪，可調(diào)橫支 臂端頭下面連接有井口連接桿，井口連接桿下端與倍程柔式抽油機(jī)井口上承載托板相連。
本發(fā)明具有的有益效果是該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)由于采用了上 述方案，與現(xiàn)有舉升系統(tǒng)及簡單鋼絲繩抽油桿區(qū)別點(diǎn)之一在于由于 采用了復(fù)合功能單元抽油桿柱及其配套的上加重桿、纖維繩、環(huán)鏈、 中加重桿、振擊桿、下加重桿及拉桿結(jié)構(gòu)，從而提高了實(shí)施效果，使 用周期長，安全可靠的目的，最終降低桿柱的自重。以1000米井深 為例，由現(xiàn)有桿柱2噸以上降低到600公斤以下，降低百分之七十， 這樣就降低了抽油機(jī)的載荷，即降低抽油機(jī)電機(jī)功率，實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn) 行，最終達(dá)到采油舉升系統(tǒng)節(jié)能高效運(yùn)行的目的；同時(shí)，因桿柱自重 的降低，使抽油機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度降低，從而簡化了抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)，減 小了抽油機(jī)機(jī)組尺寸和自重，降低了對抽油機(jī)基礎(chǔ)的要求，最終實(shí)現(xiàn) 抽油機(jī)輕小型化安全運(yùn)行。與現(xiàn)有舉升系統(tǒng)及動密封井口區(qū)別點(diǎn)之二 在于由于采用了密封工作筒、密封體及尾管、貯氣管組成的動密封 和氣密封結(jié)構(gòu)，形成動密封和氣密封的雙密封方式，這樣不僅解決了 傳動鏈與井口密封問題，而且提高了密封效果，最終延長了使用周期， 降低維修成本，降低井口的高度。而且由于將密封裝置設(shè)置在井口下， 為降低抽油機(jī)高度提供了技術(shù)支持，還具有免維護(hù)，密封使用壽命長 的特點(diǎn)，密封使用壽命可達(dá)2 — 3年，其次可以解決現(xiàn)有鋼質(zhì)桿柱與 井口摩擦阻力較大的問題，由現(xiàn)有井口摩擦阻力300公斤以上，降為 25公斤，為實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)輕小型化安全運(yùn)行提供了技術(shù)保障。與現(xiàn)有 舉升系統(tǒng)和倍程柔性抽油機(jī)區(qū)別點(diǎn)之三在于采用了滑動調(diào)整槽及滑 塊，實(shí)現(xiàn)了曲柄銷軸輪沖程快捷大范圍調(diào)節(jié)，由現(xiàn)有3級調(diào)節(jié)范圍擴(kuò) 大到10級以上；再因采用可調(diào)橫支臂及井口連接桿與倍程柔式抽油 機(jī)井口上承載托板相連的結(jié)構(gòu)，將作用在抽油機(jī)重力和向右的拉力部 分轉(zhuǎn)移到倍程柔式抽油機(jī)井口上，使得對抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及對基礎(chǔ) 要求降低，由現(xiàn)有復(fù)雜箱式基礎(chǔ)變?yōu)楹喴讟妒交A(chǔ)，即節(jié)約了原材料 和加工成本，減少了基礎(chǔ)的施工成本。同時(shí)采用該抽油機(jī)能夠與該桿 柱緊密配合，又從運(yùn)動規(guī)律看，沖程損失越小越好，該抽油機(jī)因上死
點(diǎn)與下死點(diǎn)的加速度比是l比3，而現(xiàn)有的抽油機(jī)上死點(diǎn)與下死點(diǎn)的
加速度比是l比l，也就是該抽油機(jī)上慢下快，這樣使得該抽油機(jī)沖 程損失小，而現(xiàn)有的抽油機(jī)是上下基本一樣，沖程損失大，所以該抽油機(jī)適應(yīng)該桿柱，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的目的。
綜上所述，該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)充分顯示了突出的特性和顯著 效果，實(shí)現(xiàn)了低能耗， 一次性投資少，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，系統(tǒng)機(jī)組尺寸 小，自重輕，單井產(chǎn)出能力提高，采油成本降低，節(jié)約了原材料和加 工成本，在低產(chǎn)井上達(dá)到節(jié)能增效目的，適應(yīng)于低產(chǎn)井的應(yīng)用。


附圖1是本發(fā)明輕型柔性鋼絲繩桿柱結(jié)構(gòu)示意附圖2是本發(fā)明倍程柔式抽油機(jī)井口結(jié)構(gòu)示意附圖3是本發(fā)明倍程柔式抽油機(jī)井口連接頭11下部連接件結(jié)構(gòu)
示意附圖4是本發(fā)明倍程柔式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意附圖5是圖4單曲柄A-A向剖視圖。
圖中1-調(diào)整短接，2-復(fù)合鋼絲繩，3-上加重桿，4-環(huán)鏈，5-過載 保護(hù)器，6-中加重桿，7-振擊桿，8-下加重桿，9-拉桿，10-小四通，ll-連接頭，12-承載托板，13-密封工作筒，14-尾管，15-貯氣管，16-密封體，17-卡箍短接，18-過液孔，19-壓帽，20-支架，21-單曲柄， 22-曲柄銷軸，23-可調(diào)橫支臂，24-橫支臂定滑輪，25-井口連接桿， 26-滑動調(diào)整槽，27-限位槽，28-滑塊，29-固定螺栓，30-限位塊， 31-保險(xiǎn)螺栓，32-橫梁。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
由圖1結(jié)合圖2、圖3所示，該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)包括倍程柔 式抽油機(jī)、倍程柔式抽油機(jī)井口及復(fù)合功能單元抽油桿柱。
由圖1所示，所述的復(fù)合功能單元抽油桿柱由調(diào)整短接l、復(fù)合 鋼絲繩2、上加重桿3、纖維繩5、環(huán)鏈4、中加重桿6、振擊桿7、 下加重桿8及拉桿9依次串聯(lián)組成。桿柱使用復(fù)合鋼絲繩2主要目的 是減輕自重。為了保證復(fù)合鋼絲繩2能夠安全可靠的實(shí)施，在復(fù)合鋼 絲繩2上串連了上加重桿3、環(huán)鏈4、纖維繩5、中加重桿6、振擊桿 7、下加重桿8及拉桿9配件。調(diào)整短接1上端通過螺紋與倍程柔式 抽油機(jī)井口的密封體16相連，調(diào)整短接1的作用是最后確定復(fù)合鋼 絲繩2長度。調(diào)整短接1下端連接有雞心環(huán)，雞心環(huán)與復(fù)合鋼絲繩2相連，復(fù)合鋼絲繩2采用填充尼龍復(fù)合材料的鋼絲繩，復(fù)合鋼絲繩2 采用分段過渡階梯卸載抗疲勞接頭方法與雞心環(huán)連接，利用多節(jié)壓接 特性，消除復(fù)合鋼絲繩2接頭處的應(yīng)力集中，延長使用壽命，而且易 現(xiàn)場制作及質(zhì)量易控制。也就是復(fù)合鋼絲繩2接頭處是致命的薄弱環(huán) 節(jié)，事故幾乎完全發(fā)生在此處，為了防止復(fù)合鋼絲繩2接頭處受壓蜷 曲，保證復(fù)合鋼絲繩2接頭處的強(qiáng)度，提高復(fù)合鋼絲繩2接頭處抗疲 勞性，延長復(fù)合鋼絲繩2的使用壽命，所以采用雞心環(huán)利用分段過渡 階梯卸載抗疲勞接頭方法與復(fù)合鋼絲繩2連接方式。復(fù)合鋼絲繩2 下連接有雞心環(huán)，雞心環(huán)與上加重桿3上端接頭相連。上加重桿3 的主要作用是適當(dāng)增加復(fù)合鋼絲繩2的自重，采用在復(fù)合鋼絲繩2 串連上加重桿3的結(jié)構(gòu)，利用上加重桿3自身重量重的特性，消除復(fù) 合鋼絲繩2受壓蜷曲的現(xiàn)象。也就是通過上加重桿3重量增加復(fù)合鋼 絲繩2的自重，從而避免了復(fù)合鋼絲繩2受壓蜷曲現(xiàn)象產(chǎn)生，保證了 復(fù)合鋼絲繩2能夠安全可靠運(yùn)行。上加重桿3下端接頭連接有纖維繩 5，這里的纖維繩5改變了它的作用，纖維繩5主要作用起過載保護(hù)， 采用在復(fù)合鋼絲繩2上串連纖維繩5的結(jié)構(gòu)，利用纖維繩5過載敏感， 對疲勞不敏感的特性，當(dāng)復(fù)合鋼絲繩2過載達(dá)到纖維繩5過載重量時(shí)， 纖維繩5會自動斷開。由于井內(nèi)環(huán)境條件差，纖維繩5下部復(fù)合鋼絲 繩2及柱塞易出現(xiàn)遇阻現(xiàn)象，造成纖維繩5下部復(fù)合鋼絲繩2過載， 當(dāng)纖維繩5下部復(fù)合鋼絲繩2載荷增加時(shí)，復(fù)合鋼絲繩2拉斷，造成 井下斷柱事故，為了保證復(fù)合鋼絲繩2的正常運(yùn)行，所以在復(fù)合鋼絲 繩2上增設(shè)了纖維繩5，當(dāng)纖維繩5下部復(fù)合鋼絲繩2遇阻等原因造 成載荷增加時(shí)，纖維繩5自動斷開，這樣就自動有效的保護(hù)了桿柱， 減少了對整個(gè)系統(tǒng)不必要損失，而且通過簡易打撈工藝就能夠迅速恢 復(fù)生產(chǎn)。纖維繩5下端通過接頭連接有30個(gè)環(huán)鏈4，每個(gè)環(huán)鏈4長 度為0. 5米，環(huán)鏈4疊加后縮短的距離略大于沖程，因每個(gè)環(huán)鏈4 長度為0. 5米，30個(gè)環(huán)鏈4疊加后縮短的距離是最大泵的沖程，環(huán) 鏈4的多少根據(jù)泵的沖程決定。這里環(huán)鏈4改變了它的作用，環(huán)鏈4 的主要要是欠載保護(hù)，采用環(huán)鏈4的自動疊加特性，實(shí)現(xiàn)消除沖程長 度。也就是在下行遇阻時(shí)，由于井內(nèi)環(huán)境條件差，復(fù)合鋼絲繩2及井 下柱塞易出現(xiàn)遇阻現(xiàn)象，使得復(fù)合鋼絲繩2停止下行，這樣復(fù)合鋼絲繩2會出現(xiàn)受壓蜷曲，造成復(fù)合鋼絲繩2抗疲勞強(qiáng)度降低，縮短復(fù)合 鋼絲繩2的使用壽命，通過環(huán)鏈4能夠自動消耗遇阻行程，避免柔性 桿下部受壓蜷曲促成的柔性桿早期失效，保證復(fù)合鋼絲繩2抗疲勞強(qiáng) 度，使復(fù)合鋼絲繩2能夠安全可靠的運(yùn)行。環(huán)鏈4下端與中加重桿6 上端接頭相連接，中加重桿6的主要作用是再一次增加復(fù)合鋼絲繩2 的自重。還是采用在復(fù)合鋼絲繩2串連中加重桿6的結(jié)構(gòu)，利用中加 重桿6自身重量重的特性，消除復(fù)合鋼絲繩2受壓蜷曲的現(xiàn)象。也就 是通過中加重桿6重量進(jìn)一步增加復(fù)合鋼絲繩2的自重，從而避免了 復(fù)合鋼絲繩2受壓蜷曲現(xiàn)象產(chǎn)生，保證了復(fù)合鋼絲繩2能夠安全可靠 運(yùn)行。中加重桿6下端連接有振擊桿7，振擊桿7下端頭帶環(huán)型凸臺， 振擊桿7上連接有滑套，滑套下連接有滑套接頭，振擊桿7的主要作 用是在柱塞發(fā)生遇阻現(xiàn)象時(shí)，振擊桿7通過下行速度和重力振擊自動 解除遇阻現(xiàn)象。振擊桿7主要起解卡作用的。采用振擊桿7與滑套滑 動連接結(jié)構(gòu)，利用振擊桿7沖擊力大的特性實(shí)現(xiàn)解卡作用。也就是由 于井內(nèi)環(huán)境條件差，柱塞一旦出現(xiàn)遇阻現(xiàn)象，使得復(fù)合鋼絲繩2停止 下行，通過振擊桿7自動振擊滑套接頭，多數(shù)情況下能夠解開泵的卡 阻，避免修井作業(yè)，保證了復(fù)合鋼絲繩2能夠安全可靠運(yùn)行?；捉?頭下端直接與下加重桿8連接有，下加重桿8下端直接與拉桿9相連， 拉桿9與抽油泵柱塞相連。下加重桿8的主要作用是最后一次增加復(fù) 合鋼絲繩2的自重。還是采用在復(fù)合鋼絲繩2串連下加重桿8的結(jié)構(gòu)， 利用下加重桿8自身重量重的特性，消除復(fù)合鋼絲繩2受壓蜷曲的現(xiàn) 象。也就是通過下加重桿8重量進(jìn)一步增加復(fù)合鋼絲繩2的自重，從 而避免了復(fù)合鋼絲繩2受壓蜷曲現(xiàn)象產(chǎn)生，保證了復(fù)合鋼絲繩2能夠 安全可靠運(yùn)行。該系統(tǒng)桿柱與現(xiàn)有桿柱的區(qū)別點(diǎn)之一是采用填充尼龍 復(fù)合材料的復(fù)合鋼絲繩2做主體，利用重量輕、成本低的特性，因而 降低桿柱自重，自重由2-3噸降至0.6噸以下。區(qū)別點(diǎn)之二是在復(fù)合 鋼絲繩2上采用連接有上加重桿3、纖維繩5、環(huán)鏈4、中加重桿6、 振擊桿7、下加重桿8及拉桿9配件，利用纖維繩5過載自動斷開、 環(huán)鏈4能夠自動疊加、加重桿自重和振擊桿7振擊的特性，解決桿柱 在上行或下行遇阻時(shí)復(fù)合鋼絲繩2受壓蜷曲的問題，從而保證復(fù)合鋼 絲繩2桿柱安全可靠運(yùn)行?？傊?，該復(fù)合功能單元抽油桿柱與倍程柔式抽油機(jī)的有機(jī)結(jié)合，使該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)節(jié)約了大量鋼材，桿
柱采用復(fù)合鋼絲繩2大大降低自重，自重由2-3噸降至0. 6噸以下， 因而大大降低了運(yùn)行成本，減少一次性投資。該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng) 大幅度降低能耗，裝機(jī)功率由45千瓦降至5.5千瓦，噸液百米耗電 由2. 77千瓦降低到0. 83千瓦， 一次性投資降低減少百分之六十。而 且通過加裝的調(diào)整短接l、復(fù)合鋼絲繩2、上加重桿3、環(huán)鏈4、纖維 繩5、中加重桿6、振擊桿7、下加重桿8及拉桿9，保證了桿柱的正 常運(yùn)行，使得效率大大提高，與原機(jī)相比系統(tǒng)效率由百分之十七提高 到百分之四十二，從根本上解決了現(xiàn)有鋼質(zhì)自重大的問題和現(xiàn)有鋼絲 繩桿柱實(shí)施效果差，使用周期短，安全性差，難以規(guī)模推廣應(yīng)用的問 題。最終解決了系統(tǒng)運(yùn)行成本高、 一次性投資大的問題。所述數(shù)據(jù)充 分顯示了桿柱的突出特性和顯著效果，達(dá)到了在低產(chǎn)井上節(jié)能增效目 的，適應(yīng)于低產(chǎn)井的應(yīng)用，為油田低產(chǎn)井節(jié)能降耗做出貢獻(xiàn)。
由圖2結(jié)合圖3所示，所述的倍程柔式抽油機(jī)井口由下法蘭、大 四通、上法蘭、小四通10、連接頭11、承載托板12、密封工作筒13、 尾管14、貯氣管15及密封體16組成。該倍程柔式抽油機(jī)井口的目 的之一不僅解決傳動鏈與該井口密封問題和鋼質(zhì)桿柱與井口摩擦阻 力大的問題，同時(shí)解決現(xiàn)有動密封井口單一動密封造成密封效果差， 最終造成使用周期短，維修成本高的問題。小四通10上通過卡箍連 接有卡箍短接17，卡箍短接17上通過內(nèi)螺紋與連接頭11下端外螺 紋相連接。卡箍短接17起連接作用，使連接頭11能夠與井口方便連 接。連接頭11下端通過內(nèi)螺紋連接有密封工作筒13，密封工作筒13 置于3吋油管柱內(nèi)。密封工作筒13內(nèi)置有密封體16，密封體16與 密封工作筒13采用間隙配合。根據(jù)采用密封體16在密封工作筒13 內(nèi)機(jī)械往復(fù)運(yùn)動的工作原理，通過密封體16將井液隔開，達(dá)到動密 封目的。密封工作筒13下通過短接連接有尾管14，尾管14是起集 氣作用，尾管14通過外螺紋與貯氣管15內(nèi)螺紋相連接，貯氣管15 下端為喇叭口型集氣短接，通過尾管14和貯氣管15組成氣液分離器， 利用氣體與液體的質(zhì)量差將氣液分離，貯氣管15吸吮油管柱內(nèi)的伴 生氣的作用的，通過貯氣管15下端的喇叭口增大吸氣量。貯氣管15 下端壁上有過液孔18，通過過液孔18擴(kuò)大井液在油管柱內(nèi)通道。采
ii用尾管14方法，利用氣隔離原理，通過伴生氣將井液隔離，達(dá)到氣
密封目的。密封體16上下端分別與傳動鏈及調(diào)整短接1相連接，傳 動鏈通過密封體16帶動桿柱上下往復(fù)運(yùn)動，達(dá)到舉升目的。連接頭 11階臺上套有承載托板12，承載托板12上端連接頭11上螺紋連接 有固定承載托板12的壓帽19，通過承載托板12與倍程柔式抽油機(jī) 的井口連接桿25相連，因而把倍程柔式抽油機(jī)上的部分重力轉(zhuǎn)移到 井口上?？傊?，該倍程柔式抽油機(jī)井口與現(xiàn)有井口的區(qū)別點(diǎn)之一是在 卡箍短接17上連接有連接頭11，連接頭11下依次連接有密封工作 筒13、密封體16、尾管14及貯氣管15。由于采用密封工作筒13與 密封體16動密封和尾管14及貯氣管15組成氣液分離器，形成動密 封和氣密封的雙密封方式，利用密封體16和氣隔離的特性，這樣不 僅解決傳動鏈與井口的密封問題，而且通過氣密封提高了密封效果。 在密封體16在上下運(yùn)行過程中，在密封體16與氣柱下液面之間的密 封工作筒13內(nèi)壁，附著的液膜，由于重力作用下滑而變薄。由于流 動粘度差異，液膜中易于流動的水下滑快，存留于密封工作筒13內(nèi) 表面液膜中的幾乎全部是原油，此時(shí)的液膜轉(zhuǎn)化變成了原油的"油 膜"。由于密封體16運(yùn)動速度很低，約為10—20米/分鐘，為液膜 成為油膜，也為形成的油膜在與密封體16接觸之前變得很薄，提供 了較充足的時(shí)間。另外，伴生氣極易溶于原油油膜，又進(jìn)一步降低了 油膜的粘度。密封體16下行經(jīng)過時(shí)，薄油膜的厚度約等于密封體16 與密封工作筒13之間的間隙。液膜一方面起到了潤滑的作用，減小 了密封工作筒13與密封體16之間磨擦阻力和磨損；另一方面很薄的 液膜進(jìn)入密封體16與密封工作筒13的間隙，有效削弱了動壓"油楔" 的形成，導(dǎo)致間隙內(nèi)液膜的內(nèi)壓力大幅度降低，油膜的體積壓縮量很 小。這樣，在密封體16通過后，油膜的體積彈性膨脹也很少；而當(dāng) 密封體16上行運(yùn)動時(shí)，幾乎全部的油膜都能重新進(jìn)入密封體16與密 封工作筒13的間隙，宏觀表現(xiàn)為滲漏量低或無滲漏，試驗(yàn)平均滲漏 量比光桿密封減少百分之七十。同時(shí)，密封阻力由原來的300公斤以 上降低到30公斤以下，減少了能耗，密封壽命由原來的50天延長到 2000天以上。并根除了軟密封的"跑油"事故隱患，且取消了密封 的日常維護(hù)。真正實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)井口的低損耗、低能耗、高可靠性和免維護(hù)的長壽密封。增強(qiáng)了井口與傳動鏈的密封效果，而且由于將密 封裝置設(shè)置在井口下，從而大大降低了井口高度，為降低抽油機(jī)高度 提供了技術(shù)支持，還具有免維護(hù)，密封使用壽命長的特點(diǎn)。區(qū)別點(diǎn)之
二是密封工作筒13與密封體16采用間隙配合，利用密封體16在密 封工作筒13內(nèi)滑動的特性，從而解決現(xiàn)有桿柱與井口摩擦阻力大的 問題，由現(xiàn)有井口摩擦阻力300公斤，降為25公斤，總之，該倍程 柔式抽油機(jī)井口與復(fù)合功能單元抽油桿柱的有機(jī)結(jié)合，提高了密封效 果，減小了井口與桿柱的摩擦阻力，降低了井口高度，也就間接的降 低了抽油機(jī)的高度，最終為降低該系統(tǒng)電機(jī)功率，即運(yùn)行成本，做出 了突出貢獻(xiàn)和顯著效果。
由圖4結(jié)合圖5所示，所述的倍程柔式抽油機(jī)由支架20、電機(jī)、 減速器、傳動軸、單曲柄21、曲柄銷軸22，曲柄銷軸輪、平衡塊、 左、右定滑輪、可調(diào)橫支臂23、橫支臂定滑輪24、傳動鏈及井口連 接桿25組成，該倍程柔式抽油機(jī)目的之一是解決沖程調(diào)節(jié)范圍小及 調(diào)節(jié)不方便的問題。目的之二是解決作用力對基礎(chǔ)要求高的問題。單 曲柄21軸向有T型滑動調(diào)整槽26，滑動調(diào)整槽26內(nèi)置有與滑動調(diào) 整槽26相配的滑塊28，通過滑塊28在滑動調(diào)整槽26內(nèi)的滑動達(dá)到 調(diào)節(jié)沖程的目的?；瑝K28上有凸臺，滑塊28上的凸臺置于曲柄銷軸 22后面的凹槽內(nèi)，曲柄銷軸22在通過正面居中4個(gè)軸向固定螺栓29 與滑塊28連接，通過4個(gè)固定螺栓29將滑塊28與曲柄銷軸22連接 在一起。固定螺栓29穿過滑塊28后頂擠滑動調(diào)整槽26內(nèi)后面，通 過固定螺栓29頂擠滑動調(diào)整槽26內(nèi)后面，使滑塊28正面與滑動調(diào) 整槽26面增加摩擦力，同時(shí)固定螺栓29前端面與滑動調(diào)整槽26面 也增加摩擦力，從而達(dá)到固定曲柄銷軸22的目的?；瑒诱{(diào)整槽26 正面橫向兩側(cè)分別至少有10個(gè)限位槽27，曲柄銷軸22階臺后面通 過螺栓連接有限位塊30，限位塊30置于限位槽27內(nèi)，滑塊28后面 居中過孔內(nèi)置有保險(xiǎn)螺栓31，保險(xiǎn)螺栓31通過螺紋與曲柄銷軸22 相連，限位塊30、限位槽27及保險(xiǎn)螺栓31主要起保險(xiǎn)作用，在固 定螺栓29松動時(shí)，通過限位槽27與限位塊30限止及保險(xiǎn)螺栓31 與曲柄銷軸22的連接，防止滑塊28突然失效，造成機(jī)械事故，預(yù)留 出處理問題的時(shí)間，從而達(dá)到安全可靠運(yùn)行的目的。曲柄銷軸22正面階臺上置有前后端蓋，前后端蓋與曲柄銷軸22接觸面設(shè)置有密封
圈，前后端蓋間曲柄銷軸22上置有軸承，軸承外置有曲柄銷軸輪， 前后端蓋通過螺釘與曲柄銷軸輪相連接。支架20上端橫向固定有橫 梁32，橫梁32上左右端分別連接有左、右定滑輪，橫梁32井口一 側(cè)連接有可上下?lián)u動鉸鏈板，鉸鏈板另一端連接有可調(diào)橫支臂23的 支臂套，支臂套內(nèi)置有伸縮桿，伸縮桿通過銷釘與支臂套相連接，伸 縮桿的另一端頭連接有橫支臂滑定輪24的支輪架，支輪架上設(shè)置有 橫支臂滑定輪24，首先通過可調(diào)橫支臂23與支架20之間的鉸鏈， 消除支架20的上下振動，同時(shí)，將支架20向井口一側(cè)的作用力，即 向井口一側(cè)的拉力轉(zhuǎn)移到井口上，因而降低了對基礎(chǔ)和支架20的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度要求，使基礎(chǔ)工藝簡化，施工降低費(fèi)用，保護(hù)環(huán)境，少動土或 不動土施工，簡化了支架20，節(jié)約原材料，減少了加工成本。支輪 架下面通過螺帽連接有井口連接桿25，井口連接桿25下端通過螺帽 與倍程柔式抽油機(jī)井口上承載托板12相連，將支架20的向下作用力， 即重力轉(zhuǎn)移到井口上，從而進(jìn)一步降低了對基礎(chǔ)和支架20的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度要求，實(shí)現(xiàn)了倍程柔式抽油機(jī)輕小化，由現(xiàn)有的15噸左右降為3 噸左右。該倍程柔式抽油機(jī)與現(xiàn)有的區(qū)別點(diǎn)之一是采用滑動調(diào)整槽 26、滑塊28、固定螺栓29、限位槽27、限位塊30、保險(xiǎn)螺栓31及 曲柄銷軸22配件。利用滑塊28在滑動調(diào)整槽26內(nèi)的滑動原理，實(shí) 現(xiàn)擴(kuò)大調(diào)節(jié)沖程范圍和調(diào)節(jié)方便的目的，由現(xiàn)有3級調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大到 10級以上。利用限位槽27與限位塊30相切特性及保險(xiǎn)螺栓31的連 接特性，避免由固定螺栓29松動造成突然事故的發(fā)生，預(yù)留了緩沖 時(shí)間，起到保險(xiǎn)作用，最終達(dá)到擴(kuò)大調(diào)節(jié)沖程范圍，調(diào)節(jié)方便，安全 可靠運(yùn)行的目的。區(qū)別點(diǎn)之二是采用可調(diào)橫支臂23及井口連接桿25 配件，利用力的分解原理，通過可調(diào)橫支臂23把向井口一側(cè)分力的 拉力轉(zhuǎn)移到井口上，通過井口連接桿25把作用力或是說重力轉(zhuǎn)移到 井口上，因而降低了對基礎(chǔ)和支架20的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，使基礎(chǔ)施工 降低費(fèi)用，少動土或不動土施工，由現(xiàn)有箱式基礎(chǔ)變?yōu)闃妒交A(chǔ)，成 本降為4000元，簡化了支架20，節(jié)約原材料，減少了加工成本，由 現(xiàn)有的15噸左右降為3噸左右，實(shí)現(xiàn)了倍程柔式抽油機(jī)輕小化，少 投資、低成本運(yùn)行目標(biāo)。區(qū)別點(diǎn)之三是由于采用該抽油機(jī)與該桿柱緊密配合，從運(yùn)動規(guī)律看，沖程損失越小越好，該抽油機(jī)因上死點(diǎn)與下 死點(diǎn)的加速度比是l比3，而現(xiàn)有的抽油機(jī)上死點(diǎn)與下死點(diǎn)的加速度 比是1比1，也就是該抽油機(jī)上慢下快，這樣減少該抽油機(jī)沖程損失， 而現(xiàn)有的抽油機(jī)是上下基本一樣，沖程損失大，所以該抽油機(jī)適應(yīng)該 桿柱，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的目的?？傊?，由于該倍程柔式抽油機(jī)與倍 程柔式抽油機(jī)井口及復(fù)合功能單元抽油桿柱的有機(jī)結(jié)合，使得該系統(tǒng) 運(yùn)行成本和一次性投資降低。
綜上所述，該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)技術(shù)不是復(fù)合功能單元抽 油桿柱與倍程柔式抽油機(jī)和倍程柔式抽油機(jī)井口的簡單組合，而是針 對復(fù)合功能單元抽油桿柱的特點(diǎn)，把三者有機(jī)結(jié)合成一體，其三者相 互聯(lián)系、相互制約和相互影響，及其合理配置，充分發(fā)揮機(jī)、桿、泵 三者的優(yōu)勢，結(jié)合專用密封方式，使系統(tǒng)各種運(yùn)動特性和結(jié)構(gòu)特性充 分發(fā)揮，形成該系統(tǒng)。該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)與現(xiàn)有舉升系統(tǒng)的區(qū)別
點(diǎn)在于采用復(fù)合鋼絲繩2及環(huán)鏈4、纖維繩5、加重桿、振擊桿7、 密封工作筒13、密封體16、尾管14、貯氣管15、承載托板12、滑 動調(diào)整槽26、滑塊28、固定螺栓29、限位槽27、限位塊30、保險(xiǎn) 螺栓31、可調(diào)橫支臂23、井口連接桿25配件，利用了復(fù)合鋼絲繩2 自重輕、密封體16的動密封摩擦力小、滑塊28在滑動調(diào)整槽26的 滑動、固定螺栓29的螺紋傳動、限位塊30與限位槽27的相切、保 險(xiǎn)螺栓31的連接螺紋、可調(diào)橫支臂23及井口連接桿25將力分解的 原理或特性的結(jié)構(gòu)，不僅能夠自動消除遇阻造成的欠載、過載及卡泵 現(xiàn)象，增強(qiáng)了井口密封效果和降低摩擦力，簡化抽油機(jī)基礎(chǔ)。而且實(shí) 施效果好，使用周期長，安全可靠、密封效果好、沖程損失小、基礎(chǔ) 要求低、沖程調(diào)節(jié)范圍寬和調(diào)節(jié)方便的目的，最終達(dá)到低成本運(yùn)行、 降低一次性投資、減小機(jī)組尺寸和減輕自重的目的，取得了突出的實(shí) 質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，在低產(chǎn)井上達(dá)到節(jié)能增效目的。
該油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)在大慶采油三廠25 口井實(shí)施應(yīng)用一年以 上，產(chǎn)液情況為日產(chǎn)液量3-15噸；泵效百分之七十以上，最高達(dá) 到百分之一百八十；載荷情況為最大懸點(diǎn)載荷由4-7噸降低到 0.8-1.3噸，井下桿柱自重由2-3噸降至0.6噸以下；能耗情況為 以3_丁 6-452井為例，與原機(jī)相比系統(tǒng)效率由百分之十七提高到百分之四十二，提高了百分之一百四七，噸液百米耗電由2.77千瓦降 低到0.83千瓦，裝機(jī)功率由45千瓦降至5.5千瓦；重量和體積為 空機(jī)重量由原10型機(jī)19. 8噸降至3. 5噸；占居空間由105立方降 至10立方，縮小10倍。所述數(shù)據(jù)充分顯示了該油田低產(chǎn)井舉升系 統(tǒng)突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了低能耗， 一次性投資少，結(jié) 構(gòu)簡單緊湊，系統(tǒng)機(jī)組尺寸小，自重輕，單井產(chǎn)出能力提高，采油成 本降低，節(jié)約了原材料和加工成本，在低產(chǎn)井上達(dá)到節(jié)能增效目的， 適應(yīng)于低產(chǎn)井的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、一種油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)，包括倍程柔式抽油機(jī)、倍程柔式抽油機(jī)井口及復(fù)合功能單元抽油桿柱，其特征在于；所述的復(fù)合功能單元抽油桿柱由調(diào)整短接(1)、復(fù)合鋼絲繩(2)、上加重桿(3)、纖維繩(5)、環(huán)鏈(4)、中加重桿(6)、振擊桿(7)、下加重桿(8)及拉桿(9)依次串聯(lián)組成，調(diào)整短接(1)上端與倍程柔式抽油機(jī)井口的密封體(16)相連，調(diào)整短接(1)下端與復(fù)合鋼絲繩(2)相連，復(fù)合鋼絲繩(2)下部連接有上加重桿(3)，上加重桿(3)下連接有纖維繩(5)，纖維繩(5)下至少連接有30個(gè)0.5米長的環(huán)鏈(4)，環(huán)鏈(4)下連接有中加重桿(6)，中加重桿(6)下連接有下端頭帶環(huán)型凸臺的振擊桿(7)，振擊桿(7)上連接滑套，滑套下連接有滑套接頭，滑套接頭下直接連接有下加重桿(8)，下加重桿(8)直接與拉桿(9)相連，拉桿(9)與抽油泵柱塞相連；所述的倍程柔式抽油機(jī)井口由下法蘭、大四通、上法蘭、小四通(10)、連接頭(11)、承載托板(12)、密封工作筒(13)、尾管(14)、貯氣管(15)及密封體(16)組成，小四通(10)上通過卡箍連接有卡箍短接(17)，卡箍短接(17)上連接有連接頭(11)，連接頭(11)下內(nèi)連接有置于油管柱內(nèi)的密封工作筒(13)，密封工作筒(13)下依次連接有尾管(14)及貯氣管(15)，貯氣管(15)下端為喇叭口型集氣短接，貯氣管(15)下端壁上有過液孔(18)，密封工作筒(13)內(nèi)置有密封體(16)，密封體(16)上下端分別與傳動鏈及調(diào)整短接(1)相連接，連接頭(11)階臺上套有承載托板(12)，承載托板(12)上端連接頭(11)上螺紋連接有固定承載托板(12)的壓帽(19)；所述的倍程柔式抽油機(jī)由支架(20)、電機(jī)、減速器、傳動軸、單曲柄(21)、曲柄銷軸(22)，曲柄銷軸輪、平衡塊、左、右定滑輪、可調(diào)橫支臂(23)、橫支臂滑定輪(24)、傳動鏈及井口連接桿(25)組成，單曲柄(21)軸向有T型滑動調(diào)整槽(26)，滑動調(diào)整槽(26)正面橫向兩側(cè)分別至少有10個(gè)限位槽(27)，滑動調(diào)整槽(26)內(nèi)置有滑塊(28)，滑塊(28)上通過固定螺栓(29)連接有曲柄銷軸(22)，滑塊(28)通過固定螺栓(29)頂擠滑動調(diào)整槽(26)內(nèi)后面固定，曲柄銷軸(22)階臺后面通過螺栓連接有置于限位槽(27)內(nèi)的限位塊(30)，滑塊(28)居中過孔內(nèi)置有通過螺紋與曲柄銷軸(22)相連的保險(xiǎn)螺栓(31)，曲柄銷軸(22)上連接有曲柄銷軸輪，支架(20)上端橫向固定有橫梁(32)，橫梁(32)上左右端分別連接有左、右定滑輪，橫梁(32)井口一側(cè)鉸鏈有可上下?lián)u動的可調(diào)橫支臂(23)，可調(diào)橫支臂(23)端頭連接有橫支臂定滑輪(24)，可調(diào)橫支臂(23)端頭下面連接有井口連接桿(25)，井口連接桿(25)下端與倍程柔式抽油機(jī)井口上承載托板(12)相連。
全文摘要
一種油田低產(chǎn)井舉升系統(tǒng)。主要解決現(xiàn)有采油舉升系統(tǒng)在低產(chǎn)井上運(yùn)行成本高，一次性投資較多、機(jī)組尺寸大和自重重的問題。其特征在于由倍程柔式抽油機(jī)、倍程柔式抽油機(jī)井口及復(fù)合功能單元抽油桿柱組成。該舉升系統(tǒng)在低產(chǎn)井上工作時(shí)不僅運(yùn)行成本低，而且具有一次性投資較少、機(jī)組尺寸小和自重輕的特點(diǎn)。
文檔編號E21B43/00GK101550817SQ20091007210
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者張佳民, 白存安, 胡松華 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司