技术领域

本发明涉及一种石油工业用抽油泵防砂装置及方法，特别涉及一种装有阻砂通液器的长柱塞防砂长抽油泵。

背景技术

目前，在石油开采中，受复杂地质结构的影响，油液中含有细粉砂的油井，在全国各地油田都普遍存在，在这些油井中使用常规抽油泵生产时，一般采用长柱塞的抽油泵，但是往往会出现砂卡，泵效低等缺陷，使抽油泵过早失效，造成油井停产，作业频繁，原油的生产成本提高。

中国专利文献公开号为102146911A，专利名称为《一种长柱塞防砂抽油泵》，设有泵筒、与泵筒端连接的固定凡尔、泵筒内的柱塞、与柱塞上端连接的上游动凡尔、与柱塞下端连接的下游动凡尔,本发明的泵筒外设置有外套筒,外套筒与泵筒之间有环型空腔,环型空腔下部与双通沉砂管连接。本发明的柱塞为长柱塞,长柱塞的长度大于整体泵筒的长度。本发明的下游动凡尔设置在长柱塞的下端内侧,下游动凡尔上方设置有定位爪。抽油泵工作时,长柱塞始终超出泵筒外,长柱塞将砂粒挡住,砂粒便不易进到泵筒中,砂粒沿着环型空腔向下沉积到双通沉砂管中，该方法可以一定程度的实现防砂的问题。

另外，中国专利文献公开号为204805078U，专利名称为《一种长柱塞防砂卡抽油泵》，长柱塞总成的上端安装有出油阀，长柱塞总成的外部设置有泵筒总成，泵筒总成的外部设置有沉沙外管；长柱塞总成下端安装有泄油器，泄油器内部设置有游动阀，泄油器下端安装有固定阀总成。适用于含砂量小于0.8％的油井中，主要用于出砂量较大的油井中采油作业，采用防砂效果较为理想的泵筒总成和长柱塞总成结构，同时增加了沉砂外管，使抽油泵在抽汲过程中能够很好的将原油携带的部分砂粒阻挡在泵筒总成之外，同时由于砂粒重力的作用，使砂粒沉降在泵筒总成与陈述外管之间的环形空间内，该方法可以一定程度的实现防砂的问题。

本发明采用增设阻砂通液器和沉砂腔来实现减小了砂粒进入泵筒的机率，提高长柱塞抽油泵的使用寿命。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种装有阻砂通液器的长柱塞防砂长抽油泵,可以实现多级阻砂，从而大幅的降低了油液中的砂子，大幅延长了装置的使用寿命。

本发明提到的一种装有阻砂通液器的长柱塞防砂长抽油泵，其技术方案是：包括泵筒（3）、长柱塞（4）、连接管（5）、固定阀（6）、阻砂通液器（7）、上游动凡尔（10）、下游动凡尔（11），所述泵筒（3）的上端连接采油管柱（2），泵筒（3）的下端连接固定阀（6），固定阀（6）内安装有固定阀凡尔（12）；所述泵筒（3）内安装有长柱塞（4），长柱塞（4）的下端设有下游动凡尔（11），长柱塞（4）的上端设有上游动凡尔（10），其特征是：所述固定阀（6）的下端连接阻砂通液器（7），所述阻砂通液器（7）包括上接头（7.1）、增压器（7.2）、阻砂通液收集板（7.3）、阻砂通液反射板（7.4）、阻砂通液循环板（7.5）、外筒体（7.6）和第一内锥螺帽（7.7），所述外筒体（7.6）的上端设有上接头（7.1），外筒体（7.6）的下端内壁安装第一内锥螺帽（7.7），在外筒体（7.6）的内腔由下到上依次设有阻砂通液循环板（7.5）、阻砂通液反射板（7.4）、阻砂通液收集板（7.3）和增压器（7.2），所述阻砂通液循环板（7.5）设有第一进液孔，进液孔与阻砂通液反射板（7.4）相互对应，阻砂通液反射板（7.4）的第二进液孔设置在中心处，阻砂通液收集板（7.3）设有第三进液孔，增压器（7.2）设有锥形孔，液体通过阻砂通液循环板（7.5）经过阻砂通液反射板（7.4）进行第一级阻砂，液体再经过阻砂通液反射板（7.4）流向阻砂通液收集板（7.3）实现第二级阻砂，液体再经过阻砂通液收集板（7.3）流向增压器（7.2）提高液体的压力，再通过固定阀凡尔（12）、泵筒（3）抽出。

优选的，上述阻砂通液循环板（7.5）包括圆形主体（7.5.1）、第一进液孔（7.5.2）、中心孔（7.5.3），在圆形主体（7.5.1）的中心设有中心孔（7.5.3），在中心孔（7.5.3）的外圈设有多个第一进液孔（7.5.2），所述第一进液孔（7.5.2）为下粗上细的锥形孔，中心孔（7.5.3）为下细上粗的锥形孔。

优选的，上述阻砂通液反射板（7.4）包括反射板主体（7.4.1）和第二进液孔（7.4.2），反射板主体（7.4.1）的中心设有下粗上细的第二进液孔（7.4.2）。

优选的，上述阻砂通液收集板（7.3）包括收集板圆形主体（7.3.1）、第三进液孔（7.3.2），在收集板圆形主体（7.3.1）上设有四组以上的第三进液孔（7.3.2），所述第三进液孔（7.3.2）为下粗上细的锥形孔。

优选的，上述增压器（7.2）包括增压器主体（7.2.1）和增压孔（7.2.2），所述增压器主体（7.2.1）的中心设有下粗上细的锥形结构的增压孔（7.2.2）。

优选的，上述第一内锥螺帽（7.7）的外径为圆柱形，且通过外螺纹与阻砂通液器（7）的外筒体（7.6）活动连接，所述第一内锥螺帽（7.7）的内壁为内锥形状，且下口粗，上口细。

优选的，上述固定阀（6）包括阀座（6.1）、固定阀主体（6.2）和固定阀凡尔（12），固定阀主体（6.2）为上端细下端粗的变径接头，上端通过外螺纹与泵筒（3）的下端连接，下端通过内螺纹与阻砂通液器（7）的上接头（7.1）活动连接，阀座（6.1）位于固定阀主体（6.2）下侧，固定阀凡尔（12）位于阀座（6.1）和固定阀主体（6.2）的上端之间的空腔内。

优选的，上述阻砂通液反射板（7.4）和阻砂通液循环板（7.5）之间设有第二内锥螺帽（7.8），在阻砂通液收集板（7.3）、阻砂通液反射板（7.4）之间设有第三内锥螺帽（7.9）。

本发明的有益效果是：本发明采用了阻砂通液器，在含砂油液的上提过程中，固体颗粒状的砂子经过多次碰撞，产生发生向下的动能，而在长柱塞下移时，油液失去上升的动能，这时固体颗粒状的砂子继续向下移动加速下沉；其中，阻砂通液反射板和阻砂通液收集板可以实现多级阻砂，从而大幅的降低了油液中的砂子；由于长柱塞在上提和下移的距离很短，所以每次向上提出的油液容量很少，只占沉砂腔容积的百分之一到几十分之一的容积，因此，上升时的补充的油液流速缓慢，阻砂通液反射板和阻砂通液收集板就可以完全实现砂子的阻挡下，从而实现了良好的防砂效果；

另外，本发明在固定阀下方增设了沉砂腔，可以方便的将固定阀凡尔上方出现的少量砂子，落入沉砂腔，可达到延长泵效的目的。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是阻砂通液器的半剖图；

附图3是阻砂通液循环板的结构示意图；

附图4是阻砂通液循环板的截面图；

附图5是阻砂通液反射板的结构示意图；

附图6是阻砂通液反射板的截面图；

附图7是增压器的结构示意图；

附图8是阻砂通液收集板的结构示意图；

附图9是阻砂通液收集板的截面图；

附图10是阻砂通液器的实施例2的结构示意图；

上图中：抽油杆1、采油管柱2、泵筒3、长柱塞4、连接管5、固定阀6、阻砂通液器7、油井套管8、人工井底9、上游动凡尔10、下游动凡尔11、固定阀凡尔12、沉砂腔13；

上接头7.1、增压器7.2、阻砂通液收集板7.3、阻砂通液反射板7.4、阻砂通液循环板7.5、外筒体7.6、第一内锥螺帽7.7、第二内锥螺帽7.8、第三内锥螺帽7.9；反射板主体7.4.1和第二进液孔7.4.2。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，参照附图1-2，本发明提到的一种装有阻砂通液器的长柱塞防砂长抽油泵，包括泵筒3、长柱塞4、连接管5、固定阀6、阻砂通液器7、上游动凡尔10、下游动凡尔11，所述泵筒3的上端连接采油管柱2，泵筒3的下端连接固定阀6，固定阀6内安装有固定阀凡尔12；所述泵筒3内安装有长柱塞4，长柱塞4的下端设有下游动凡尔11，长柱塞4的上端设有上游动凡尔10，其特征是：所述固定阀6的下端连接阻砂通液器7，所述阻砂通液器7包括上接头7.1、增压器7.2、阻砂通液收集板7.3、阻砂通液反射板7.4、阻砂通液循环板7.5、外筒体7.6和第一内锥螺帽7.7，所述外筒体7.6的上端设有上接头7.1，外筒体7.6的下端内壁安装第一内锥螺帽7.7，在外筒体7.6的内腔由下到上依次设有阻砂通液循环板7.5、阻砂通液反射板7.4、阻砂通液收集板7.3和增压器7.2，所述阻砂通液循环板7.5设有第一进液孔，进液孔与阻砂通液反射板7.4相互对应，阻砂通液反射板7.4的第二进液孔设置在中心处，阻砂通液收集板7.3设有第三进液孔，增压器7.2设有锥形孔，液体通过阻砂通液循环板7.5经过阻砂通液反射板7.4进行第一级阻砂，液体再经过阻砂通液反射板7.4流向阻砂通液收集板7.3实现第二级阻砂，液体再经过阻砂通液收集板7.3流向增压器7.2提高液体的压力，再通过固定阀凡尔12、泵筒3抽出。

参照附图3-4，阻砂通液循环板7.5包括圆形主体7.5.1、第一进液孔7.5.2、中心孔7.5.3，在圆形主体7.5.1的中心设有中心孔7.5.3，在中心孔7.5.3的外圈设有多个第一进液孔7.5.2，所述第一进液孔7.5.2为下粗上细的锥形孔，中心孔7.5.3为下细上粗的锥形孔。

参照附图5-6，本发明的阻砂通液反射板7.4包括反射板主体7.4.1和第二进液孔7.4.2，反射板主体7.4.1的中心设有下粗上细的第二进液孔7.4.2。

参照附图8-9，本发明的阻砂通液收集板7.3包括收集板圆形主体7.3.1、第三进液孔7.3.2，在收集板圆形主体7.3.1上设有四组以上的第三进液孔7.3.2，所述第三进液孔7.3.2为下粗上细的锥形孔。

参照附图7，本发明的增压器7.2包括增压器主体7.2.1和增压孔7.2.2，所述增压器主体7.2.1的中心设有下粗上细的锥形结构的增压孔7.2.2。

另外，第一内锥螺帽7.7的外径为圆柱形，且通过外螺纹与阻砂通液器7的外筒体7.6活动连接，所述第一内锥螺帽7.7的内壁为内锥形状，且下口粗，上口细。

本发明提到的固定阀6包括阀座6.1、固定阀主体6.2和固定阀凡尔12，固定阀主体6.2为上端细下端粗的变径接头，上端通过外螺纹与泵筒3的下端连接，下端通过内螺纹与阻砂通液器7的上接头7.1活动连接，阀座6.1位于固定阀主体6.2下侧，固定阀凡尔12位于阀座6.1和固定阀主体6.2的上端之间的空腔内。另外，在固定阀6下方增设了沉砂腔13，可以方便的将固定阀凡尔上方出现的少量砂子，落入沉砂腔，可达到延长泵效的目的。

上述阻砂通液反射板7.4和阻砂通液循环板7.5之间设有第二内锥螺帽7.8，在阻砂通液收集板7.3、阻砂通液反射板7.4之间设有第三内锥螺帽7.9。

本发明提到的装有阻砂通液器的长柱塞防砂长抽油泵的使用方法，是包括以下步骤：

首先，组装阻砂通液器，在外筒体7.6内腔先旋入增压器7.2，再安装通过第三内锥螺帽7.9将阻砂通液收集板7.3旋入并固定在增压器7.2的下方；然后，通过第二内锥螺帽7.8将阻砂通液反射板7.4固定在第三内锥螺帽7.9的下方；再通过第一内锥螺帽7.7将阻砂通液循环板7.5固定在第二内锥螺帽7.8的下方，完成阻砂通液器的组装；

第二，组装长柱塞防砂长抽油泵，将组装好的阻砂通液器通过上接头7.1活动连接在固定阀6的下端，并在固定阀6的阀座上安设固定阀凡尔12，固定阀6的上端活动连接在泵筒3的下端；然后，将装有上游动凡尔10和下游动凡尔11的长柱塞4插入泵筒3，完成长柱塞防砂长抽油泵的组装；然后通过采油管柱2将泵筒3、连接管5、固定阀6、阻砂通液器7下入油井套管8的底部，接近人工井底9处；所述长柱塞4的上端连接在抽油杆1的下端；

第三，通过井口的抽油机带动抽油杆1上下运动，抽油杆1带动长柱塞4上移时，固定阀凡尔12向上升起，油井套管8与人工井底9处的含砂油液依次经过阻砂通液器7的阻砂通液循环板7.5、阻砂通液反射板7.4、阻砂通液收集板7.3和增压器7.2，经过多次碰撞阻砂后，油液通过固定阀凡尔12升起后形成的进液通道上移，并通过长柱塞4、上游动凡尔10和下游动凡尔11和泵筒3的配合，使油液沿着油管上提至井口。

优选的，在步骤三中，含砂油液通过阻砂通液器7的具体过程如下：

开始工作之前，整个阻砂通液器7没入含砂油液的液面下方，含砂油液的上方由于一开始处于静止状态含砂量较少；

一、当长柱塞4开始上移时：

固定阀凡尔12打开，位于沉砂腔13的油液沿着固定阀6上升，并顺利提升至泵筒3与长柱塞4形成的空腔内；

位于阻砂通液收集板7.3与阻砂通液反射板7.4之间腔体的油液，沿着第三进液孔7.3.2上升，并经过增压器7.2补充到沉砂腔13；

位于阻砂通液反射板7.4与阻砂通液循环板7.5之间腔体的含砂油液，沿着阻砂通液反射板7.4的第二进液孔7.4.2上升，固体颗粒状的砂子碰撞到阻砂通液收集板7.3的收集板圆形主体7.3.1向下移动，油液继续沿着第三进液孔7.3.2上升；

阻砂通液循环板7.5下方的含砂油液则经过阻砂通液循环板7.5上升，由于阻砂通液循环板7.5上设有一圈多个下粗上细的第一进液孔7.5.2，中间设有下细上粗的中心孔7.5.3，含砂油液通过外圈的第一进液孔7.5.2时，流速增快；通过中心孔7.5.3的含砂油液的流速减慢；且经过第一进液孔7.5.2流速增快的上升的含砂油液碰撞到阻砂通液反射板7.4的反射板主体7.4.1，作为固体颗粒的砂子反弹后，与中心孔7.5.3上升的流速较慢的含砂油液再次碰撞并下沉或部分悬浮；

二、当长柱塞4反转并向下推动时：固定阀凡尔12下沉坐封在阀座上，泵筒3与长柱塞4形成的空腔内的油液被上提到采油管柱2内；

位于沉砂腔13的油液中若含有少量砂子，砂子会在重力作用下实现下沉；

位于增压器7.2内腔的油液中若含有少量砂子，砂子会在重力作用下实现下沉；

位于阻砂通液收集板7.3与阻砂通液反射板7.4之间腔体的油液，含有的少量砂子也会在重力作用下实现下沉，且被碰撞的砂子在没有上升液体的带动下，加速下沉；

位于阻砂通液反射板7.4与阻砂通液循环板7.5之间腔体的含砂油液，被碰撞的砂子在没有上升液体的带动下，加速下沉；

位于阻砂通液循环板7.5下方的含砂油液，被碰撞的砂子在没有上升液体的带动下，加速下沉；

三、当长柱塞4再次上移时，继续重复步骤一的动作，采油管柱2内油液继续上提，而阻砂通液器则实现上抽的油液的多级阻砂；在长柱塞4的不断上移和下移的循环操作中，井下的油液被一点一点的抽出到井口。

本发明能实现的工艺的原理是：液体遵循的定律为帕斯卡定律即向各个方向移动，而悬浮于液体内的悬浮颗粒即悬浊液是晶体具有各向异性其基本运动：满足牛顿定律及碰撞原理。液体是分子与原子级别的物质，其粒度直径级别为埃级即10^-10m而胶体的粒度级别为10^-9~10^-7m之间，而悬浊液的悬浮颗粒的粒度是大于10^-7m的，而滤砂管的过滤精度一般为大于0.1mm即10^-4m即悬浮颗粒的体积与质量要比液体分子大很多。

实施例2，本发明提到的一种装有阻砂通液器的长柱塞防砂长抽油泵，与实施例1不同之处是：

参照附图10，阻砂通液器7为一级阻砂结构，具体结构包括上接头7.1、增压器7.2、阻砂通液反射板7.4、阻砂通液循环板7.5、外筒体7.6和第一内锥螺帽7.7，所述外筒体7.6的上端设有上接头7.1，外筒体7.6的下端内壁安装第一内锥螺帽7.7，在外筒体7.6的内腔由下到上依次设有阻砂通液循环板7.5、阻砂通液反射板7.4和增压器7.2，所述阻砂通液循环板7.5设有第一进液孔，进液孔与阻砂通液反射板7.4相互对应，阻砂通液反射板7.4的第二进液孔设置在中心处，增压器7.2设有锥形孔，液体通过阻砂通液循环板7.5经过阻砂通液反射板7.4进行第一级阻砂，液体再经过阻砂通液收集板7.3流向增压器7.2提高液体的压力，再通过固定阀凡尔12、泵筒3抽出。

本发明的在油井现场使用的对比实验数据如下：

1.临XX-斜XX井：该井完井试验日期为2008年12月16日（为胜利油田内部实验）

本井及相关临井生产状况

2009.1.22新井投产试验，投产层位s2x，电解序号59、62、63、66，井段3435.5-3500.5m（非本次压裂层），射孔12.4m4层，初期日液3.3t，含水100％，末期日液0.9t，日油0，含水95％，阶段累油5t，阶段累水65t。

2009.4.29填砂井段3435.5-3500.5m砂面3389.77m，上返28、29、30井（非本次压裂层）井段2895.8-2937.3m，初期日液11.3t，日油10.1t，含水10%，动液面257m。

2016.11下返s2x2射孔3351.2-3360.3m，3364.7-3369.4m，11.8m（为本次压裂段），合采，初期日液0.8t，日油0.4t，含水37.5%日前日液0.7t，日油0.4t，含水43.6%。

该井泵的使用情况：

时间完井后即2009年12月2日开始下泵抽液至2009年12月25日完成开始试抽至2009年4月29日新井试抽阶段采用的长柱塞防砂泵，因为泵长而停抽。

2009年4月29日至2016年11月，开始试用长柱塞防砂泵下接抽油泵的阻砂通液器，并未出现砂现象，其中的泥质含量29为141.5，由此可以看出阻砂通液器的阻砂作用。

2016年11月至2018年7月29日，该使用的抽油泵仍然是长柱塞泵，这时长柱塞泵下使用的是两组用短节（1.5m）相连的串联是阻砂通液器组，因为改变生产工艺（该井2018年后改为分层采油工艺），这次在检泵时，在固定阀总成内未见细粉砂，这次使用的是长柱塞防砂泵下面悬挂阻砂通液器组的结构。

综上所述，

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。