本實(shí)用新型涉及石油開采技術(shù)，尤其是一種上行注入有桿泵同井采注裝置。

背景技術(shù)：

隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，高含水油井越來越多。高含水造成油井采液能耗升高，地面污水處理量增大、處理費(fèi)用升高，油井經(jīng)濟(jì)開采年限縮短、停產(chǎn)井增多等問題。為保持產(chǎn)油量并緩解以上問題，行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員提出了油水在井下分離，同井擇層回注產(chǎn)出水的生產(chǎn)工藝。對于占主要地位的有桿泵開采井，現(xiàn)有油水分離同井采注技術(shù)主要有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：(1)依靠沉沒壓力使產(chǎn)出液進(jìn)入分離器分離，利用抽油泵在上行程時(shí)抽取分離液并舉升高含油液，利用桿柱自重在下行程時(shí)壓縮高含水液向回注層注入；(2)抽油泵對產(chǎn)出液增壓將其注入分離器，然后依靠分離器出口剩余壓力作為回注動(dòng)力，或回注及舉升動(dòng)力。以上實(shí)現(xiàn)方式存在兩個(gè)問題，一是下行注入方式在高壓回注層注入困難，易造成桿柱彎曲、緩下、桿管偏磨加劇等問題；二是分離器分流比受回注或舉升壓力影響而變動(dòng)，無法準(zhǔn)確控制分流比和采、注流量。

經(jīng)過檢索，沒有檢索到相同的技術(shù)文件，不過檢索到有一些能解決類似問題的公開文件，比如申請?zhí)枺?01120018949.6，申請日：2011-01-17專利公開了一種地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵井下油水分離同井采注裝置,由改進(jìn)后的井口裝置、雙流道單螺桿泵裝置、油水旋流分離裝置以及井下坐封工藝管柱串聯(lián)組成。改進(jìn)后的井口裝置是將井口四通與輸油管線連通,把井口三通的排出閘門關(guān)閉,油套環(huán)空作為分離后富油液體的舉升流道；雙流道單螺桿泵裝置有由外層外殼和單螺桿泵構(gòu)成的外部流道。該裝置的機(jī)組較為簡單、成本低,可以有效解決油井產(chǎn)水過多造成的生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染等問題。

上述公開技術(shù)所采用的技術(shù)方案與本申請完全不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種上行注入有桿泵同井采注裝置，用于有桿泵開采井的、具備使井內(nèi)產(chǎn)出物在井下進(jìn)行成分分離，在工作桿柱上行時(shí)將期望成分含量較多的分離產(chǎn)物采出、將非期望成分含量較多的分離產(chǎn)物同步回注，使得采出和注入動(dòng)作能通過地面提升設(shè)備獲得充足的動(dòng)力、采注流量比能通過裝置內(nèi)工作腔室容積比直接有效的控制。

本實(shí)用新型的目的可采用了如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

該上行注入有桿泵同井采注裝置包括外筒、泵筒總成、柱塞總成、隔離管、分離器，所述泵筒總成包括自上而下依次連接的上泵筒、中泵筒、下泵筒，所述柱塞總成包括自上而下依次連接的上柱塞、中柱塞、下柱塞，所述上柱塞、中柱塞、下柱塞分別運(yùn)行于上泵筒、中泵筒、下泵筒內(nèi)，所述下泵筒下端連接分離器，所述分離器和下泵筒的外圍空套有隔離管，所述隔離管上端連接中泵筒，所述上泵筒、中泵筒、隔離管外側(cè)空套有外筒，其中上泵筒上端與外筒連接。

本實(shí)用新型的目的還可采用了如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

所述柱塞總成內(nèi)部為柱塞空腔，所述上柱塞上端開孔將柱塞空腔與上部工作管柱內(nèi)空間連通，所述下柱塞下端開口，開口處設(shè)置單流閥。

所述中泵筒開設(shè)側(cè)孔將中泵筒內(nèi)腔與外筒內(nèi)腔連通，所述外筒下端開口，開口處設(shè)置單流閥。

所述下泵筒開設(shè)側(cè)孔將下泵筒內(nèi)腔與隔離管內(nèi)腔連通，所述隔離管下端開口，開口處設(shè)置單流閥。

所述分離器軸向兩端均開設(shè)出口，出口處設(shè)置單流閥，分離器徑向方向開設(shè)原液入口，原液入口穿越過隔離管和外筒，連通到外筒外部。

所述上柱塞上端連接抽油桿。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型，由以下兩個(gè)部件結(jié)合而成：(1)可實(shí)現(xiàn)工作井內(nèi)產(chǎn)出的原液在井下分離為主要成分性質(zhì)相異的不同分離產(chǎn)物的分離部件；(2)可在其所含運(yùn)動(dòng)組件上行過程中實(shí)現(xiàn)以下兩方面功能的抽汲部件：①向分離部件提供原液分離所需動(dòng)力和分離產(chǎn)物臨時(shí)存儲(chǔ)空間；②對上一個(gè)工作循環(huán)產(chǎn)生的不同分離產(chǎn)物同時(shí)增壓。

其中分離部件具備至少一個(gè)原液入口和兩個(gè)分離產(chǎn)物出口。兩個(gè)出口分別為期望成分含量較多的分離產(chǎn)物出口和非期望成分含量較多的分離產(chǎn)物出口。

其中抽汲部件由與工作管柱連接的靜止組件和與工作桿柱連接的運(yùn)動(dòng)組件組成。靜止組件和運(yùn)動(dòng)組件將抽汲部分內(nèi)部劃分為四個(gè)工作腔室：其中三個(gè)主要腔室的容積大小隨運(yùn)動(dòng)組件的移動(dòng)而改變；另外一個(gè)腔室與連接在整個(gè)裝置上側(cè)的工作管柱的內(nèi)部空間相通。

分離部件與抽汲部件的結(jié)合方式為：分離部件集成于抽汲部件內(nèi)，其入口開設(shè)于抽汲部件的外壁，工作時(shí)分離部件入口浸沒在工作井內(nèi)產(chǎn)出的原液中；分離部件的兩個(gè)分離產(chǎn)物出口分別和抽汲部件內(nèi)三個(gè)變?nèi)莘e腔室中的兩個(gè)相連，且分離產(chǎn)物僅可從分離產(chǎn)物出口向變?nèi)莘e腔室單向流通；抽汲部件內(nèi)的第三個(gè)變?nèi)莘e腔室在工作時(shí)連接至工作井內(nèi)回注層的注入口，且被注入物僅可從變?nèi)莘e腔室向回注層注入口單向流通；與分離產(chǎn)物出口相連的兩個(gè)變?nèi)莘e腔室，還分別和連接至裝置上側(cè)工作管柱內(nèi)部空間的腔室、連接至回注層注入口的腔室相連，且僅可從與分離產(chǎn)物出口相連的變?nèi)莘e腔室分別向連接至裝置上側(cè)工作管柱內(nèi)部空間的腔室、連接至回注層注入口的腔室單向?qū)ā?/p>

整套裝置安裝至工作井內(nèi)，浸沒在產(chǎn)出原液內(nèi)一定深度。裝置由地面設(shè)備提供動(dòng)力，通過工作桿柱帶動(dòng)抽汲部件內(nèi)的運(yùn)動(dòng)組件上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)組件每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次為一個(gè)工作循環(huán)。

在每個(gè)工作循環(huán)的上行程時(shí)：(1)抽汲部件通過運(yùn)動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)使腔室容積發(fā)生變化，在分離部件的分離產(chǎn)物出口生成低壓環(huán)境，在回注層注入口生成高壓環(huán)境，并通過連接至裝置上側(cè)工作管柱內(nèi)部空間的腔室的上移來推動(dòng)工作管柱內(nèi)的液體上行至地面；(2)分離部件在產(chǎn)出原液對其入口造成的高壓環(huán)境和抽汲部件對其出口造成的低壓環(huán)境的共同作用下，吸入產(chǎn)出原液并對其進(jìn)行分離。分離產(chǎn)物進(jìn)入抽汲部件內(nèi)容積增大的腔室暫存。

在每個(gè)工作循環(huán)的下行程時(shí)：(1)抽汲部件的運(yùn)動(dòng)組件反向運(yùn)動(dòng)，使其內(nèi)部三個(gè)變?nèi)莘e腔室的容積反向變化，在分離部件的分離產(chǎn)物出口生成高壓環(huán)境，在回注層注入口生成低壓環(huán)境；(2)分離部件在抽汲部件造成的高壓環(huán)境作用下，其分離產(chǎn)物出口關(guān)閉；(3)抽汲部件內(nèi)非期望成分含量較多的分離產(chǎn)物由暫存腔室向與回注層注入口相連的腔室轉(zhuǎn)移，期望成分含量較多的分離產(chǎn)物向連接至裝置上側(cè)工作管柱內(nèi)部空間的腔室轉(zhuǎn)移。

下個(gè)工作循環(huán)的上行程開始后，抽汲部件重新在分離部件的分離產(chǎn)物出口生成低壓環(huán)境，在回注層注入口生成高壓環(huán)境，驅(qū)動(dòng)分離部件分離原液，將上個(gè)工作循環(huán)產(chǎn)生的非期望成分含量較多的分離產(chǎn)物注入回注層，將裝置上側(cè)油管空間內(nèi)流體推舉至地面。

隨著上、下沖程的往復(fù)循環(huán)，井內(nèi)產(chǎn)出原液即可被不斷分離，分離產(chǎn)物被分別舉升、回注。

總之本實(shí)用新型的特點(diǎn)為：

1、本實(shí)用新型在工作桿柱上行時(shí)同步實(shí)施舉升和回注動(dòng)作，避免了下行注入方式在高壓注入層中注入困難、桿柱彎曲、桿管磨損加劇的問題；

2、本實(shí)用新型通過抽汲部件內(nèi)各空腔容積比例控制原液分離時(shí)的分流比，可消除回注壓力或舉升壓力對分離部件分流比的影響、避免分離部件功能失常、準(zhǔn)確有效的控制采注流量比例。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、上泵筒；2、上柱塞；3、外筒；4、中泵筒；5、中柱塞；6、隔離管；7、下泵筒；8、下柱塞；9、單流閥；10、單流閥；11、分離器；12、單流閥；13、原液入口；14、空腔；15、空腔；16、空腔；17、空腔；18、空腔；19、單流閥；20、單流閥。

具體實(shí)施方式

有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，配合附圖說明如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本實(shí)用新型加以限制。

如附圖1所示，抽汲部件的運(yùn)動(dòng)組件M包含上柱塞2、中柱塞5、下柱塞8和向運(yùn)動(dòng)組件內(nèi)部單向開啟的單流閥9；上柱塞2、中柱塞5、下柱塞8依次連接，內(nèi)部空間相通形成空腔21，單流閥9設(shè)置于運(yùn)動(dòng)組件內(nèi)部合適位置。運(yùn)動(dòng)組件頂部開有孔C，孔C將運(yùn)動(dòng)組件內(nèi)部柱塞空腔21和整個(gè)裝置上部工作管柱內(nèi)空間D連接起來。在本實(shí)施例中，中柱塞5的外徑規(guī)格大于上柱塞2、下柱塞8的外徑規(guī)格。

抽汲部件的靜止組件包含上泵筒1、中泵筒4、下泵筒4、隔離管6和外筒3，以及由隔離管6內(nèi)部向其外部單向開啟的單流閥19、由外筒3內(nèi)部向其外部單向開啟的單流閥20。上泵筒1、4、7依次連接，上泵筒1和4連接處開有側(cè)孔A，中泵筒4和7連接處開有側(cè)孔B；隔離管6連接于中泵筒4和7的連接處，側(cè)孔B位于隔離管6的內(nèi)部；下泵筒4下端與分離部件11的分離產(chǎn)物上出口連接，該出口設(shè)置單流閥10；隔離管6下端與單流閥19連接，分離部件11的主體包含在隔離管6內(nèi)部；外筒3設(shè)置于泵筒和隔離管的外部，底部與單流閥20連接，單流閥20與回注層注入口連接。在本實(shí)施例中，中泵筒4的內(nèi)徑規(guī)格大于上泵筒1、下泵筒4的內(nèi)徑規(guī)格。

分離部件11含有原液入口13、分離產(chǎn)物上、下出口。原液入口13從分離部件11內(nèi)部引出，穿過隔離管6和外筒3，浸沒于工作井內(nèi)的產(chǎn)出液中，將整個(gè)裝置外部空間和分離部件11的內(nèi)部空間連接起來；分離產(chǎn)物上、下出口分別設(shè)置單流閥10和單流閥12，具有單向開啟功能，開啟方向?yàn)閺姆蛛x部件11的內(nèi)部指向外部。

上柱塞2、中柱塞5、上泵筒1、中泵筒4之間形成空腔17；中柱塞5、下柱塞8、中泵筒4、下泵筒4之間形成空腔16；下柱塞8、下泵筒4、分離產(chǎn)物出口單流閥10之間為空腔14；隔離管6、下泵筒4、分離部件11之間為空腔15；外筒3內(nèi)部、隔離管6外部為空腔18。

整個(gè)裝置應(yīng)用時(shí)，將其連接在工作管柱下部，下放安裝于工作井內(nèi)合適位置；抽汲部件的運(yùn)動(dòng)組件連接在工作桿柱下部，由地面設(shè)備拖動(dòng)，進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

工作時(shí)，(1)在上行程過程中：①運(yùn)動(dòng)組件M向上運(yùn)動(dòng)，單流閥9關(guān)閉，空腔14、16容積增大，壓力降低；空腔16通過側(cè)孔B與空腔15相通，空腔15內(nèi)壓力也降低；②分離產(chǎn)物出口的單流閥10、12外側(cè)壓力降低，與分離部件11內(nèi)部形成壓差；在壓差作用下，分離產(chǎn)物出口的單流閥10、12開啟；分離部件11內(nèi)部壓力下降，與原液入口13處形成壓差；壓差使工作井內(nèi)產(chǎn)出原液經(jīng)入口13進(jìn)入分離部件11內(nèi)部進(jìn)行分離，分離產(chǎn)物由出口的單流閥10、12排出；③由出口單流閥10排出的分離產(chǎn)物進(jìn)入空腔14，由出口單流閥12排出的分離產(chǎn)物經(jīng)空腔15，由側(cè)孔B進(jìn)入空腔16；④與空腔14、16容積增大的同時(shí)，空腔17容積縮小，壓力增大，其內(nèi)部流體經(jīng)側(cè)孔A進(jìn)入空腔18，空腔18內(nèi)壓力升高。由于此時(shí)空腔15容積在增大，處于低壓狀態(tài)，因此單流閥19關(guān)閉。當(dāng)空腔18內(nèi)壓力高于回注層注入壓力時(shí)，單流閥20開啟，空腔17內(nèi)流體被注入回注層。

(2)下行程過程中：①運(yùn)動(dòng)組件M反向運(yùn)動(dòng)，空腔14、16容積減小，壓力增大，空腔15與空腔16相連，壓力也增大，單流閥9開啟，分離產(chǎn)物出口的單流閥10、12關(guān)閉；同時(shí)空腔17容積增大，壓力減小，空腔18與空腔17相連，壓力也減小，單流閥19開啟；單流閥20在回注層壓力作用下關(guān)閉；②單流閥9開啟后，空腔14與空腔21導(dǎo)通，空腔14內(nèi)分離產(chǎn)物經(jīng)空腔21由孔C進(jìn)入裝置上部工作管柱內(nèi)空間D；同時(shí)空腔16內(nèi)分離產(chǎn)物由側(cè)孔B經(jīng)空腔15、單流閥19進(jìn)入空腔18，最終由孔A進(jìn)入空腔17；

進(jìn)入下一個(gè)上行程后，空腔17容積再次縮小，將由分離產(chǎn)物出口單流閥12排出的含非期望成分較多的分離產(chǎn)物增壓注入回注層，運(yùn)動(dòng)組件M將由分離產(chǎn)物出口單流閥10排出的含期望成分較多的分離產(chǎn)物增壓排到地面；同時(shí)空腔14和16再次擴(kuò)容，驅(qū)動(dòng)分離部件11對井內(nèi)產(chǎn)出原液進(jìn)行分離。

以上過程持續(xù)循環(huán)，井內(nèi)產(chǎn)出液即被不斷分離、舉升、回注。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，非用以限定本實(shí)用新型的專利范圍，其他運(yùn)用本實(shí)用新型的專利精神的等效變化，均應(yīng)俱屬本實(shí)用新型的專利范圍。