一种高效率无偏磨抽油系统
技术领域
本实用新型涉及自低处举升液体的领域，特别是石油开采设备技术领域和柱塞式液体输送泵技术领域。
背景技术
把低处的液体举升到地面，是石油开采领域的核心任务之一。抽油机井采油对流量、举升高度、液体温度、含砂量等因素均不敏感，是当前最常见的举升方式之一。但是，用抽油机采油过程中的最大问题是抽油杆与油管发生摩擦即杆管偏磨，由此进一步导致作业费用上升、系统效率低、生产成本增加等问题。尤其是在斜井或水平井的生产中，杆管偏磨更为突出。
另一方面，抽油机井所用抽油泵对液体的抽汲，需要吸入阀和排出阀及时准确地开关。但是，阀的开与关是通过泵腔内外压差的变化而被动地实现。为了实现压差，需要抽油杆柱向活塞施加作用力，但同时会导致抽油杆柱发生弯曲变形，降低工作效率。另外，由于石油中总是或多或少溶解有天然气，当压力降低时会有溶解的天然气逸出，导致抽油泵的工作效率进一步降低。
基于以上分析，为了提高抽油机采油系统的效率，降低作业费用和生产成本，需要改进抽油机井的抽油杆柱和油管柱系统，并改善泵的工作方式。
发明内容
针对上述背景技术中存在的不足和问题，本实用新型设计了一种防止抽油杆和油管偏磨（杆管偏磨）的高效率无偏磨抽油系统，从根本上杜绝了杆管偏磨，并改善了抽油泵的工作方式。
本专利所述的高效率无偏磨抽油系统，包括抽油杆-油管无偏磨磁力系统和主动开关式柱塞泵系统。
所述的抽油杆-油管无偏磨磁力系统由抽油杆、油管以及抽油杆与油管形成的环形空间组成，环形空间内存在磁场斥力。抽油杆的外表面和油管的内表面具有相同的磁极，其磁性分别可以是永磁体或电磁体。抽油杆-油管无偏磨磁力系统可以在出厂前嵌套，也可以在使用时嵌套。
所述的主动开关式柱塞泵系统由柱塞、泵筒、吸入阀、排出阀、控制器、位移传感器组成；位移传感器监测柱塞端部与泵筒端部的距离，并将信号传递给控制器；吸入阀和排出阀的开关状态由控制器控制。控制器设置在井下，也可以设置在地面；它接收位移传感器的信号，以此确定吸入阀和排出阀的开关要求，然后控制吸入阀和排出阀的开与关。当泵腔内吸入液体并符合控制器的作用值时，先关闭吸入阀，后打开排出阀；若当泵腔内排出液体并符合控制器的作用值时，则先关闭排出阀，后打开吸入阀。
与现有抽油系统相比，本实用新型具有以下有益效果。
1. 杜绝了抽油杆柱和油管柱的摩擦或杆管偏磨，从而降低了悬点载荷。由于抽油杆柱外表面和油管柱内表面的磁极相同，杆管环空存在磁场斥力；当抽油杆柱有发生偏移或弯曲时，在磁场斥力的作用下，不会接触油管。故而由偏磨引起的那部分摩擦载荷也就消失了。
2. 提高了生产系统的系统效率。由于抽油杆不会接触油管，因此不需要在抽油杆柱上安装扶正器等工具，也就增大了环空内流体的流动空间，进而系统的无用功减小，提高了系统效率。
3. 提高了生产系统的经济效益。由于偏磨不再发生，因断脱等因素导致的作业费用和设备成本均显著降低，从而提高了系统的经济效益。
4. 提高了抽油泵的工作效率。吸入阀和排出阀的开关不再是被动地打开或关闭，而是由柱塞的位置决定、由控制器主动控制。泵腔内吸入流体和排出流体时采取了不同的阀门开关顺序，保证了泵柱塞行程的有效利用，从而提高了抽油泵的工作效率。
5. 抽油杆柱的重量减小。现有系统的抽油杆柱必须能够推动活塞下行，而本实用新型所述的主动开关式柱塞泵系统下行阻力显著降低，从而抽油杆柱的总重量可以减小。
附图说明
为了清楚明确地说明本实用新型实施例，下面对实施例描述中所需要使用的附图做简单介绍。显然，下述内容中用到的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型一种高效率无偏磨抽油系统的结构示意图。
图2为本实用新型的主动开关式柱塞泵系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，该高效率无偏磨抽油系统包括抽油杆-油管无偏磨磁力系统(1)、主动开关式柱塞泵系统(2)。抽油杆-油管无偏磨磁力系统(1)由抽油杆(11)、油管(12)、抽油杆(11)与油管(12)形成的环形空间(13)，以及环形空间(13)内存在的磁场斥力(14)组成。磁场斥力(14)是因抽油杆(11)外表面的磁场和油管(12)内表面的磁场极性相同而形成的；两个表面的磁极可以同为N极，也可以同为S极。抽油杆(11)外表面和油管(12)内表面的磁性物质，分别可以是永磁体或电磁体。抽油杆-油管无偏磨磁力系统(1)，可以在出厂前嵌套，也可以在现场使用时再嵌套。
主动开关式柱塞泵系统(2)由柱塞(21)、泵筒(22)、吸入阀(23)、排出阀(24)、控制器(25)、位移传感器(26)组成；位移传感器(26)监测柱塞(21)端部与泵筒(22)端部的距离，并将信号传递给控制器(25)；吸入阀(23)和排出阀(24)的开关状态由控制器(25)控制。控制器(25)设置在井下，也可以设置在地面。当泵腔(27)内吸入液体并符合控制器(25)的作用值时，先关闭吸入阀(23)，后打开排出阀(24)；当泵腔(27)内排出液体并符合控制器(25)的作用值时，先关闭排出阀(24)，后打开吸入阀(23)。
当柱塞(21)受抽油杆(11)的拉动上行到达预定的位置时，位移传感器(26)感受到信号并将之传递给控制器(25)。控制器(25)根据预设信息，先关闭吸入阀(23)，再打开排出阀(24)。此时，不论泵腔(27)内液体量大量小，柱塞(21)都会在抽油杆(11)往复运动的作用下，开始下行。下行开始时，由于排出阀(24)已经提前打开，而吸入阀(23)已经关闭，活塞所受浮力较小，因此引起的抽油杆失稳弯曲也不会出现。
类似地，当柱塞(21)受抽油杆(11)的推动下行到达预定的位置时，位移传感器(26)感受到信号并将之传递给控制器(25)。控制器(25)根据预设信息，先关闭排出阀(24)，再打开吸入阀(23)。此时，柱塞(21)在抽油杆(11)往复运动的作用下，开始向上运行。
在抽油系统运行过程中，抽油杆(11)作上下往复运动。由于抽油杆(11)的外表面和油管(12)的内表面具有相同的磁极，当抽油杆(11)某部位发生弯曲靠近油管(12)内表面时，在磁场斥力的作用下，抽油杆(11)会向油管(12)中部归位。因此，由于磁场斥力的存在，抽油杆(11)的外表面和油管(12)的内表面不会接触，抽油杆(11)与油管(12)也就不会偏磨。
以上所述仅为本实用新型的通用实施例，只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，并不能用来限制本实用新型的范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
本实用新型未详细说明的部分属于本领域技术人员公知技术。
