專利名稱：真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置的制作方法
真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置
本發(fā)明真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置,是一種規(guī)模獲得真空能量和壓縮氣 體，用其雙動力實現(xiàn)多井大流量提升深井油并具備熱采功能的真空抽油系統(tǒng)裝置。主 要用于油田多井大流量抽油和開采高粘油方面。
今后陸地上剩余的石油資源，多在地下深層、高寒、荒漠地區(qū)，所以石油工業(yè)將 隨著釆油環(huán)境的惡化和油井深度的不斷增深，以及先進的多水平鉆井新技術(shù)的實施， 對深井大流量采油技術(shù)設(shè)備的要求越來越高。但目前在石油開采方面主要采用桿式泵 和潛油電泵兩種采油設(shè)備，隨著井深和產(chǎn)量的增加，以及油井復(fù)雜條件(如高粘、重 蠟、多砂、多氣、水淹和強腐蝕等)的出現(xiàn)，容易造成生產(chǎn)事故增多和抽油量降低的 工況。所以如何解決多井、安全、高效、自動化、深井、大流量提升石油的難點，決 不是僅靠對現(xiàn)有采用技術(shù)設(shè)備改進所能完成的，因此，研究發(fā)明新的采用技術(shù)設(shè)備將 成為解決石油工業(yè)界面臨問題的關(guān)鍵。
本發(fā)明的主要目的，是向石油工業(yè)提供一種多井、安全、高效、自動化、深井、 大流量并具備熱采功能的真空抽油系統(tǒng)裝置，增大單井產(chǎn)油能力為實施多水平鉆井和 采油工藝，提供可行的深井大流量抽油技術(shù)設(shè)備保障，減少建井?dāng)?shù)量、節(jié)省基建投資、 降低采油成本；解決我國西部油田深層石油提升和我國東部油田后期注水開采需要增 大提油流量的難點；解決高粘油的開采技術(shù)問題；推向國際促進石油工業(yè)的發(fā)展。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括多臺真空壓力深井抽油機；包括水柱塞式真空泵和壓縮機， 將水柱塞式真空泵和壓縮機裝置在多臺真空壓力深并抽油機的中心位置，通過真空管 路、壓縮氣體管路與多臺真空壓力深井抽油機連接成為一體構(gòu)成。
真空壓力深井抽油機的結(jié)構(gòu)包括安裝在地下油井套管內(nèi)的井下分級提油系統(tǒng)； 包括安裝在地面上的井上管路調(diào)控系統(tǒng)，由兩系統(tǒng)組成。
并下分級提油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括兩條真空壓力管路、天然氣管路、多條吸油管路、 多個底閥、多個固定盤、多個封隔器、多個管道活接、兩個管頭堵塞、井底支撐架、 井壁套管、密封法蘭等，利用多個管路活接分別將兩條真空壓力管路、天然氣管路連 接成三條各自從地面通入到井底油氣層管路，用兩個管頭堵塞分別將兩條真空壓力管 路的下端封閉，通過多個固定盤構(gòu)成一體，由底部井底支撐架的支撐安裝在油井的井 壁套管內(nèi)，再利用安裝在每個固定盤外周邊的封隔器與井壁套管密封牢固，通過多個 封隔器將井壁套管分隔成為多個串聯(lián)相同容積的密閉儲油室，通過吸油管路將各個相
4臨串聯(lián)的儲油室相連通，同時將最下端的一個儲油室與井底油氣層的原油相連通，再 通過安裝在各條吸油管路底部的底閥使各儲油室為各自密閉的容腔，從串聯(lián)的儲油室 最下端的第一節(jié)儲油室開始，按順序分為奇數(shù)節(jié)儲油室和偶數(shù)節(jié)儲油室兩組，使第一 條真空壓力管路通過通氣孔將奇數(shù)節(jié)儲油室相連通，使第二條真空壓力管路通過通氣 孔將偶數(shù)節(jié)儲油室相連通，利用密封法蘭將井壁套管的上頂端封閉，結(jié)構(gòu)成一體組成。
井上管路調(diào)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括輸油管路、天然氣管路、兩條真空壓力管路、兩 條旁通管路、真空包、真空控制儀、兩個電動真空閥、真空管路、壓力氣罐、壓力控 制儀、三個電動氣閥、壓縮氣體管路、管道加熱器、電器控制箱，將兩條真空壓力管 路與真空包相連通，在每條真空壓力管路上安裝一個電動真空閥，真空包與真空管路 相連接，在真空包上安裝一個真空控制儀，用兩條旁通管路分別將兩條真空壓力管路 與壓力氣罐相連通，在每條旁通管路上安裝一個電動氣閥，壓力氣罐與壓縮氣體管路 相連通，在壓力氣罐上安裝一個壓力控制儀，在壓縮氣體管路上安裝一個管道加熱器， 在天然氣管路上安裝一個電動氣閥，通過線路將電器控制箱與三個電動氣閥、二個電 動真空閥、真空控制儀、壓力控制儀、管道加熱器相連通，組成一體構(gòu)成。
水柱塞式真空泵和壓縮機的結(jié)構(gòu)包括由多個真空獲得器、真空制冷器、氣水分 離器、水泵、輸水管路、電器控制箱、循環(huán)水池、溫度傳感器、工作平臺等組成，其 中真空獲得器是由真空室、尾管、真空閥、排氣閥、水位傳感器、給水泵、真空管、 兩個電動閥、等組成；真空制冷器是由真空室、制冷室、尾管、真空閥、排氣閥、水 位傳感器、給水泵、放水管、真空管、電動真空閥、兩個電動閥等組成；氣水分離器 是由分離室、水位傳感器、壓力表、放水管、電動閥等組成。
本發(fā)明的工作原理:利用水柱塞式真空泵和壓縮機規(guī)模獲得的真空能量和壓縮氣 體為動力，通過真空壓力深井抽油機的井上管路調(diào)控系統(tǒng)的自動切換控制，使其井下 分級提油系統(tǒng)分級輪換交替利用真空能量和壓縮氣體之間形成的壓差力為動力，將深 井底部的原油分級提升到地面上來。
真空壓力深井抽油機的工作原理:真空壓力深井抽油機是以真空能量和壓縮氣體 為動力，當(dāng)通過第一條真空壓力管路對井下分級提油系統(tǒng)的所有奇數(shù)節(jié)儲油室抽真 空，使所以奇數(shù)節(jié)儲油室形成真空狀態(tài)，同時通過第二條真空壓力管路對所有偶數(shù)節(jié) 儲油室輸入壓力氣體，使所有偶數(shù)節(jié)儲油室形成壓力狀態(tài)，在這種工況下，第一節(jié)奇 數(shù)節(jié)儲油室下面油氣層的原油，將被原油上面的天然氣壓力通過吸油管路壓入第一節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)，同時所有偶數(shù)節(jié)儲油室的原油將被輸入的壓力氣體，通過吸油管路 壓入串聯(lián)的上一節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)。當(dāng)所有奇數(shù)節(jié)儲油室完成真空提油工作后，通過 井上管路調(diào)控部分的自動控制，使兩條真空壓力管路的工作進行切換，通過第一條真 空壓力管路對所有奇數(shù)節(jié)儲油室輸入壓力氣體，使所有奇數(shù)節(jié)儲油室形成壓力狀態(tài)； 通過第二條真空壓力管路對所有偶數(shù)節(jié)儲油室抽真空，使所有偶數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)形成真 空狀態(tài)，在這種工況下，所有奇數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)的原油將被輸入的壓力氣體通過吸油管 路壓入串聯(lián)的上一節(jié)偶數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)。當(dāng)所有偶數(shù)節(jié)儲油室完成真空提油工作后，通 過井上管路調(diào)控部分的自動控制，使兩條真空壓力管路的工作進行切換……，如此， 周而復(fù)始的交替工作，就能將深井底部的原油分級提升到地面上來。
水柱塞式真空泵和壓縮機的工作原理真空獲得器的真空室安裝在工作平臺上 面，工作平臺高于下面循環(huán)水池水面10.33米，真空室下部的尾管伸入到循環(huán)水池水
中，利用在常壓下真空吸上水柱的極限高度不超過10.33米的原理，通過水泵和輸水 管路將循環(huán)水池內(nèi)的水壓入真空室內(nèi)，壓入真空室內(nèi)的水量在上升的過程中便形成水 柱塞的工況，將真空室內(nèi)水面以上的氣體壓縮，壓縮氣體將真空室內(nèi)上部的真空閥壓 緊封嚴(yán)并壓開排氣閥排入大氣中，壓入的水量注滿真空室后便完成了排除氣體的工 作，其后由真空室內(nèi)的水位傳感器發(fā)出電信號使輸水管路上的電動閥關(guān)閉，同時使真 空室尾管上的電動閥開啟，這樣真空室內(nèi)的水量便通過尾管壓入循環(huán)水池內(nèi)，真空室 在放水的過程中便形成真空，排氣閥被大氣壓力壓緊封嚴(yán)，被抽除的氣體通過真空管 路壓開真空閥壓入真空室內(nèi)，完成抽除氣體獲得真空能量的工作。
本發(fā)明的目的是這樣完成的:在油田多個真空壓力深井抽油機的中心位置安裝水 柱塞式真空泵和壓縮機，通過真空管路、壓縮氣體管路與各個真空壓力深井抽油機相 連通，以水柱塞式真空泵和壓縮機規(guī)模獲得的真空能量和壓縮氣體為動力，使多個真 空壓力深井抽油機同時完成深井抽油工作。由于真空壓力深并抽油機是采用井壁套管 作為多級儲油室管，可以通過擴大吸油管、真空壓力管的直徑實現(xiàn)增大抽油流量的要 求，達到大流量抽油的目的；由于在井上管路調(diào)控系統(tǒng)的壓縮氣體管路上裝置了管道 加熱器，可以對輸送的壓縮天然氣加熱，用加熱后的壓縮天然氣為井下分級提油系統(tǒng) 的工作介質(zhì)，用其所攜帶的熱量加熱井下分級提油系統(tǒng)和所提升的原油，達到熱采高 粘油的目的。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作以說明-

圖1、真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)圖
圖2、真空壓力深井抽油機結(jié)構(gòu)圖
圖3、井下分級提油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖4、井上管道調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖5、井下分級提油系統(tǒng)工作原理圖
圖6、水柱塞式真空泵和壓縮機結(jié)構(gòu)和工況圖
圖7、真空獲得器結(jié)構(gòu)圖
圖8、氣水分離器結(jié)構(gòu)圖
圖9、真空制冷器結(jié)構(gòu)圖
如圖1所示，真空和氣壓雙動力i井抽油系統(tǒng)裝置包括多個真空壓力深井抽油機
1、 多條輸油管路5、多條天然氣管路6、水柱塞式真空泵和壓縮機2、通過真空管路 3、壓縮氣體管路4、連接成為一體構(gòu)成。
如圖2所示，真空壓力深井抽油機是由井下分級提油系統(tǒng)l、井上管道調(diào)控系統(tǒng)
2、 組成，在井下分級提油系統(tǒng)l中，通過多個封隔器3，分隔成為多個串聯(lián)的相同容 積儲油室4，用第一條真空壓力管路6通過多個通氣孔5與奇數(shù)節(jié)儲油室4相連通， 用第二條真空壓力管路6通過多個通氣孔5與偶數(shù)節(jié)儲油室4相連通。
如圖3所示，井下分級提油系統(tǒng)包括輸油管路l、 二條真空壓力管路2、多個固 定盤3、多個封隔器4、井壁套管5、多個管道活接6、多條吸油管路7、多個底閥8、 多個通氣孔9、井底支撐架IO、天然氣管路ll、密封法蘭12、 二個管頭堵塞13等， 用多個管道活接6分別將二條真空壓力管路2、天然氣管路ll，連接成三條各自從地 面直通入到井底油氣層面的管路，用二個管頭堵塞13分別將二條真空壓力管路2的 下端封閉，井底油氣層面的天然氣14可通過天然氣管路11排放到地面，用多個固定 盤3將二條真空壓力管路2、天然氣管路11固定成為一體。安裝在井底支撐架10上 面，用安裝在各個固定盤3外周邊的多個封隔器4與井壁套管5密閉牢固，并將井壁 套管5分隔成為多個容積相等儲油室16，利用通過固定盤3的吸油管路7將串聯(lián)相鄰 的儲油室16相連通，再利用通過固定盤3的吸油管路7將第一節(jié)儲油室16與井底油 氣層的原油15相連通，在每條吸油管路7的底部安裝一個底閥8,輸油管路1用法蘭 與最上一條吸油管路7相連接，第一條真空壓力管路2通過通氣孔9與奇數(shù)節(jié)儲油室 16相連通，第二條真空壓力管路2通過通氣孔9與偶數(shù)節(jié)儲油室16相連通，再利用密封法蘭12將井壁套管5的上頂端封閉，結(jié)構(gòu)成一整體組成。
如圖4所示，井上管道調(diào)控系統(tǒng)包括二條真空壓力管路l、天然氣管路2、三個 電動氣閥3、輸油管路4、 二個電動真空閥5、真空包6、真空控制儀7、真空管路8、 壓力控制儀IO、壓力氣罐ll、管道加熱器12、壓縮氣體管路13、電器控制箱14、 二 條旁通管路15等，將二條真空壓力管路1與真空包6相連通，在每條真空壓力管路1 上安裝一個電動真空閥5,再利用二條旁通管路15分別將二條真空壓力管路1與壓力 氣罐ll相連通，在每條旁通管路15上安裝一個電動氣閥3，真空包6上面安裝一個 真空控制儀7，真空包6與真空管路8相連通，壓力氣罐11上面安裝一個壓力控制儀 10、壓力氣罐11與壓縮氣體管路13相連通，在壓縮氣體管路13上安裝一個管道加 熱器12，在天然氣管路2上安裝一個電動氣閥3,輸油管路4通過法蘭與吸油管路16 相連通，通過線路將電器控制箱14與三個電動氣閥3、 二個電動真空閥5、真空控制 儀7、壓力控制儀IO、管道加熱器12相連接，組成一體構(gòu)成。
如圖6所示，水柱塞式真空泵和壓縮機是由多個真空獲得器3、真空制冷器2、 氣水分離器7、真空管路4、排氣管路6、工作平臺8、電控箱l、水泵ll、輸水管9、 循環(huán)水池12、溫度傳感器13、放水管10等組成，將多個真空獲得器3、真空制冷器 2、氣水分離器7、電控箱1安裝在工作平臺8上面，工作平臺8高于循環(huán)水池12水 面10. 33米，多個真空獲得器3和真空制冷器2的尾管末端伸入循環(huán)水池12的水中， 溫度傳感器13安裝在循環(huán)水池12水中，水泵11通過輸水管9與多個真空獲得器3 和真空制冷器2中的真空室相連通，氣水分離器7下面的放水管路10輸入到循環(huán)水 池12水中，利用真空管路4和排氣管路6將多個真空獲得器3和氣水分離器7并聯(lián) 成為一體。
如圖7所示，真空獲得器是由真空管路l、真空閥2、真空室3、水位傳感器4、 排氣管5、排氣閥6、輸水管7、 二個電動閥8、尾管9、工作平臺10、循環(huán)水池11 等組成，工作平臺10的臺面高于循環(huán)水池11的水面10. 33米，真空室3安裝在工作 平臺10上面，尾管9安裝在真空室3的下部，尾管9輸入到循環(huán)水池11的水中，在 尾管9的下部安裝一個電動閥8，輸水管路7與真空室3的下部相連通，在輸水管路 7上安裝一個電動閥8，水位傳感器4安裝在真空室3內(nèi)部，真空管路l安裝在真空 室3的上部，真空閥2安裝在真空管路1的下部，排氣管路5安裝在真空室3的上部， 排氣閥6安裝在排氣管路5的下部。如圖8所示，氣水分離器是由分離室3、進氣口 1、排氣口 6、壓力表2、水位傳 感器7、工作平臺8、放水管5、電動閥4、等組成，分離室3安裝在工作平臺8上面, 壓力表2安裝在分離室3的上部，水位傳感器7安裝在分離室3內(nèi)部，放水管5安裝 在分離室3的下部，放水管5伸向循環(huán)水池9的水中，在放水管5上安裝一個電動閥 4。
如圖9所示，真空制冷器是由真空管1、真空閥2、電動真空閥3、水位傳感器4、 排氣管5、排氣閥6、真空室7、 二個電動閥8、放水管9、輸水管IO、制冷室12、擋 板17、尾管13、工作平臺14、循環(huán)水池16、溫度傳感器15、等組成，工作平臺14 的臺面高于循環(huán)水池16內(nèi)的水面10. 33米，真空室7安裝在工作平臺14上面，制冷 室12通過放水管9和電動閥8安裝在真空室7的下部，尾管13安裝在制冷室12的 下部，尾管13的末端輸入到循環(huán)水池16的水中，溫度傳感器15安裝在循環(huán)水池16 的水中，真空管1安裝在真空室7的上部并在其下方安裝真空閥2，真空管l通過電 動真空閥3與制冷室12的上部連通，水位傳感器4安裝在真空室7內(nèi)部，輸水管IO 伸入真空室7的下部，在輸水管10上安裝一個電動閥8。
下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明的動態(tài)操作進行概括描述如圖1所示，當(dāng)水柱塞式真 空泵和壓縮機2運行工作時，通過真空管路3對多臺真空壓力深井抽油機1進行真空 抽除，使每臺真空壓力深井抽油機1獲得所需要的真空能量，水柱塞式真空泵和壓縮 機2從多臺真空壓力深井抽油機1抽除的天然氣進行壓縮通過壓縮氣體管路4輸送到 每臺真空壓力深井抽油機1，每臺真空壓力深井抽油機1利用水柱塞式真空泵和壓縮 機2供給的真空能量和壓縮氣體為動力，完成提升深井油的工作，提升上來的原油通 過輸油管路5輸出，深井底部的天然氣通過天然氣管路6輸出。
下面結(jié)合附圖2對真空壓力深井抽油機的動態(tài)操作進行概括描述如圖2所示， 在并下分級提油系統(tǒng)中，利用多個封隔器3分隔成為多個相同容積的儲油室4，從深 井底部第一節(jié)儲油室開始，按串聯(lián)順序分為奇數(shù)節(jié)儲油室4和偶數(shù)節(jié)儲油室4兩組， 用第一條真空壓力管路6通過通氣孔5與奇數(shù)節(jié)儲油室4相連通，再用第二條真空壓 力管路6通過通氣孔5與偶數(shù)節(jié)儲油室4相連通，通過井上管道調(diào)節(jié)系統(tǒng)2的自動調(diào) 控，使兩條真空壓力管路6相互交替的進行抽真空和輸送壓力氣體工作。利用第一條 真空壓力管路6對奇數(shù)節(jié)儲油室4進行抽真空的同時，利用第二條真空壓力管路6對 偶數(shù)節(jié)儲油室4進行輸入壓力氣體，這種工況，可使所有的奇數(shù)節(jié)儲油室4完成真空提油工作。當(dāng)所有奇數(shù)節(jié)儲油室4完成真空提油工作后，通過地面上的井上管道調(diào)節(jié) 系統(tǒng)2的自動切換調(diào)節(jié)，切換成為利用第一條真空壓力管路6對奇數(shù)節(jié)儲油室4進行 輸入壓力氣體，同時利用第二條真空壓力管路6對偶數(shù)節(jié)儲油室4進行抽真空，這種 工況，可使所有偶數(shù)節(jié)儲油室4完成真空提油工作，偶數(shù)節(jié)儲油室4完成真空提油工 作后，通過井上管道調(diào)節(jié)系統(tǒng)2進行自動切換調(diào)節(jié)……如此，周而復(fù)始交替工作，就 能利用真空能量和壓縮氣體為動力使真空壓力深井抽油機完成深井抽油的工作。
下面結(jié)合附圖5對真空壓力深井抽油機并下分級提油系統(tǒng)的動態(tài)操作進行描述: 如圖5所示，是井下分級提油系統(tǒng)的工況，其中A圖所示是奇數(shù)節(jié)儲油室完成真空提 油的工況，用第一條真空壓力管路1通過通氣孔3對奇數(shù)節(jié)儲油室進行抽真空，同時 用第二條真空壓力管路2通過通氣孔3對偶數(shù)節(jié)儲油室進行輸入壓縮氣體,這種工況， 利用第1節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油室獲得的真空能量與井底油氣層中天然氣6的壓力形成的壓差 力為動力，將井底油氣層中的原油7壓開底閥5通過吸油管路4壓入第1節(jié)奇數(shù)節(jié)儲 油室內(nèi)，利用第2節(jié)偶數(shù)節(jié)儲油室輸入的^^然氣6的壓力與第3節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油室的真 空能量形成的壓差力為動力，將第2節(jié)偶數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)的原油7壓開底閥5通過吸油 管路4壓入第3節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)，并壓緊封嚴(yán)第1節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)吸油管路4底 部的底閥5，同時使所有奇數(shù)節(jié)儲油室完成真空提油的工作。如圖5中B圖所示的是 偶數(shù)節(jié)儲油室完成真空提油的工況，用第一條真空壓力管路1通過通氣孔3對奇數(shù)節(jié) 儲油室進行輸入壓縮氣體，同時用第二條真空壓力管路2通過通氣孔3對偶數(shù)節(jié)儲油 室進行抽真空，這種工況，利用第2節(jié)偶數(shù)節(jié)儲油室獲得的真空能量與第1節(jié)奇數(shù)節(jié) 儲油室輸入的天然氣6的壓力形成的壓差力為動力，將第1節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)的原油 7壓開底閥5通過吸油管路4壓入第2節(jié)偶數(shù)節(jié)儲油室內(nèi)，并壓緊第1節(jié)奇數(shù)節(jié)儲油 室下面吸油管路4的底閥5,同時使所有偶數(shù)節(jié)儲油室完成真空提油的工作。
下面結(jié)合附圖4、 5對真空壓力深井抽油機井上管道調(diào)控系統(tǒng)的動態(tài)操作進行描 述如圖4所示，通過電器控制箱14的控制，使第一條真空壓力管路1上的電動真 空閥5和第二條真空壓力管路1的旁通管路15上的電動氣閥3同步工作，使第一條 真空壓力管路1的旁通管路15上的電動氣閥3和第二條真空壓力管路1上的電動真 空閥5同步工作，第一條真空壓力管路1與奇數(shù)節(jié)儲油室相連通，第二條真空壓力管 路1與偶數(shù)節(jié)儲油室相連通。通過電器控制箱14工作，開啟第一條真空壓力管路1 上的電動真空閥5和第二條真空壓力管路1的旁通管路15上的電動氣閥3，實現(xiàn)通過
10真空管路8、真空包6、電動真空閥5、第一條真空壓力管路1對奇數(shù)節(jié)儲油室進行抽 真空，同時實現(xiàn)通過壓縮氣體管路13、壓力氣罐ll、電動氣閥3、旁通管路15、第 二條真空壓力管路1對偶數(shù)節(jié)儲油室進行輸入壓縮氣體，這種工況是奇數(shù)節(jié)儲油室進 行真空提油工作，如附圖5中A圖所示，在其真空提油工作過程中，當(dāng)真空包6上面 真空控制儀7的真空度指示達到給定的上限位置和壓力氣罐11上面的壓力控制儀10 的壓力指示達到給定的上限位置時，奇數(shù)節(jié)儲油室即完成真空提油工作，真空控制儀 7和壓力控制儀10各自發(fā)出電信號，由其雙電信指令電器控制箱14進行切換管道工 作，關(guān)閉第一條真空壓力管路1上的電動真空閥5和第二條真空壓力管路1的旁通管 路15上的電動氣閥3，同時開啟第一條真空壓力管路1的旁通管路15上的電動氣閥 3，和第二條真空壓力管路1上的電動真空閥5,實現(xiàn)通過第一條真空壓力管路1對奇 數(shù)節(jié)儲油室進行輸入壓縮氣體，同時實現(xiàn)通過第二條真空壓力管路1對偶數(shù)節(jié)儲油室 進行抽真空，這種工況是偶數(shù)節(jié)儲油室進行真空提油工作，如圖5中B圖所示，在其 真空提油工作中，當(dāng)真空包6上面真空控制儀7的真空度指示達到給定的上限位置和 壓力氣罐11上面的壓力控制儀10的壓力指示達到給定的上限位置時，偶數(shù)節(jié)儲油室 即完成真空提油工作，真空控制儀7和壓力控制儀10各自發(fā)出電信號，由其雙電信 指令電器控制箱14進行切換管道工作，……井上管道調(diào)控系統(tǒng)如此周而復(fù)始工作。
當(dāng)需要開采井下天然氣時通過電器控制箱14開啟天然氣管路13上的電動氣閥3 即可。
當(dāng)需要進行熱采時通過電器控制箱14開啟壓縮氣體管路13上的管道加熱器12 即可。
下面結(jié)合附圖6、 7、 8、 9對水柱塞式真空泵和壓縮機的動態(tài)操作進行描述如 圖6所示，多個真空獲得器3、真空制冷器2、氣水分離器7安裝在工作平臺8上面， 工作平臺高于循環(huán)水池12的水面10. 33米，通過輸水管路9將水泵11與多個真空獲 得器3和真空制冷器2的真空室相當(dāng)連通，用水泵ll輸出的壓力水流為動力，使多 個真空獲得器3和真空制冷器2分別完成獲得真空能量和真空制冷工作。如圖6中(a) 圖所示，是用水泵11向真空獲得器3中真空室輸水形成的水柱塞，在向上運動的過 程中完成排除氣體的工況；如圖6中(b)圖所示，是排放真空獲得器3中真空室內(nèi) 的水量，獲得真空能量的工況；如圖6中(c)圖所示，是排放真空制冷器2中真空 室內(nèi)的水量獲得真空能量和完成制冷的工況。下面結(jié)合圖6、 7對真空獲得器的動態(tài)操作進行描述如圖7所示，當(dāng)關(guān)閉尾管 9下端的電動閥8，開啟輸水管路7上的電動閥8時，由輸水管路7開始向真空室3 內(nèi)輸水，水位在真空室3內(nèi)上升的過程，便形成水柱塞向上運動排氣的工況，水柱塞 上面的氣體被壓縮，壓縮氣體將真空閥2壓緊封嚴(yán)，同時壓開排氣閥6排入大氣，如 圖6中(a)圖所示，當(dāng)真空室3內(nèi)輸滿水完成排除氣體工作的同時真空室3內(nèi)水位 傳感器4上升到上限位置，即時水位傳感器4發(fā)出電信號，由控制電路使輸水管路7 的電動閥8關(guān)閉，同時使尾管9下端的電動閥8開啟，真空室3內(nèi)的水通過尾管9排 放到循環(huán)水池11內(nèi)，在這過程中使真空室3內(nèi)獲得真空能量，被抽除的氣體通過真 空管路1壓開真空閥2壓入真空室3,完成抽除真空的工作，如圖6中(b)圖所示， 當(dāng)真空室3內(nèi)的水位下降到水位傳感器4的下限位置時,水位傳感器4即發(fā)出電信號， 由控制電路使尾管9下端的電動閥8關(guān)閉，同時使輸水管路7的電動閥8開啟，通過 輸水管路7向真空室3輸水……這樣周而復(fù)始的工作，使真空獲得器連續(xù)完成獲得真 空能量的工作。
下面結(jié)合圖6、 8對氣水分離器的動態(tài)操作進行描述如圖8所示，由多個真空 獲得器排出的氣體通過進氣口1排入到分離室3內(nèi)，再通過出氣口 6排出，由壓力表 2顯示排除氣體壓力，分離出的水量使水位傳感器7上升到上限位置時，通過電信號 控制，使放水管路5的電動閥4開啟，積水便通過放水管路5排入到循環(huán)水池9內(nèi)， 當(dāng)水位下降到水位傳感器7的下限位置時，通過電信號控制，使放水管路5上電動閥 關(guān)閉，完成放水工作，其工況如圖6中氣水分離器7所示。
下面結(jié)合圖6、 9對真空制冷器的動態(tài)操作進行描述如圖9所示，當(dāng)安裝在循 環(huán)水池16中的溫度傳感器15顯示水溫上升到上限溫度時即發(fā)出電信號，指令控制電 路使真空制冷器進入制冷工作程序，開啟輸水管路10上電動閥8，輸水管路10開始 向真空室7內(nèi)輸水，當(dāng)真空室7內(nèi)水位上升到水位傳感器4的上限位置時，真空室7 完成排除氣體的工作，水位傳感器4即發(fā)出電信號，通過控制電路關(guān)閉輸水管路10 的電動閥8，同時開啟放水管路9上電動閥8和真空管路上電動真空閥3，即時工況 是，輸水管路10停止對真空室7輸水，真空室7內(nèi)的水通過放水管9排放到制冷室 12內(nèi)，排放水在流經(jīng)真空制冷室12的過程中被多個擋板17阻擋成為散開的水流，由 尾管13排入到循環(huán)水池16內(nèi)，真空室7在放水的過程獲得真空能量，用其真空能量 通過真空管路1使真空制冷室12獲得真空，使流經(jīng)真空室12散開的水流在其真空環(huán)境中汽化蒸發(fā)，完成真空制冷工作，冷卻后水流通過尾管13排入循環(huán)水池16內(nèi)，其 工況如圖6中(c)圖所示，當(dāng)真空室7內(nèi)的水位下降到下限位置時，水位傳感器發(fā) 出電信號，通過控制電路關(guān)閉放水管路9上電動閥和真空管路1上電動真空閥3，同 時開啟輸水管路10上電動閥8，通過輸水管路10向真空閥7開始輸水，……這樣使 真空制冷器周而復(fù)始的工作就能達到降低循環(huán)水池16內(nèi)水溫的目的，當(dāng)7jC溫下降到 下限溫度時，溫度傳感器15即發(fā)出電信號，指令控制電路使真空制冷器進入停止工 作程序。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征之一是，本發(fā)明包括多個真空壓力深井抽油機、水柱塞式 真空泵和壓縮機，將水柱塞式真空泵和壓縮機裝置在多個真空壓力深井抽油機的中心 位置，通過真空管路、壓縮氣體管路與多個真空壓力深井抽油機連接成一體構(gòu)成。這 種結(jié)構(gòu)可達到利用水柱塞式真空泵和壓縮機規(guī)模獲得真空能量和排出的壓力氣體為 動力，使多個真空壓力深井抽油機同時工作，實現(xiàn)深井采油大型化、自動化。
本發(fā)明的另一個主要技術(shù)特征之一是,真空壓力深井抽油機的井下分級抽油系統(tǒng) 包括兩條真空壓力管路、天然氣管路、多條吸油管路、多個底閥、多個固定盤、多個 封隔器、多個管道活接、兩個管頭堵塞、井底支撐架、井壁套管、密封法蘭等，兩條 真空壓力管路、天然氣管路通過多個固定盤構(gòu)成一體，由底部井底支撐架的支架安裝 在油井的井壁套管內(nèi)，用兩個管頭堵塞將兩條真空壓力管路下部管口封嚴(yán)，再利用安 裝在每個固定盤外周邊的封隔器將井壁套管分隔成為多個串聯(lián)相同容積的密封儲油 室，通過多條吸油管路將各個串聯(lián)相鄰的儲油室相連通，以及將最下端的第1個儲油 室與井底油氣層的原油相當(dāng)連通，再通過各條吸油管路安裝的底閥使各個儲油室各自 為獨立密閉容腔，利用第一條真空壓力管路的通氣孔將奇數(shù)節(jié)儲油室相連通，利用第 二條真空壓力管路的通氣孔將偶數(shù)節(jié)儲油室相連通。這種結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)利用真空能量 和壓力氣體為動力，節(jié)能、高效的將深井底部的原油分級提升到地面上來，應(yīng)用不受 油井深度的影響，再由于井下分級抽油系統(tǒng)中設(shè)有天然氣管路，可以實現(xiàn)同時開發(fā)井 下天然氣的要求。
本發(fā)明的再一個主要技術(shù)特征之一是，在井下分級抽油系統(tǒng)中利用封隔器將井壁 套管分隔成為相同容積的密閉容腔作為儲油室，這種結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)擴大儲油室內(nèi)吸油管 路、真空壓力管路、天然氣管路的直徑，達到提高抽油量和開采天然氣的能力；在建 井時安裝大直徑的井壁套管，達到大流量抽油和開采天然氣，增大單井抽油能力的目
13的，為實施多水平鉆井和采油技術(shù)提供可行的技術(shù)設(shè)備保障。在油田中利用多個水力 封隔器分段分隔井壁套管是項成熟的技術(shù)，若采用新型磁力封隔器，其安裝和操作將 更為方便。
本發(fā)明的再一個主要技術(shù)特征之一是，真空壓力深井抽油機的井上管道調(diào)控系統(tǒng) 包括輸油管路、天然氣管路、兩條真空壓力管路、兩條旁通管路、真空包、真空控制 儀、兩個電動真空閥、壓力氣罐、壓力控制儀、三個電動氣閥、真空管路、壓縮氣體 管路、管道加熱器、電器控制箱等，將兩條真空壓力管路通過真空包與真空管路相連 接，在每條真空壓力管路上各安裝一個電動真空閥，在真空包上安裝一個真空控制儀, 再將兩條真空壓力管路分別通過兩條旁通管路、壓力氣罐與壓縮氣體管路相連通，在
每條旁通管路上各安裝一個電動氣閥，在壓力氣罐上安裝一個壓力控制儀，在壓縮氣 體管路上安裝一個管道加熱器，在天然氣管路上安裝電動氣閥，再將電器控制箱通過 線路與三個電動氣闊、兩個電動真空閥、管道加熱器、真空控制儀、壓力控制儀相連 接，構(gòu)成一體組成。這種結(jié)構(gòu)可使真空壓力深井抽油機操作自動化，并具備熱采和開 采天然氣功能。
本發(fā)明另一個主要技術(shù)特征之一是，水柱塞式真空泵和壓縮機是由多個真空獲得 器、真空制冷器、氣水分離器、電器控制箱、循環(huán)水池、溫度傳感器、水泵、輸水管 路、工作平臺等組成，工作平臺安裝在循環(huán)水池上面，使臺面高于循環(huán)水池水面10. 33 米，將多個真空獲得器、真空制冷器、氣水分離器、電器控制箱安裝在工作平臺上面， 溫度傳感器安裝在循環(huán)水池的水中，水泵安裝在循環(huán)水池上面，通過輸水管路將水泵 與多個并聯(lián)的真空獲得器和真空制冷器的真空室相當(dāng)連通，構(gòu)成一體，以水泵輸出的 壓力水流為動力，實現(xiàn)利用多個真空獲得器規(guī)模獲得真空能量；利用真空制冷器獲 得制冷量；利用氣水分離器壓力輸送被抽除氣體。這種結(jié)構(gòu)，在擴大水泵輸水量的工 況下，通過增加真空獲得器的數(shù)量，就能夠擴大獲得真空能量和擴大排出壓力氣體量 的能力；通過增加真空制冷器的數(shù)量就能夠擴大制冷能力的要求；通過提高水泵的輸 水壓力，就能夠增高氣水分離器輸出氣體壓力的要求。
權(quán)利要求
1、一種真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置，包括多臺由井下分級抽油系統(tǒng)、井上管路調(diào)控系統(tǒng)組成的真空壓力深井抽油機；包括由多個真空獲得器、真空制冷器、氣水分離器、水泵、輸水管路、電器控制箱、循環(huán)水池、溫度傳感器、工作平臺組成水柱塞式真空泵和壓縮機，將水柱塞式真空泵和壓縮機裝置在多臺真空壓力深井抽油機中心位置，通過真空管路和壓縮氣體管路與多臺真空壓力深井抽油機連接成一體構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置，其特征在于，真空壓力深井抽油機的井下分級抽油系統(tǒng)包括輸油管路、二條真空壓力管路、天然氣 管路、多個固定盤、多個封隔器、井壁套管、多個管道活節(jié)、多條吸油管路、多個底 閥、多個通氣孔、井底支撐架、密封法蘭、兩個管頭堵塞，用多個管道活節(jié)分別將二 條真空壓力管路、天然氣管路連接成為各自從地面通入到井底油氣層的管路，用二個 管頭堵塞分別將二條真空壓力管路的下端密封，用多個固定盤將二條真空壓力管路和 天然氣管路固定成為一體，安裝在井底支撐架上面，用安裝在各個固定盤外周邊的封 隔器與井壁套管密封牢固，并將井壁套管分隔成為多個容積相等的串聯(lián)儲油室，通過 安裝在固定盤下面的吸油管路將相串聯(lián)的儲油室相連通，同時使最下一節(jié)儲油室通過 吸油管路與井底油氣層原油相連通，在每條吸油管路的底部安裝一個底閥，地面上的 輸油管路與最上一節(jié)儲油室的吸油管路相連接，從井底開始計數(shù)，按順序?qū)⒋?lián)的多 個儲油室分為奇數(shù)節(jié)儲油室和偶數(shù)節(jié)儲油室兩組，用第一條真空壓力管路通過通氣孔 與奇數(shù)節(jié)儲油室相連通，用第二條真空壓力管路通過通氣孔與偶數(shù)節(jié)儲油室相連通， 用密封法蘭將并壁套管的上頂端封閉，結(jié)構(gòu)成為一體組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置，其特征在于真 空壓力深井抽油機的井上管道調(diào)控系統(tǒng)包括二條真空壓力管路、天然氣管路、輸油管 路、三個電動氣閥、二個電動真空閥、真空包、真空控制閥、真空管路、壓力氣罐、 壓力控制儀、壓縮氣體管路、管道加熱器、二條旁通管路、電器控制箱，將二條真空 壓力管路與真空包相連通，在每條真空壓力管路上安裝一個電動真空閥，真空包與真 空管路相連通，在真空包上安裝一個真空控制儀，用二條旁通管路分別將二條真空壓 力管路與壓力氣罐相連通，在每條旁通管路上安裝一個電動氣閥，壓力氣罐與壓縮氣 體管路相連通，在壓縮氣體管路上安裝一個管道加熱器，在壓力氣罐上安裝一個壓力 控制儀，在天然氣管路上安裝一個電動氣閥，通過線路將電器控制箱與三個電動氣閥、二個電動真空閥、真空控制儀、壓力控制儀、管道加熱器相連通，組成一體構(gòu)成。
4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置，其特征在于水 柱塞式真空泵和壓縮機是包括多個真空獲得器、真空制冷器、氣水分離器、電控箱、 循環(huán)水池、溫度傳感器、水泵、輸水管路、真空管路、排氣管路、工作平臺，將工作 平臺安裝在循環(huán)水池的上面，工作平臺面高于循環(huán)水池面10. 33米，多個真空獲得器、 真空制冷器、氣水分離器、電控箱安裝在工作平臺上面，溫度傳感器安裝在循環(huán)水池 的水中，水泵安裝在循環(huán)水池的上面，通過輸水管路將水泵與多個真空獲得器和真空 制冷器的真空室相連通，通過真空管路、排氣管路將多個真空獲得器和氣水分離器并 聯(lián)構(gòu)成一體組成，其中真空獲得器是由真空室、尾管、真空阓、排氣閥、水位傳感器、 輸水管、真空管、兩個電動閥組成，其中真空制冷器是由真空室、真空制冷室、尾管、 真空閥、排氣閥、水位傳感器、輸水管、放水管、真空管、電動真空閥、兩個電動閥 組成，其中氣水分離器是由分離室、水位傳感器、壓力表、放水管、電動閥組成。
全文摘要
本發(fā)明真空和氣壓雙動力多井抽油系統(tǒng)裝置，是一種規(guī)模獲得真空能量和壓縮氣體，用其雙動力實現(xiàn)多井提升深井油的真空抽油系統(tǒng)裝置。具有安全、高效、大流量、自動化和熱采功能，主要用于油田多井抽油和開采高粘油方面。本發(fā)明包括多臺真空壓力深井抽油機、水柱塞式真空泵和壓縮機，通過真空管路、壓縮氣體管路將其連通構(gòu)成一體組成，利用水柱塞式真空泵和壓縮機規(guī)模獲得的真空能量和壓縮氣體為動力，使多臺真空壓力深井抽油機同時完成深井大流量抽油工作。
文檔編號E21B43/00GK101451428SQ20071007740
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者張慶玉, 穆玉芳 申請人:張慶玉