高效仿生面密封阀抽油泵.pdf

本发明提供一种高效仿生面密封阀抽油泵，它是为了彻底解决由于抽油机柱塞与泵筒间的磨阻造成的抽油杆柱下行与油管的磨擦及抽汲含固相微粒流体事故多，寿命短而设计的，由柱塞、泵筒组成，其中柱塞的中心杆筛管外套两层弹性密封体，在双弹性体外套上弹性密封环。本发明中柱塞在泵筒内做往复运动时，柱塞与泵筒间隙会自动调整，与面密封阀配套，达到智能、高效、自封的目的；密封环结构适用于所有液压柱塞或多柱塞泵，具有降低泵的漏失量，提高泵的容积效率，解决注聚合物驱、稠油、出砂、结垢抽油机井中杆管偏磨减少冲程损失，减少了泵的事故率，延长泵的寿命，提高泵效的优点。

1.  高效仿生面密封阀抽油泵，它是由柱塞、泵筒、双弹性体阀组成，柱塞与泵筒间隙配合，其特征在于：所述柱塞是由中心杆筛管、套在所述中心杆筛管外的双弹性密封体、套在所述双弹性密封体外的耐磨变径密封环组成。

2.  根据权利要求1所述高效仿生面密封阀抽油泵，其特点在于，柱塞开关阀采用了仿生面密封原理。

3.  根据权利要求1所述高效仿生面密封阀抽油泵，其特点在于，用面密封取代游动凡尔。

4.  根据权利要求1所述高效仿生面密封阀抽油泵，其特点在于，柱塞与泵筒间隙、双层弹性密封体间隙大小依据举升压力和流体粘度调整。

5.  根据权利要求1或2所述高效仿生面密封阀抽油泵，其特点在于，所述耐磨变径密封环为间隔套在弹性密封体外的多个刚性金属环和多个弹性环。

6.  根据权利要求5所述高效仿生面密封阀抽油泵，其特点在于，所述金属环和弹性环形成的耐磨变径密封环两端用压帽压住。

7.  根据权利要求5所述高效仿生面密封阀抽油泵，其特点在于，每间隔多个弹性环放置一金属环。

高效仿生面密封阀抽油泵
技术领域：
本发明属于石油开采机械举升领域，主要应用于地下原油、含聚合物、含水流体、三元复合体系的机械举升。
背景技术：
目前，国内外现有的机械抽油柱塞泵(参见图2)在工作运行过程中，因柱塞2与泵筒1之间的摩擦存在两方面的矛盾。一是柱塞2与泵筒1的间隙设计较小时，在抽油杆4下行时，柱塞2与泵筒1之间的摩擦力大，增加了能耗；同时，使抽油杆4发生弯曲并与油管5发生磨擦，造成抽油杆磨断或油管磨漏，缩短了检泵周期，增加了原油开发成本。该现象在稠油、含聚合物流体等粘稠流体举升过程中更为明显。二是柱塞2与泵筒1的间隙设计较大时，在抽油杆4下行时，柱塞2与泵筒1之间的摩擦力小，不会造成抽油杆磨断或油管磨漏，检泵周期长。但在抽油杆4上行时，柱塞2与泵筒1的间隙大，泵筒内流体流失严重，机械抽吸效率低，同样也增加了原油开发成本。
柱塞游动凡尔球与座是刚性线密封(图3A)。密封线局部磨损或因固相颗粒附着，影响密封了密封效果，增大了液体漏失量，泵效降低。另外，因凡尔球与座在柱塞腔内，使柱塞不能制造的太小，限制了目前柱塞泵仅能在Ф28mm，不能满足低产能井的举升需要。
发明内容：
本发明目的，在于克服现有缺陷，提供一种新型高效仿生面密封阀抽油泵。
本发明提供的高效仿生面密封阀抽油泵，它是由柱塞、泵筒、双弹性体阀组成，柱塞与泵筒间隙配合，其中：所述柱塞是由中心杆筛管、套在所述中心杆筛管外的双弹性密封体、套在所述双弹性密封体外的耐磨变径密封环组成。
上述高效仿生面密封阀抽油泵，柱塞开关阀采用了仿生面密封原理。
上述高效仿生面密封阀抽油泵，用面密封取代游动凡尔。
上述高效仿生面密封阀抽油泵，柱塞与泵筒间隙、双层弹性密封体间隙大小依据举升压力和流体粘度调整。
上述高效仿生面密封阀抽油泵，所述耐磨变径密封环为间隔套在弹性密封体外的多个刚性金属环和多个弹性环。
上述高效仿生面密封阀抽油泵，所述金属环和弹性环形成的耐磨变径密封环两端用压帽压住。
上述高效仿生面密封阀抽油泵，每间隔多个弹性环放置一金属环。
采用以上方案，本发明解决了上述机械抽油柱塞泵在工作运行过程中，因柱塞与泵筒之间摩擦产生的两方面矛盾。并充分利用这两方面矛盾，抽油杆下行过程中使柱塞与泵筒的间隙增大，减小了柱塞与泵筒的摩擦；抽油杆上行过程中使柱塞与泵筒的间距减小，降低了流体流失，实现了柱塞阀的面密封。柱塞上游动凡尔由面密封代替，减少固相微粒泵抽效果的影响(图3B)。
附图说明：
图1为本发明结构简图；
图1-A为图1中柱塞与泵筒结构局部放大图；
图2为已有常规柱塞泵结构简图；
图2-A为图2中柱塞与泵筒结构局部放大图；
图3A为已有常规柱塞泵中游动凡尔球与座呈刚性线密封状态图；
图3B为本发明抽油泵中柱塞上游动凡尔面密封状态图。
具体实施方式：
参见图1和图1A，本发明的高效仿生面密封阀抽油泵，由泵筒1、柱塞2、固定凡尔3组成，柱塞2与泵筒1间隙配合；参见图1A，柱塞2是由耐压和耐磨变径密封环5、内外弹性密封体6、7和中心杆筛管8组成；中心杆筛管8外圆上套两层弹性密封体6、7，在弹性密封体6之外再套多个弹性环5，两端用压帽4压住。由此，弹性环5形成了柱塞2的外表面，其与泵筒1的间隙形成密封面，参见图3B，配合间隙δ，δ的大小可根据所抽液体中所含聚合物的浓度等因素来确定。
本发明的高效仿生面密封阀抽油泵工作中，内外弹性体6、7的作用替代原抽油泵的游动凡尔，实现高压面密封。抽油杆拉柱塞上行时，柱塞2腔内部承受高压，柱塞2腔内外压差增大，内弹性密封体7在高压作用下涨大，作用到外弹性体6上，再作用到耐磨的弹性环5上，弹性环5与泵筒1间隙变小，强化密封作用，减少流体漏失，提高了泵的容积效率和机械效率；抽油杆带柱塞下行时，柱塞2腔内外压力相同，内外弹性体6、7和耐磨弹性环5收缩止原始状态，增大与泵筒1的间隙，减少柱塞2的下行阻力，打开内外弹性体6和7之间的通道，减少抽油杆弯曲，提高泵效。柱塞与泵筒的间隙δ大小是依据所抽液体中聚合物浓度、原油粘度、含水量、以及含砂量等参数而定，当这些物质含量高时，间隙δ值增加，反之则减小δ值，一般δ值在0.2～0.5mm之间变化。
本发明的核心功能是柱塞在泵筒内做往复运动时，柱塞与泵筒间隙会自动调整，与面密封阀配套，达到智能、高效、自封的目的。柱塞上行时，柱塞腔内压力增大，并通过弹性密封体传到弹性密封环上，弹性环胀大，同时柱塞与泵筒间隙减小，柱塞腔内流体漏失减少，达到密封的作用，提高泵效。柱塞下行时，柱塞腔内外压力相同，弹性环收缩，柱塞与泵筒间隙扩大，减小下行摩擦力，减少能耗；防止抽油杆弯曲产生杆断、杆下行困难及管漏等现象，延长检泵周期，降低油田开发成本。由于双弹性体密封属于面密封，局部损伤不受影响；特别是密封面内进入少量固体颗粒时，也不影响整体密封效果。对三元复合体系起防垢作用，柱塞上端加速流体外排，减少垢及固体沉积的机会。
本发明提出的双弹性体和配合耐磨变径密封环的技术方案，实现耐磨、密封分开，可适用于所有液压自封柱塞泵及多种柱塞泵。加入密封环后的液压柱塞抽油泵便具有自封功能，高压面密封功能，降低抽油事故率，降低了泵的漏失量，提高了泵的容积效率，具有解决注聚合物驱、稠油、出砂、结垢抽油机井中杆管偏磨、减少冲程损失、提高泵效的优点。