專利名稱：壓差驅動往復式雙作用增壓泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田注水系統中所用的水力增壓泵，尤其是 壓差驅動往復式雙作用增壓泵。
技術背景-對于依靠水驅采油為主的我國陸上油田，向地下注水是維持地下 生產壓力的主要措施。油田注水系統一般由注水站、配水間、注水井 以及連接上述三者的注水管網組成，由于油田地質狀況復雜，注水井 的注入壓力相差很大，為保證所有注水井的正常注水工作，注水管網 來水壓力不得不采取"就高不就低"的原則，即注水管網壓力不能低 于注水井最高注入壓力。近幾年來，油田增壓注水泵的發展十分迅速， 已初步形成了離心式、往復式兩大類。目前，油田注水系統常有注水 井既有低壓井又有高壓井的情況，有時甚至整個系統中只有幾口高壓 井，而其余都為低壓井，由于高壓注水井數量相對較少，因此這種注 水方式能耗巨大，效率很低。這種情況下，傳統的解決方法一是使來 水壓力為高壓井的壓力；二是在高壓井口安裝增壓泵，油田上基本采 用電機驅動的普通柱塞泵安裝在管路中達到增壓的目的。但是，無論 哪種情況，都將不可避免的造成大量能量損失，出現注水系統中局部 壓力高帶來總能耗上升的問題。 實用新型內容為了解決現有的注水系統中局部壓力高帶來的總能耗上升的問 題，本實用新型提供一種壓差驅動往復式雙作用增壓泵，該壓差驅動 往復式雙作用增壓泵充分利用了注水系統管網中浪費的能量，提高了 注水系統能量利用效率，提高了注水生產的經濟效益，減少了配水間 投資費用，節省了外配動力的電網投資和運行過程中的能耗費用，該 泵的工作水量和高、低壓水水量匹配可調。本實用新型的技術方案是該壓差驅動往復式雙作用增壓泵包括 分壓機構、換向機構、換向控制機構、高壓注水管、低壓注水管及進 水管，其特征是
a、 分壓機構由泵體、缸內分隔套及組合式雙聯活塞組成，缸內分隔套固定在泵體的中間并將泵體分隔為左右腔室，泵體的中部開有 分別與左右腔室相通的左、右通道，左、右通道內分別安裝有左、右 單向閥，組合式雙聯活塞的活塞桿穿過缸內分隔套且其兩端的活塞體 分別置于泵體的左右腔室內，左、右單向閥上方的左、右通道分別與 右腔室右端及左腔室左端相通，泵體的左腔室右端及右腔室左端分別 通過左、右高壓排水泵閥與高壓注水管相通。b、 換向機構由換向殼體、換向桿、左、右端蓋及三通管組成， 換向殼體的下部開有分別與泵體上的左、右通道相通的左、右通孔， 換向殼體的上部開有均與三通管相通的左、右低壓出水孔，三通管又 與低壓注水管相通，換向殼體的中部與進水管相通，換向桿截面呈放 倒的"王"字型，換向桿置于換向殼體內，換向桿可在換向殼體內滑 動且與換向殼體密封，換向桿處于換向殼體左端時，進水管與換向殼 體下方的右通孔相通，換向桿處于換向殼體右端時，進水管與換向殼 體下方的左通孔相通，換向殼體兩端分別固定有帶絲孔的左、右端蓋。c、 換向控制機構由左、右換向控制殼體、左、右控制桿、換向 管A、 B、 C、 D、 E、 F組成，左換向控制殼體側壁分別通過換向管A、 B、 C連通進水管、換向殼體的左端蓋及低壓注水管，右換向控制殼 體側壁分別通過換向管D、 E、 F連通進水管、換向殼體的右端蓋及低 壓注水管，左、右控制桿分別置于左、右換向控制殼體內，左、右換 向控制殼體分別固定在分壓機構中的泵體的兩端，左、右控制桿分別 連接在組合式雙聯活塞的兩端且與組合式雙聯活塞隨動。所述的泵體的左右腔室內壁均裝有缸套。 所述的換向殼體的上方開有觀察孔且在該觀察孔內裝有絲堵。 所述的左、右單向閥上方的左、右通道通過外置的連通管a、 b分別與右腔室右端及左腔室左端相通。所述的左、右換向控制殼體分別與泵體的兩端采用法蘭連接。 所述的左、右控制桿分別與組合式雙聯活塞的兩端通過"T"型的榫、槽連接。所述的換向殼體疊摞在泵體上方并通過螺栓固定，左、右通孔分 別與左、右通道對應，左、右通道為階梯狀，左、右單向閥置于左、
右通道內且被壓緊套壓緊。所述的左、右單向閥及左、右高壓排水泵閥的結構相同，均由閥 座、單向閥芯、彈簧、閥套及螺母組成，閥座的中部帶有過水孔，單 向閥芯穿過閥座及閥套被螺母固定，單向閥芯可沿闊座的中心孔相對 移動，彈簧置于閥套與閥座之間。本實用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，可利用注水 管網中的水作動力液，利用注水管網系統中來水壓力與低壓注水井注 入壓力差值實現向高壓注水井的注水操作，此工作過程不需要外界增 加動力輸入，既可將注水管網系統中的來水一部分轉化成高壓水，另 一部分轉化成低壓水，實現同時向低壓井和高壓井注水。該增壓泵提 高了注水系統能量的利用效率，提高了注水生產的經濟效益，減少了 配水間的投資費用，節省了外配動力的電網投資和運行過程中的能耗 費用，該泵的工作水量和高、低壓水水量匹配可調。
附圖1是本實用新型的結構示意圖；附圖2是本實用新型的結構剖視圖；附圖3是圖2中A-A結構剖視圖；附圖4是圖2中BHB結構剖視圖； ' 附圖5是圖2的左、右單向閥(9， 10)及圖4中左、右高壓排水泵 閥(11，12)的結構剖視圖。圖中l-分壓機構，2-換向機構，3-換向控制機構，4-泵體，5-缸內分隔套，6-組合式雙聯活塞，7-左通道，8-右通道，9-左單向闊， 10-右單向閥，11-左高壓排水泵閥，12-右高壓排水泵閥，13-高壓注 水管，14-換向殼體，15-換向桿，16-左端蓋，17-右端蓋，18-三通 管，19-左通孔，20-右通孔，21-左低壓出水孔，22-右低壓出水孔， 23-低壓注水管，24-進水管，25-絲孔，26-連通管a， 27-連通管b， 28-左換向控制殼體，29-左控制桿，30-換向管A， 31-缸套，32-絲 堵，33-壓力表，34-右換向控制殼體，35-右控制桿，36-換向管B，37-換向管C， 38-換向管D, 39-換向管E， 40-換向管F， 41_螺栓，42-壓緊 套，43-閥座，44-單向閥芯，45-彈簧，46-閥套，47-螺母，48_過水 孔。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明由圖1結合圖2、圖3、圖4所示，該壓差驅動往復式雙作用增壓泵包括分壓機構1、換向機構2、換向控制機構3、高壓注水管13、 低壓注水管23及進水管24，其特征在于a、 分壓機構1由泵體4、缸內分隔套5及組合式雙聯活塞6組 成，缸內分隔套5固定在泵體4的中間并將泵體4分隔為左右腔室， 泵體4的左右腔室內壁均裝有缸套31。泵體4的中部開有分別與左 右腔室相通的左、右通道(7，8)，左、右通道(7，8)內分別安裝有左、 右單向閥(9， 10)，組合式雙聯活塞6的活塞桿穿過缸內分隔套5且其 兩端的活塞體分別置于泵體4的左右腔室內，左、右單向閥(9，10) 上方的左、右通道(7，8)通過外置的連通管a、 b(26，27)分別與右腔 室右端及左腔室左端相通。泵體4的左腔室右端及右腔室左端分別通 過左、右高壓排水泵閥(ll， 12)與高壓注水管13相通，左、右高壓排 水泵閥(11，12)的作用有兩個， 一是壓力控制，只有液體壓力達到設 定值后才能打開，二是單向控制，使液體不能逆流。b、 換向機構2由換向殼體14、換向桿15、左、右端蓋(16，17) 及三通管18組成，換向殼體14的下部開有分別與泵體4上的左、右 通道(7，8)相通的左、右通孔(19，20)，換向殼體14的上部開有均與 三通管18相通的左、右低壓出水孔(21， 22)，三通管18又與低壓注 水管23相通，換向殼體14的中部與進水管24相通，換向桿15截面 呈放倒的"王"字型，換向桿15置于換向殼體14內，換向桿15可 在換向殼體14內滑動且與換向殼體14密封，換向桿15處于換向殼 體14左端時，進水管24與換向殼體14下方的右通孔20相通，換向 桿15處于換向殼體14右端時，進水管24與換向殼體14下方的左通 孔19相通，換向殼體14兩端分別固定有帶絲孔25的左、右端蓋 (16,17)。換向殼體14的上方開有觀察孔且在該觀察孔內裝有絲堵 32。c、 換向控制機構3由左、右換向控制殼體(28，34)、左、右控制 桿(29，35)、換向管A、 B、 C、 D、 E、 F(30， 36, 37， 38， 39， 40)組成， 左換向控制殼體(28)側壁分別通過換向管A、 B、 C (30，36'37)連通 進水管24、換向殼體14的左端蓋16及低壓注水管23，右換向控制 殼體34側壁分別通過換向管D、 E、 F(38，39，40)連通進水管24、換 向殼體14的右端蓋17及低壓注水管23，左、右控制桿(29，35)分別 置于左、右換向控制殼體(28，34)內，左、右換向控制殼體(28，34) 分別固定在分壓機構l中的泵體4的兩端，左、右控制桿(29，35)分 別連接在組合式雙聯活塞6的兩端且與組合式雙聯活塞6隨動，左、 右控制桿(29， 35)與雙聯活塞6的連接采用"T"型榫、槽的形式。左、 右換向控制殼體(28， 34)分別與泵體4的兩端采用法蘭連接。所述的換向殼體14疊摞在泵體4上方并通過螺栓41固定，左、 右通孔(19，20)分別與左、右通道(7，8)對應，左、右通道(7，8)為階 梯狀，左、右單向閥(9，10)置于左、右通道(7，8)內且被壓緊套42 壓緊。這種連接形式結構緊湊，承受壓力高，密封性好。由圖5所示，左、右單向閥(9， IO)及左、右高壓排水泵閥(ll， 12) 的結構相同，均由閥座43、單向閥芯44、彈簧45、閥套46及螺母 47組成，閥座43的中部帶有過水孔48，單向閥芯44穿過閥座43 及閥套46被螺母47固定，單向閥芯44可沿閥座43的中心孔相對移 動，彈簧45置于閥套46與閥座43之間。左、右高壓排水泵閥(11, 12) 的安裝形式與左、右單向閥(9，10)的安裝形式相同。實際使用時，將進水管24通過法蘭與注水管網系統中的來水管 路連通，高壓注水管13及低壓注水管23通過法蘭連接管路分別與高 壓井口和低壓井口相通。為了避免換向桿15處于"死點"位置，也 就是換向桿15處于封堵進水管24的位置，使來水無法進入泵體4 的左右腔室，在使用前可打開絲堵32，將換向桿15移動到換向殼體 14的左端。在進水管24、高壓注水管13及低壓注水管23可裝上壓 力表33，便于觀察各工作管路中的水的壓力。正行程起始位置時，組合式雙聯活塞6上的兩個活塞體均處于泵 體4左右兩腔室的左端位置，換向機構2中的換向桿15處于左端。 注水管網系統中的來水通過進水管24進入換向殼體14，此時，進水 管24與換向殼體14下方的右通孔20相通，右通孔20與分壓機構1 上的右通道8對應，右通道8又通過外置的連通管b27與泵體4的左 腔室左端相通，來水由換向殼體14分別進入泵體4的左腔室左端和
泵體4的右腔室左端，推動組合式雙聯活塞6向右運動，左單向閥9上方的左通道7通過外置的連通管a26與泵體4的右腔室右端相通， 泵體4的右腔室右端的水經連通管a26、左通道7、換向殼體14、左 低壓出水孔21、三通管18、低壓注水管23進入低壓井口，泵體4 的左腔室右端的水形成高壓水，當其壓力達到高壓井的注入壓力時， 打開與泵體4的左腔室右端連通的左高壓排水泵閥11進入高壓注水 管13，然后注入到高壓井口。當組合式雙聯活塞6運動到右端極限 位置，也就是組合式雙聯活塞6運動到設計的行程位置時，與其隨動 的左控制桿29也向右運動到換向點，使左換向控制殼體28上的換向 管A30與換向管B36相連通，則來水通過換向管A30、換向管B36從 換向機構2上的左端蓋16進入換向殼體14左端，同時右控制桿35 使右換向控制殼體34上的換向管E39與換向管F40相連通，依靠來 水與低壓井的壓力差推動換向殼體14中的換向桿15向右運動，換向 殼體14右端的水經換向管E39、換向管F40、低壓注水管23進入低 壓井口。由于換向殼體14的左、右端蓋(16， 17)直接與來水管路和低 壓井管路相連，當換向桿15運動到"死點"位置時，依然可依靠來 水與低壓井的壓力差繼續換向，從而克服了換向桿15移動過程中"死 點"的問題，當換向桿15運動到右端位置時，完成換向。換向后，組合式雙聯活塞6上的兩個活塞體均處于泵體4左右兩 腔室的右端位置，換向機構2中的換向桿15處于右端。注水管網系 統中的來水通過進水管24進入換向殼體14，此時，進水管24與換 向殼體14下方的左通孔19相通，左通孔19與分壓機構1上的左通 道7對應，左通道7又通過外置的連通管a26與泵體4的右腔室右端 相通，來水由換向殼體14分別進入泵體4的右腔室右端和泵體4的 左腔室右端，推動組合式雙聯活塞6向左運動，右單向閥10上方的 右通道8通過外置的連通管b27與泵體4的左腔室左端相通，泵體4 的左腔室左端的水經連通管b27、右通道8、換向殼體14、右低壓出 水孔22、三通管18、低壓注水管23進入低壓井口，泵體4的右腔室 左端的水形成高壓水，當其壓力達到高壓井的注入壓力時，打開與泵 體4的右腔室左端連通的右高壓排水泵閥12進入高壓注水管13，然 后注入到高壓井口。當組合式雙聯活塞6運動到左端極限位置，也就
是組合式雙聯活塞6運動到設計的行程位置時，與其隨動的右控制桿35也向左運動到換向點，使右換向控制殼體34上的換向管D38與換 向管E39相連通，則來水通過換向管D38、換向管E39從換向機構2 上的右端蓋17進入換向殼體14右端，同時左控制桿29使左換向控 制殼體28上的換向管B36與換向管C37相連通，依靠來水與低壓井 的壓力差推動換向殼體14中的換向桿15向左運動，換向殼體14左 端的水經換向管B36、換向管C37、低壓注水管23進入低壓井口。從 而實現該泵的往復運動。 綜上所述，本實用新型可利用注水管網中的水作動力液，利用注 水管網系統中來水壓力與低壓注水井注入壓力差值實現向高壓注水 井的注水操作，此工作過程不需要外界增加動力輸入，既可將注水管 網系統中的來水一部分轉化成高壓水，另一部分轉化成低壓水，實現 同時向低壓井和高壓井注水。本實用新型提高了注水系統能量的利用 效率，提高了注水生產的經濟效益，減少了油田配水間的投資費用， 節省了外配動力的電網投資和運行過程中的能耗費用，該泵的工作水 量和高、低壓水水量匹配可調。
權利要求1、一種壓差驅動往復式雙作用增壓泵，包括分壓機構(1)、換向機構(2)、換向控制機構(3)、高壓注水管(13)、低壓注水管(23)及進水管(24)，其特征在于a、分壓機構(1)由泵體(4)、缸內分隔套(5)及組合式雙聯活塞(6)組成，缸內分隔套(5)固定在泵體(4)的中間并將泵體(4)分隔為左右腔室，泵體(4)的中部開有分別與左右腔室相通的左右通道(7，8)，左右通道(7，8)內分別安裝有左右單向閥(9，10)，組合式雙聯活塞(6)的活塞桿穿過缸內分隔套(5)且其兩端的活塞體分別置于泵體(4)的左右腔室內，左右單向閥(9，10)上方的左右通道(7，8)分別與右腔室右端及左腔室左端相通，泵體(4)的左腔室右端及右腔室左端分別通過左右高壓排水泵閥(11，12)與高壓注水管(13)相通；b、換向機構(2)由換向殼體(14)、換向桿(15)、左、右端蓋(16，17)及三通管(18)組成，換向殼體(14)的下部開有分別與泵體(4)上的左、右通道(7，8)相通的左、右通孔(19，20)，換向殼體(14)的上部開有均與三通管(18)相通的左、右低壓出水孔(21，22)，三通管(18)又與低壓注水管(23)相通，換向殼體(14)的中部與進水管(24)相通，換向桿(15)截面呈放倒的“王”字型，換向桿(15)置于換向殼體(14)內，換向桿(15)可在換向殼體(14)內滑動且與換向殼體(14)密封，換向桿(15)處于換向殼體(14)左端時，進水管(24)與換向殼體(14)下方的右通孔(20)相通，換向桿(15)處于換向殼體(14)右端時，進水管(24)與換向殼體(14)下方的左通孔(19)相通，換向殼體(14)兩端分別固定有帶絲孔(25)的左、右端蓋(16，17)；c、換向控制機構(3)由左、右換向控制殼體(28，34)、左、右控制桿(29，35)、換向管A、B、C、D、E、F(30，36，37，38，39，40)組成，左換向控制殼體(28)側壁分別通過換向管A、B、C(30，36，37)連通進水管(24)、換向殼體(14)的左端蓋(16)及低壓注水管(23)，右換向控制殼體(34)側壁分別通過換向管D、E、F(38，39，40)連通進水管(24)、換向殼體(14)的右端蓋(17)及低壓注水管(23)，左、右控制桿(29，35)分別置于左、右換向控制殼體(28，34)內，左、右換向控制殼體(28，34)分別固定在分壓機構(1)中的泵體(4)的兩端，左、右控制桿(29，35)分別連接在組合式雙聯活塞(6)的兩端且與組合式雙聯活塞(6)隨動。
2、 根據權利要求1所述的壓差驅動往復式雙作用增壓泵，其特 征在于泵體(4)的左右腔室內壁均裝有缸套(31)。
3、 根據權利要求1所述的壓差驅動往復式雙作用增壓泵，其特 征在于換向殼體(14)的上方開有觀察孔且在該觀察孔內裝有絲堵 (32)。
4、 根據權利要求1所述的壓差驅動往復式雙作用增壓泵，其特 征在于左、右單向閥(9，10)上方的左、右通道(7，8)通過外置的連 通管a、 b(26， 27)分別與右腔室右端及左腔室左端相通。
5、 根據權利要求1所述的壓差驅動往復式雙作用增壓泵，其特 征在于左、右換向控制殼體(28， 34)分別與泵體(4)的兩端采用法蘭 連接。
6、 根據權利要求1所述的壓差驅動往復式雙作用增壓泵，其特 征在于左、右控制桿(29,35)分別與組合式雙聯活塞(6)的兩端通過"T"型的榫、槽連接。
7、 根據權利要求1所述的壓差驅動往復式雙作用增壓泵，其特 征在于換向殼體(14)疊摞在泵體(4)上方并通過螺栓(41)固定，左、 右通孔(19，20)分別與左、右通道(7，8)對應，左、右通道(7，8)為階 梯狀，左、右單向閥(9，10)置于左、右通道(7，8)內且被壓緊套(42) 壓緊。
8、 根據權利要求1、4或7所述的壓差驅動往復式雙作用增壓泵， 其特征在于左、右單向閥(9，10)及左、右高壓排水泵閥(11，12)的 結構相同，均由閥座(43)、單向閥芯(44)、彈簧(45)、閥套(46)及螺 母(47)組成，閥座(43)的中部帶有過水孔(48)，單向閥芯(44)穿過閥 座(43)及閥套(46)被螺母(47)固定，單向閥芯(44)可沿閥座(43)的中 心孔相對移動，彈簧(45)置于閥套(46)與閥座(43)之間。
專利摘要一種壓差驅動往復式雙作用增壓泵。主要解決現有注水系統中局部壓力高帶來的總能耗上升的問題。其特征在于a、分壓機構(1)由泵體(4)、缸內分隔套(5)及組合式雙聯活塞(6)組成；b、換向機構(2)由換向殼體(14)、換向桿(15)、左、右端蓋(16，17)及三通管(18)組成；c、換向控制機構(3)由左、右換向控制殼體(28，34)、左、右控制桿(29，35)、換向管A、B、C、D、E、F(30，36，37，38，39，40)組成。該增壓泵充分利用注水系統管網中浪費的能量，提高了注水系統能量利用效率，提高了注水生產的經濟效益，減少了配水間投資費用，節省了外配動力的電網投資和運行過程中的能耗費用。
文檔編號F04B9/00GK201050454SQ200720151679
公開日2008年4月23日 申請日期2007年6月21日 優先權日2007年6月21日
發明者常玉連, 范立華, 娜 雷 申請人:大慶石油學院