換向閥及應用該換向閥的新型防偏磨液力采油裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油機械領(lǐng)域，尤其涉及一種液力采油裝置及應用于其中的換向閥。
【背景技術(shù)】
[0002]液力采油是一種液壓傳動的無桿抽油設備。地面柱塞栗通過油管將動力液送到井下，驅(qū)動柱塞栗，從而帶動采油栗抽油工作。1988年，萬邦烈教授編寫的《采油機械的設計計算》提到液力桿式采油栗，并在《石油礦場水力機械》譯注了莫斯科石油天然氣科技大學的石油天然氣礦場機械和設備教研室研制的一種液力采油設備。2000年，中國石油大學機電學院進行了無桿液壓抽油系統(tǒng)的研制工作，趙懷文教授將該技術(shù)發(fā)表于《石油礦場機械》27卷第4期。
[0003]現(xiàn)有的液力采油裝置，存在三方面技術(shù)問題:一是因為井下深度正常都要有2000米左右，抽油桿過長以至于在井下為螺旋結(jié)構(gòu)，上下抽送過程會與油管內(nèi)壁發(fā)生偏磨碰撞，導致斷桿，因此抽油桿使用壽命短；二是抽送換向閥設置于井下，操作麻煩；三是動力液與產(chǎn)液易混合在一起，需要在地面上采用大型設備進行分離操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型防偏磨液力采油裝置，動力液與產(chǎn)液始終隔離，取消了地面龐大的處理設備；且換向閥設在地面，井下結(jié)構(gòu)簡單可靠，作業(yè)方便；同時改善了井下壽命短的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明涉及一種新型防偏磨液力采油裝置，包括井上動力設備和井下產(chǎn)液設備，所述井上動力設備包括動力液存儲罐、通過管道與所述動力液存儲罐相連的柱塞栗、通過管道與所述柱塞栗相連的蓄能器以及換向閥；所述井下產(chǎn)液設備包括動力液管道、與所述動力液管道相連的動力栗缸筒以及包覆于所述動力液管道外圍的產(chǎn)液油管，所述動力液管道下方連接動力栗活塞，所述產(chǎn)液油管下方連接采油栗栗筒，所述采油栗栗筒內(nèi)部設置采油栗柱塞，所述采油栗柱塞內(nèi)設置游動閥，所述采油栗栗筒下方連接井下油管，所述井下油管與采油栗栗筒相接的位置設置固定閥，所述采油栗柱塞和固定閥之間為產(chǎn)液存儲腔；所述動力栗缸筒與所述采油栗柱塞上下連接；所述產(chǎn)液油管上端設置產(chǎn)液出口。
[0006]蓄能器是液壓氣動系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它在適當?shù)臅r機將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來，當系統(tǒng)需要時，又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?，重新補供給系統(tǒng)。當系統(tǒng)瞬間壓力增大時，它可以吸收這部分的能量，以保證整個系統(tǒng)壓力正常。
[0007]優(yōu)選方案中，所述動力栗活塞通過固定鎖帽固定在產(chǎn)液油管上，固定鎖帽上有產(chǎn)液通孔，保證鎖帽的上下油管聯(lián)通。動力液管道與動力栗柱塞密封配合連接。動力栗缸筒與抽油栗活塞連接，可做上下直線運動。
[0008]優(yōu)選方案中，所述換向閥連通動力液管道和動力液存儲罐，所述換向閥包括左右兩個通道，其中左通道內(nèi)動力液的流向是從柱塞栗流向動力液管道，右通道內(nèi)動力液的流向為從動力液管道流向動力液存儲罐柱塞栗直接對蓄能器打壓。
[0009]優(yōu)選方案中，所述抽油栗栗筒的底端設置固定閥，所述抽油栗的活塞底端設置游動閥。
[0010]優(yōu)選方案中，所述換向閥連通動力液管道和動力液存儲罐，所述換向閥包括左右兩個通道，其中左通道內(nèi)動力液的流向是從柱塞栗流向動力液管道，右通道內(nèi)動力液的流向為從動力液管道流向動力液存儲罐。
[0011]本發(fā)明同時提供一種采用上述裝置采油的方法，包括上行程和下行程兩個步驟的往復運動，所述上行程具體步驟為
[0012]A.換向閥左偏，向動力液管道內(nèi)打入高壓動力液，進入動力栗缸筒內(nèi)腔，動力栗缸筒上端密封，壓力達到后，迫使動力栗缸筒上行，帶動采油栗柱塞上行，游動閥受油管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉，采油栗柱塞下方的產(chǎn)液存儲腔容積增大，腔內(nèi)壓力降低，固定閥在其上下壓力差作用下打開，產(chǎn)液油吸入采油栗筒內(nèi)；此時產(chǎn)液油管內(nèi)逐漸被液體充滿，采油栗柱塞上方的產(chǎn)液經(jīng)產(chǎn)液出口排出；上行程即采油栗內(nèi)吸入液體，井口排出液體的過程；
[0013]所述下行程具體步驟為
[0014]B.換向閥右偏，動力液管道直接和動力液存儲罐聯(lián)通，動力液泄壓，動力液回到動力液存儲罐，在加重桿的重力作用下，動力栗缸筒帶動采油栗柱塞向下運動，采油栗柱塞壓縮固定閥和游動閥之間的液體，當采油栗內(nèi)壓力增加到大于栗沉沒壓力時，固定閥關(guān)閉，當采油栗內(nèi)壓力增加到大于采油栗柱塞上方液壓時，游動閥被頂開，柱塞下面的液體通過游動閥進入柱塞上部，經(jīng)過采油出口進入產(chǎn)液油管；下行程即采油栗向產(chǎn)液油管排液的過程。
[0015]本發(fā)明同時提供一種凸輪直線驅(qū)動換向閥，包括換向閥支座以及位于所述換向閥支座上方的閥體支座、閥體和換向閥直線驅(qū)動機構(gòu)，所述換向閥直線驅(qū)動機構(gòu)包括驅(qū)動軸、與所述驅(qū)動軸相連的旋轉(zhuǎn)軸、與所述旋轉(zhuǎn)軸相連的凸輪以及設置于所述凸輪的兩側(cè)與其相切的左軸承和右軸承，所述閥體包括一位于閥體中心的芯棒，所述芯棒兩端設置左密封端蓋和右密封端蓋，所述驅(qū)動軸與所述芯棒之間設置連接件，所述芯棒內(nèi)部設置動力液流通通道，所述閥體上設置左、中、右三個開口。
[0016]優(yōu)選方案中，所述閥體上的左開口為動力栗進液口，中開口為動力液流通口，右開口為動力液回罐口。
[0017]優(yōu)選方案中，所述芯棒的外圍包覆芯棒密封套。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]1、動力液與產(chǎn)液始終隔離，取消了地面龐大的處理設備；
[0020]2、系統(tǒng)利用U形管原理，非?？茖W地利用產(chǎn)液液柱與動力液液柱平衡，沒有抽油桿負載；
[0021]3、采油栗的活塞桿與動力栗的缸筒活動行程較短，不會產(chǎn)生活塞桿螺旋彎曲現(xiàn)象，不會與油管相碰，從根本上解決了偏磨問題，提高了井下設備的使用壽命；
[0022]4、系統(tǒng)傳動效率高，與相同采液量、相同栗深度的常規(guī)游梁式抽油機相比節(jié)能可達到 30 % -50 % ；
[0023]5、換向閥可通過調(diào)整凸輪的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)液壓采油栗沖次，實現(xiàn)產(chǎn)液量無級調(diào)整；
[0024]6、地面和井下全部采用水基動力液驅(qū)動井下液壓采油栗，成本低廉，整套系統(tǒng)可實現(xiàn)自動化控制生產(chǎn)，安全可靠；
[0025]7、系統(tǒng)動力配備靈活，可實現(xiàn)一站驅(qū)動多井，降低造價，方便管理；
[0026]8、井下采油栗全行程工作，無沖程損失，栗效高；
[0027]9、地面設備各零部件重量輕，維護簡便；
[0028]10、采用常規(guī)采油栗，檢栗簡便，不影響反洗、測量液面等。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明動力液入井動力栗上行程示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明動力液入井動力栗上行程示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明動力液回流動力栗下行程示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明動力液回流動力栗下行程示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明換向閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為圖5的俯視圖。
[0035]附圖標記說明
[0036]1-動力液存儲罐，2-柱塞栗，3-蓄能器，4-換向閥，5-動力液管道，6_產(chǎn)液油管，7-套管，8-固定鎖帽，9-動力栗缸筒，10-動力栗活塞，11-采油栗栗筒，12-采油栗柱塞，13-游動閥，14-固定閥，15-井下油管，16-產(chǎn)液存儲腔，17-采油出口，18-產(chǎn)液通孔，19-產(chǎn)液出口，20-換向閥支座，21-閥體支架，22-閥體，23-換向閥直線驅(qū)動機構(gòu)，24-芯棒，25-芯棒密封套，26-左密封端蓋，27-右密封端蓋，28-驅(qū)動軸與芯棒連接件，29-驅(qū)動軸，30凸輪，31-左軸承，32-右軸承，33-旋轉(zhuǎn)軸，34-動力液進口，35-動力液進液口，36-動力液回罐口。
【具體實施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。