用于油气开采的抽油泵装置及其方法与流程

1.本发明涉及油气开采技术领域，也属于抽油泵技术领域，具体涉及一种用于油气开采的抽油泵装置及其方法，尤其涉及一种用于油气开采的双转子抽油泵装置及其方法。


背景技术：

2.油气开采是将埋藏在地下油层中的石油与天然气等从地下开采出来的过程。目前，在油气开采过程中，采油设备主要有两大类，一种是有杆采油设备，另一种是无杆采油设备。有杆采油设备是由位于地面的动力设备通过一系列的机械传动带动抽油杆柱，并由抽油杆柱带动井下泵往复或旋转运动，从而将井内原油或水抽至地面的采油设备，有杆采油设备以抽油机-抽油杆-抽油泵三抽设备、螺杆泵为典型代表。无杆采油装备是不用抽油杆柱传递能量而用电缆或高压液体传递能量的采油设备，以潜油电泵、潜油螺杆泵为典型代表。
3.目前，使用有杆采油设备和无杆采油设备带来的缺陷和不足如下所示：
4.1.有杆采油设备的缺陷和不足为：具有抽油机的采油设备不仅需要大量的地面设施，而且驱动装置比较庞大，钢材消耗量大，同时井下泵较长，在斜井、水平井、“s”井等井下斜井段位置较小的环境下更是无法适用，另一方面抽油杆上下运动时与管壁间有偏磨现象，经常出现抽油杆脱落或磨损严重问题。设备系统平均效率不到30％，能源利用率较低，所以是一种大功率、高能耗、低效率的设备。而螺杆泵系统中抽油杆旋转运动时与管壁间的磨损严重，综合效率较低。
5.2.无杆采油设备的缺陷和不足为：潜油电泵安置在井下，体系复杂，结构较长，地面高压供电设备成本较高，设备一次性投资较大。同时由于泵体结构长度的限制而无法适应斜井段的特殊需求。潜油螺杆泵也存在由于潜油螺杆泵的泵体结构长度的限制无法适应斜井段的特殊需求。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提供了一种用于油气开采的抽油泵装置及其方法，有效避免了现有技术中具有抽油机的采油设备需要大量的地面设施、驱动装置比较庞大、钢材消耗量大、在斜井、水平井、“s”井等井下斜井段位置较小的环境下无法适用、抽油杆上下运动时与管壁间有偏磨现象使得出现抽油杆脱落或磨损、能源利用率较低的问题，也避免了螺杆泵系统中抽油杆旋转运动时与管壁间的磨损严重而使得综合效率较低的问题，另外还避免了潜油电泵安置在井下的体系复杂、结构较长、地面高压供电设备成本较高、设备一次性投资较大、无法适应斜井段的特殊需求、潜油螺杆泵也存在无法适应斜井段的特殊需求的缺陷；从而提供了一种井况适应性好，节能高效、体积小、安装方便的用于油气开采的抽油泵装置。
7.为了克服现有技术中的不足，本发明给予了一种用于油气开采的抽油泵装置及其方法的解决方案，具体如下：
8.一种用于油气开采的抽油泵装置的方法，包括：
9.在地面采油树1-1下端连接套管1-2，套管1-2的内部有油管1-3，油管1-3与套管1-2的环形空间内充满井液1-4，油管1-3的下端连接用于油气开采的抽油泵装置1-5，用于油气开采的抽油泵装置1-5与配套的潜油电机1-6和保护器1-7共同安装到井下预定位置，所述用于油气开采的抽油泵装置1-5的上端与油管1-3相连，潜油电机1-6带动用于油气开采的抽油泵装置1-5旋转，井液从用于油气开采的抽油泵装置下端的进液口2-2吸入用于油气开采的抽油泵装置1-5内，再经过腔道挤压通过排液口2-1输送到井口集输管线1-1，另外还附设有控制柜1-8可以调节电机的转速进而调节用于油气开采的抽油泵装置的流量，另外，通过改变用于油气开采的抽油泵装置的长度也可改变用于油气开采的抽油泵装置的流量。
10.所述用于油气开采的抽油泵装置，该用于油气开采的抽油泵装置为无月牙板结构的双转子抽油泵装置，包括：
11.泵筒3-1、外转子3-2以及内转子3-3；
12.所述泵筒3-1套接在外转子3-2的外壁上；
13.所述内转子3-3位于所述外转子3-2的内部，所述内转子3-3用于带动所述外转子3-2同向转动以此完成井液的输送。
14.进一步的，所述泵筒3-1的顶端端面的一侧上开有排液口2-1，所述泵筒3-1的底端端面的另一侧上开有进液口2-2，所述泵筒3-1的顶端端面一侧与所述泵筒3-1的底端端面一侧为相对的两端面。
15.进一步的，环绕在所述外转子3-2的内壁上均匀分布有若干齿，环绕在所述内转子3-3的外壁上均匀分布有若干齿，所述外转子3-2上的齿和所述内转子3-3上的齿之间多齿啮合，所述外转子3-2与所述内转子3-3的齿数相差一齿，所述内转子3-3的齿与所述外转子3-2的齿在旋转啮合过程中输送井液1-4。
16.进一步的，所述内转子3-3的齿与所述外转子3-2的齿在旋转啮合过程中形成多个腔道，处在所述进液口2-2一侧并与所述进液口2-2相通的腔道就形成了吸油腔，处在所述排液口2-1一侧并与所述排液口2-1相通的腔道就形成了排油腔。
17.进一步的，所述用于油气开采的抽油泵装置，该用于油气开采的抽油泵装置为有月牙板结构的双转子抽油泵装置，其包括：泵筒3-1、外转子3-2、内转子3-3以及月牙板4-1；
18.所述泵筒3-1套接在外转子3-2的外壁上；
19.所述内转子3-3位于所述外转子3-2的内部，所述内转子3-3用于带动所述外转子3-2同向转动以此完成井液的输送；
20.所述内转子和外转子为多齿啮合；
21.所述月牙板4-1设置在泵盖上，所述泵盖就是所述泵筒的底端或顶部。
22.本发明的有益效果为：
23.(1)本发明为双转子结构，结构紧凑，无冲程损失、效率高、能耗小、安装方便。
24.(2)本发明因为结构紧凑而能体积小，井况适应性好，适应斜井、水平井、“s”井以及井口地面空间位置较小的井况，施工方便、操作简单、作业工艺简单。
25.(3)本发明的部件简单使得生产制造成本低，设计安全合理，根据排量的不同，本发明的用于油气开采的抽油泵装置可以在径向尺寸不变的情况下，增加泵筒、外转子和内转子的轴向尺寸，提升装置的输液能力,也可通过改变转速去改变排量。
附图说明
26.图1为本发明的用于油气开采的抽油泵装置的使用结构原理图。
27.图2为本发明的带有排液口和进液口的泵筒的结构示意图。
28.图3为本发明的无月牙板的用于油气开采的抽油泵装置的横截面示意图。
29.图4为本发明的带有月牙板的用于油气开采的抽油泵装置的横截面示意图。
具体实施方式
30.下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。
31.如图1-图4所示，用于油气开采的抽油泵装置的方法，包括：
32.在地面采油树1-1下端连接套管1-2，套管1-2的内部有油管1-3，油管1-3与套管1-2的环形空间内充满井液1-4，油管1-3的下端连接用于油气开采的抽油泵装置1-5，用于油气开采的抽油泵装置1-5与配套的潜油电机1-6和保护器1-7共同安装到井下预定位置，所述用于油气开采的抽油泵装置1-5的上端与油管1-3相连，潜油电机1-6带动用于油气开采的抽油泵装置1-5旋转，井液从用于油气开采的抽油泵装置下端的进液口2-2吸入用于油气开采的抽油泵装置1-5内，再经过腔道挤压通过排液口2-1输送到井口集输管线1-1，另外还附设有控制柜1-8可以调节电机的转速进而调节用于油气开采的抽油泵装置的流量，通过改变潜油电机的转速或者改变用于油气开采的抽油泵装置的长度也可改变用于油气开采的抽油泵装置的流量。
33.所述用于油气开采的抽油泵装置，该用于油气开采的抽油泵装置为无月牙板结构的双转子抽油泵装置，包括：抽油泵的外形轮廓为柱状的泵筒3-1、外转子3-2以及内转子3-3；所述泵筒3-1套接在环柱状的外转子3-2的外壁上；所述内转子3-3位于所述外转子3-2的内部，所述内转子3-3用于带动所述外转子3-2同向转动以此完成油气井液的输送。这样的泵筒3-1、外转子3-2以及内转子3-3构成的结构紧凑，安装方便。所述泵筒3-1的顶端端面的一侧上开有贯通式排液口2-1，所述泵筒3-1的底端端面的一侧上开有贯通式进液口2-2，所述泵筒3-1的顶端端面侧与所述泵筒3-1的底端端面侧为相对的两侧，也就是：如果所述泵筒3-1的顶端端面侧为左侧，那么所述泵筒3-1的底端端面侧为右侧，如果所述泵筒3-1的顶端端面侧为右侧，那么所述泵筒3-1的底端端面侧为左侧。这样通过进液口2-2就能把油气井液从所述泵筒3-1的底端吸入到所述泵筒3-1内，通过排液口2-1就能把油气井液从所述泵筒3-1的顶端输送到油气井口的集输管线。所述排液口2-1就形成了排油通道，所述进液口2-2就形成了进油通道。排液口2-1和进液口2-2的位置取决于泵筒3-1、外转子3-2以及内转子3-3安装的相对位置以及内转子的旋转方向。环绕在所述外转子3-2的内壁上均匀分布有若干齿，环绕在所述内转子3-3的外壁上均匀分布有若干齿，相邻两个齿之间的凸起形成一个齿牙，所述外转子3-2上的齿和所述内转子3-3上的齿之间多齿啮合，所述外转子3-2与所述内转子3-3的齿数相差一齿，所述外转子3-2与所述内转子3-3的齿数相差一齿的结构能够为：所述外转子3-2的齿数比所述内转子3-3的齿数多一个，所述内转子3-3的齿与所述外转子3-2的齿在旋转啮合过程中输送从所述泵筒3-1的底端吸入到所述泵筒3-1内的油气井液1-4。这样通过所述内转子3-3的齿与所述外转子3-2的齿在旋转啮合过程中输送从所述泵筒3-1的底端吸入到所述泵筒3-1内的油气井液1-4的结构紧凑，无冲程损失、效率高、能耗小、安装方便。所述内转子3-3的齿与所述外转子3-2的齿在旋转啮合过程中形成多个
腔道，处在所述进液口2-2一侧并与所述进液口2-2相通的腔道就形成了吸油腔，处在所述排液口2-1一侧并与所述排液口2-1相通的腔道就形成了排油腔。而在外转子和内转子同向旋转时，这样吸油腔就能经所述进液口2-2吸入油气井液1-4，从而进一步把吸入的油气井液1-4通过排油腔输送并经所述排液口2-1排出。
34.还有一种用于油气开采的抽油泵装置，所述用于油气开采的抽油泵装置，该用于油气开采的抽油泵装置为有月牙板结构的双转子抽油泵装置，其包括：泵筒3-1、外转子3-2、内转子3-3以及月牙板4-1；所述泵筒3-1套接在外转子3-2的外壁上；所述内转子3-3位于所述外转子3-2的内部，所述内转子3-3用于带动所述外转子3-2同向转动以此完成井液的输送；所述内转子和外转子为多齿啮合；所述月牙板4-1设置在泵盖上，所述泵盖就是所述泵筒的底端或顶部。这样可以利用所述月牙板来把吸油腔和排油腔隔开。
35.所述内转子的中心和所述外转子的中心之间带有偏心距e，这样更利于形成吸油腔和排油腔。
36.另外，所述泵筒的进液口和排液口是可按照所配套潜油电机顺时针旋转时进行匹配设计的，本发明所述的所述用于油气开采的抽油泵装置，同样适合于配套逆时针旋转的潜油电机，泵筒的进液口和排液口将分别进行180
°
旋转匹配，本发明对于潜油电机的旋转方向没有约束。只是泵筒的进液口和排液口位置做匹配性调整。同时可以根据不同作业现场，油气井液的排量和压力的不同。所述用于油气开采的抽油泵装置可以在径向尺寸不变的情况下，增加泵筒、外转子和内转子的轴向尺寸，提升该装置的输液能力。另外，进一步具体而言，内转子和外转子紧靠一边，另一边被设置在泵盖上的月牙板隔开。通过与潜油电机的输出端与内转子转动连接，然后在潜油电机的输出端的转动下通过内转子带动外转子同向转动，内转子和外转子，同进液口处相互分离形成负压而吸入井液，内转子和外转子在排液口处不断嵌入啮合而将井液挤压输出。
37.以上以用实施例说明的过程对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的状况下，能够做出每种变动、改变和替换。