[0001] 本发明涉及一种液压缸，特别是涉及一种适用于油井井下液力驱动无感采油系统的井下水介质液压缸。

[0002] 本发明还涉及利用上述井下水介质液压缸来连续采油的连续采油装置。

[0003] 常规有杆采油设备，虽然效率很低，但以可靠性强，使用寿命长等特点，始终在世界石油领域的开采中占主导地位。近年来随着钻井、采油技术的发展，油田生产出现了新的情况，定向井和水平井增多。另外，由于油田早期开发过程中的钻井误差和后期开采过程中的地层蠕动，部分油井井壁弯曲变形严重，杆管偏磨，作业频繁。

[0004] 对以上情况，现有采油设备都有局限性，问题越来越突出。传统有杆采油设备也会出现问题，抽油杆因偏磨造成断脱和油管因偏磨产生漏失等使检泵周期缩短；现有无杆采油设备，如电潜泵、水力活塞泵、喷射泵等均有自身难以克服的缺陷，致使这几种泵的使用都有很大的局限性。

[0005] 目前世界范围内，都积极开展新型液力驱动无杆采油设备的研发，但瓶颈问题就是油井井下水介质液压缸的设计制造不能达到使用要求。而且由于动筒式井下水介质液压缸应用于井下恶劣环境，防砂、防杂质是最重要问题，但是现有的液压缸没有这方面的设置，导致液压缸在使用过程中过快磨损，寿命缩短。

[0006] 本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、能够有效防止动力液内部的砂和杂质对活塞和液压缸筒密封副的影响和损害、延长液压缸使用寿命、提高安全采油效率的井下水介质液压缸。

[0007] 本发明的一种井下水介质液压缸，包括动力液连接器、活塞、活塞杆、上缸头、下缸头、液压缸筒和抽油泵拉杆，与动力液供应装置连接的动力液连接器与所述活塞杆的上部可拆卸密封连接，所述上缸头套设于所述活塞杆外部并与所述活塞杆密封式滑动连接，所述活塞可拆卸连接于所述活塞杆的下部，所述上缸头下部和所述下缸头上部与所述液压缸筒可拆卸密封连接，所述抽油泵拉杆上部与所述下缸头下部中央固定，所述活塞杆中部形成动力液通道，所述活塞上部形成环形腔，所述活塞中部与所述活塞杆之间形成至少一个动力液分流通道，所述活塞下部中间形成下部具有收口的沉沙通道的缓冲腔，所述活塞的底部可拆卸密封连接有活塞块，所述活塞块与所述沉沙通道之间设置有沉沙腔，所述活塞分别与所述上缸头的底部和所述下缸头的顶部之间形成液压缸上腔和液压缸下腔，所述抽油泵拉杆内部形成与所述液压缸下腔和外部油管相连通的呼吸通道。

[0008] 本发明的一种井下水介质液压缸还可以是：

[0009] 所述上缸头上部中央与所述活塞杆之间环设有防沙套，所述防沙套与所述活塞杆之间密封滑动连接。

[0010] 所述上缸头内部环设有嵌入槽，所述防沙套与所述嵌入槽嵌入式连接，所述防沙套内壁与所述活塞杆相抵。

[0011] 所述防沙套内圈为锯齿形，锯齿的顶表面与所述活塞杆相抵。

[0012] 所述锯齿有根部至顶部逐渐向上偏移。

[0013] 所述活塞中部与所述活塞杆之间环绕所述活塞杆均匀设置六个动力液分流通道。

[0014] 本发明的一种井下水介质液压缸，包括动力液连接器、活塞、活塞杆、上缸头、下缸头、液压缸筒和抽油泵拉杆，与动力液供应装置连接的动力液连接器与所述活塞杆的上部可拆卸密封连接，所述上缸头套设于所述活塞杆外部并与所述活塞杆密封式滑动连接，所述活塞可拆卸连接于所述活塞杆的下部，所述上缸头下部和所述下缸头上部与所述液压缸筒可拆卸密封连接，所述抽油泵拉杆上部与所述下缸头下部中央固定，所述活塞杆中部形成动力液通道，所述活塞上部形成环形腔，所述活塞中部与所述活塞杆之间形成至少一个动力液分流通道，所述活塞下部中间形成下部具有收口的沉沙通道的缓冲腔，所述活塞的底部可拆卸密封连接有活塞块，所述活塞块与所述沉沙通道之间设置有沉沙腔，所述活塞分别与所述上缸头的底部和所述下缸头的顶部之间形成液压缸上腔和液压缸下腔，所述抽油泵拉杆内部形成与所述液压缸下腔和外部油管相连通的呼吸通道。这样使用时，水介质动力液经过动力液连接器，进入活塞杆内的动力液，在重力作用下自由落下，并冲入缓冲腔，然后在压力的作用下从活塞杆和活塞内部之间形成的至少一个动力液分流通道进入液压缸上腔，扩大液压缸上腔的空间，由于活塞和活塞杆的位置不动，因此使得液压缸筒向上升起、向上运动，进而带动下缸头和抽油泵拉杆一同向上运动。由于活塞不动，因此活塞下表面与所述下缸头之间形成的液压缸下腔空间变小，而为了其能够逐渐变小，液压缸下腔内的液体通过呼吸通道进入油管，于此同时，液压缸筒上升，带动抽油泵拉杆一同上升，完成液压缸的上行程运行过程。然后，停止水介质动力液供应，水介质动力液压力降低，由于液压缸上腔内的水介质动力液在重力作用下，向下压活塞，水介质动力液反向从液压缸上腔通过动力液分流通道后进入缓冲腔，然后再从活塞杆内的动力液通道输送回去，液压缸上腔容积降低，由于活塞和活塞杆的位置不动，因此使得液压缸筒向下落下，即向下运动，进而带动下缸头和抽油泵拉杆一同向下运动。由于活塞不动，因此活塞下表面与所述下缸头之间形成的液压缸下腔空间变大，而为了其能够逐渐变大，油管内的液体通过呼吸通道进入液压缸下腔内，于此同时，液压缸筒下落，带动抽油泵拉杆一同下落，完成液压缸的下行程运行过程。上行程运行过程可以带动抽油泵抽油进行采集，而下行程运行过程是使得抽油泵拉杆回归初始位置方便后续的上升带动抽油泵抽油的采油工序，方便连续采油作业。而缓冲腔、动力液分流通道和沉沙通道以及沉沙腔的设置，可以将水介质动力液内的砂和杂志保留在活塞和活塞块之间，不会影响活塞杆和液压缸筒之间的滑动连接，不会磨损活塞杆和液压缸筒，延长水介质液压缸的使用寿命。相对于现有技术而言具有的优点是：结构简单、能够有效防止动力液内部的砂和杂质对活塞和液压缸筒密封副的影响和损害、延长液压缸使用寿命、提高安全采油效率。

[0015] 本发明的另一目的是提供一种结构简单、能够有效防止动力液内部的砂和杂质对活塞和液压缸筒密封副的影响和损害、延长液压缸使用寿命、提高安全地连续采油效率的连续采油装置。

[0016] 本发明的一种连续采油装置，包括通过悬挂接头连接的上油管和下油管，所述上油管和所述下油管内设置有液压缸系统，所述液压缸系统穿过所述悬挂接头，所述液压缸系统上部位于所述上油管内，所述液压缸系统下部位于所述下油管内，所述液压缸系统与所述上油管和所述下油管内壁之间留有采油通道，所述上油管与地面原油输送管连通，所述液压缸系统下部与抽油泵连接，所述液压缸系统上部与地面动力站连通，所述上油管和所述下油管分别通过设置于所述悬挂接头上的连通通道连通，所述液压缸系统包括动力液连接器、活塞、活塞杆、上缸头、下缸头、液压缸筒和抽油泵拉杆，与动力液供应装置连接的动力液连接器与所述活塞杆的上部可拆卸密封连接，所述上缸头套设于所述活塞杆外部并与所述活塞杆密封式滑动连接，所述活塞可拆卸连接于所述活塞杆的下部，所述上缸头下部和所述下缸头上部与所述液压缸筒可拆卸密封连接，所述抽油泵拉杆上部与所述下缸头下部中央固定，所述活塞杆中部形成动力液通道，所述活塞上部形成环形腔，所述活塞中部与所述活塞杆之间形成至少一个动力液分流通道，所述活塞下部中间形成下部具有收口的沉沙通道的缓冲腔，所述活塞的底部可拆卸密封连接有活塞块，所述活塞块与所述沉沙通道之间设置有沉沙腔，所述活塞分别与所述上缸头的底部和所述下缸头的顶部之间形成液压缸上腔和液压缸下腔，所述抽油泵拉杆内部形成与所述液压缸下腔和外部油管相连通的呼吸通道，所述动力液管道与所述地面动力站连通，所述抽油泵拉杆与所述抽油泵连接。

[0017] 本发明的一种连续采油装置还可以是：

[0018] 所述动力液管道通过动力液输送管与所述地面动力站连通，所述动力液输送管到底部与所述动力液管道密封可拆卸连接。

[0019] 所述悬挂接头上部和下部中间腔体壁与所述上油管和所述下油管外壁螺纹连接。

[0020] 本发明的一种连续采油装置，包括通过悬挂接头连接的上油管和下油管，所述上油管和所述下油管内设置有液压缸系统，所述液压缸系统穿过所述悬挂接头，所述液压缸系统上部位于所述上油管内，所述液压缸系统下部位于所述下油管内，所述液压缸系统与所述上油管和所述下油管内壁之间留有采油通道，所述上油管与地面原油输送管连通，所述液压缸系统下部与抽油泵连接，所述液压缸系统上部与地面动力站连通，所述上油管和所述下油管分别通过设置于所述悬挂接头上的连通通道连通，所述液压缸系统包括动力液连接器、活塞、活塞杆、上缸头、下缸头、液压缸筒和抽油泵拉杆，与动力液供应装置连接的动力液连接器与所述活塞杆的上部可拆卸密封连接，所述上缸头套设于所述活塞杆外部并与所述活塞杆密封式滑动连接，所述活塞可拆卸连接于所述活塞杆的下部，所述上缸头下部和所述下缸头上部与所述液压缸筒可拆卸密封连接，所述抽油泵拉杆上部与所述下缸头下部中央固定，所述活塞杆中部形成动力液通道，所述活塞上部形成环形腔，所述活塞中部与所述活塞杆之间形成至少一个动力液分流通道，所述活塞下部中间形成下部具有收口的沉沙通道的缓冲腔，所述活塞的底部可拆卸密封连接有活塞块，所述活塞块与所述沉沙通道之间设置有沉沙腔，所述活塞分别与所述上缸头的底部和所述下缸头的顶部之间形成液压缸上腔和液压缸下腔，所述抽油泵拉杆内部形成与所述液压缸下腔和外部油管相连通的呼吸通道，所述动力液管道与所述地面动力站连通，所述抽油泵拉杆与所述抽油泵连接。这样，如上面描述的一样，地面动力站提供高压水介质动力液，高压水介质动力液驱动液压缸系统在完成上行程运行时，抽油泵拉杆带动抽油泵上升，进行采油，原油进入下油管，并通过悬挂接头上的连通通道进入上油管并最终从地面原油输送管道输出。当液压缸上行程结束后，地面动力站停止供应高压水介质动力液，地面水介质动力液放空，压力为0，液压缸系统在重力和液体压力的作用下，下行，带动抽油泵拉杆下行，并最重完成下行程运行，再然后地面动力站再次提供高压水介质动力液，又再次启动液压缸系统上行，进行采油，依次往复，实现连续采油。相对于现有技术的优点是：结构简单、能够有效防止动力液内部的砂和杂质对活塞和液压缸筒密封副的影响和损害、延长液压缸使用寿命、提高安全地连续采油效率。附图说明

[0021] 图1本发明井下水介质液压缸实施例上行行程示意图。

[0022] 图2本发明井下水介质液压缸图1中的X-X截面图。

[0023] 图3本发明井下水介质液压缸图1中的Y-Y截面图。

[0024] 图4本发明井下水介质液压缸实施例防沙套示意图。

[0025] 图5本发明井下水介质液压缸实施例下行行程示意图。

[0026] 图6本发明连续采油装置实施例示意图。

[0027] 图7本发明连续采油装置实施例与外界连接示意图。

[0028] 图号说明

[0029] 1…动力液连接器 2…悬挂接头 3…活塞

[0030] 4…防砂套 5…上缸头 6…液压缸筒[0031] 7…活塞杆 8…下缸头 9…抽油泵[0032] 10…抽油泵拉杆 11…活塞块 12…动力液通道[0033] 13…液压缸上腔 14…动力液分流通道 15…缓冲腔[0034] 16…沉沙通道 17…沉沙腔 18…液压缸下腔[0035] 19…呼吸通道 20…上油管 21…下油管[0036] 22…动力液管道 23…地面原油输送管 24…地面动力站[0037] 25…连通通道

[0038] 下面结合附图的图1至图7对本发明的一种井下水介质液压缸及连续采油装置作进一步详细说明。

[0039] 本发明的一种井下水介质液压缸，请参考图1至图7，包括动力液连接器1、活塞3、活塞杆7、上缸头5、下缸头8、液压缸筒6和抽油泵拉杆10，与动力液供应装置连接的动力液连接器1与所述活塞杆7的上部可拆卸密封连接，所述上缸头5套设于所述活塞杆7外部并与所述活塞杆7密封式滑动连接，所述活塞3可拆卸连接于所述活塞杆7的下部，所述上缸头5下部和所述下缸头8上部与所述液压缸筒6可拆卸密封连接，所述抽油泵拉杆10上部与所述下缸头8下部中央固定，所述活塞杆7中部形成动力液通道12，所述活塞3上部形成环形腔，所述活塞3中部与所述活塞杆7之间形成至少一个动力液分流通道14，所述活塞3下部中间形成下部具有收口的沉沙通道16的缓冲腔15，所述活塞3的底部可拆卸密封连接有活塞块11，所述活塞块11与所述沉沙通道16之间设置有沉沙腔17，所述活塞3分别与所述上缸头5的底部和所述下缸头8的顶部之间形成液压缸上腔13和液压缸下腔18，所述抽油泵拉杆10内部形成与所述液压缸下腔18和外部油管相连通的呼吸通道19。这样使用时，水介质动力液经过动力液连接器1，进入活塞杆7内的动力液，在重力作用下自由落下，并冲入缓冲腔15，然后在压力的作用下从活塞杆7和活塞3内部之间形成的至少一个动力液分流通道14进入液压缸上腔13，扩大液压缸上腔13的空间，由于活塞3和活塞杆7的位置不动，因此使得液压缸筒6向上升起、向上运动，进而带动下缸头8和抽油泵拉杆10一同向上运动。由于活塞3不动，因此活塞3下表面与所述下缸头8之间形成的液压缸下腔18空间变小，而为了其能够逐渐变小，液压缸下腔18内的液体通过呼吸通道19进入油管，于此同时，液压缸筒6上升，带动抽油泵拉杆10一同上升，完成液压缸的上行程运行过程。然后，停止水介质动力液供应，水介质动力液压力降低，由于液压缸上腔13内的水介质动力液在重力作用下，向下压活塞3，水介质动力液反向从液压缸上腔13通过动力液分流通道14后进入缓冲腔15，然后再从活塞杆7内的动力液通道12输送回去，液压缸上腔13容积降低，由于活塞3和活塞杆7的位置不动，因此使得液压缸筒6向下落下，即向下运动，进而带动下缸头8和抽油泵拉杆10一同向下运动。由于活塞3不动，因此活塞3下表面与所述下缸头8之间形成的液压缸下腔18空间变大，而为了其能够逐渐变大，油管内的液体通过呼吸通道19进入液压缸下腔18内，于此同时，液压缸筒6下落，带动抽油泵拉杆10一同下落，完成液压缸的下行程运行过程。上行程运行过程可以带动抽油泵9抽油进行采集，而下行程运行过程是使得抽油泵拉杆10回归初始位置方便后续的上升带动抽油泵9抽油的采油工序，方便连续采油作业。而缓冲腔15、动力液分流通道14和沉沙通道16以及沉沙腔17的设置，可以将水介质动力液内的砂和杂志保留在活塞3和活塞块11之间，不会影响活塞杆7和液压缸筒6之间的滑动连接，不会磨损活塞杆7和液压缸筒6，延长水介质液压缸的使用寿命。相对于现有技术而言具有的优点是：结构简单、能够有效防止动力液内部的砂和杂质对活塞3和液压缸筒6密封副的影响和损害、延长液压缸使用寿命、提高安全采油效率。当然还可以是所述活塞3中部与所述活塞杆7之间环绕所述活塞杆7均匀设置六个动力液分流通道14。这样动力液分流通道14越多，液压缸筒6上升或下降速度越快，采油效率更高。

[0040] 本发明的一种井下水介质液压缸，请参考图1至图7，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述上缸头5上部中央与所述活塞杆7之间环设有防沙套，所述防沙套与所述活塞杆7之间密封滑动连接。这样，防沙套的作用是防止液压缸筒6外部、油管内部的环形空间内的原油中夹带的砂与杂质对上缸头5和活塞杆7之间密封的影响，避免上缸头5和活塞杆7之间过快磨损而影响密封效果，进而延长整体的井下水介质液压缸的使用寿命并提高采油效率。进一步优选的技术方案为所述上缸头5内部环设有嵌入槽，所述防沙套与所述嵌入槽嵌入式连接，所述防沙套内壁与所述活塞杆7相抵。这样，由于防沙套是直接嵌入在上缸头5内部的，因此其在活塞杆7与上缸头5相对滑动过程中防砂效果更好，而且安装方便，保证活塞杆7与上缸头5之间的密封，同时封闭住防砂套4，避免其脱落或移动位置。更进一步优选的技术方案为所述防沙套内圈为锯齿形，锯齿的顶表面与所述活塞杆7相抵。这样，在系统运行的过程中，上缸头5在与活塞杆7相对滑动的过程中，如果遇到有砂或杂质的情况，砂或杂质进入防砂套4内，可以落入锯齿之间的凹槽内，这样避免砂或杂质影响上缸头5和活塞杆7之间的密封。进一步延长液压缸使用寿命，提高采油效率。最优选的技术方案为所述锯齿有根部至顶部逐渐向上偏移。由于防沙套针对的是油管内原油等液体内的砂和杂质对上缸头5的影响，因此只有在上缸头5上升的过程中油管内液体中的砂和杂质才有机会进入上缸头5和活塞杆7之间，因此这样的锯齿有利于在上升过程中产生最大的摩擦力，进而最大限度地将砂和杂质阻挡在外界。进一步延长液压缸使用寿命，提高采油效率。

[0041] 本发明的一种井下水介质液压缸，请参考图1至图7，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述活塞杆7分别与所述动力液连接器1和所述活塞3均为密封式螺纹连接，所述液压缸筒6分别与所述上缸头5和所述下缸头8之间为密封式螺纹连接，所述活塞3底部与所述活塞块11螺纹连接。当然还可以是其他方式的可拆卸密封式连接，只要是能够将他们可拆卸密封连接即可。螺纹连接的优点是连接比较牢固，而且密封性比较好。

[0042] 本发明的一种连续采油装置，请参考图1至图7，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：包括通过悬挂接头2连接的上油管20和下油管21，所述上油管20和所述下油管21内设置有液压缸系统，所述液压缸系统穿过所述悬挂接头2，所述液压缸系统上部位于所述上油管20内，所述液压缸系统下部位于所述下油管21内，所述液压缸系统与所述上油管20和所述下油管21内壁之间留有采油通道，所述上油管20与地面原油输送管23连通，所述液压缸系统下部与抽油泵9连接，所述液压缸系统上部与地面动力站24连通，所述上油管20和所述下油管21分别通过设置于所述悬挂接头2上的连通通道25连通，所述液压缸系统包括动力液连接器1、活塞3、活塞杆7、上缸头5、下缸头8、液压缸筒6和抽油泵拉杆10，与动力液供应装置连接的动力液连接器1与所述活塞杆7的上部可拆卸密封连接，所述上缸头5套设于所述活塞杆7外部并与所述活塞杆7密封式滑动连接，所述活塞3可拆卸连接于所述活塞杆7的下部，所述上缸头5下部和所述下缸头8上部与所述液压缸筒6可拆卸密封连接，所述抽油泵拉杆10上部与所述下缸头8下部中央固定，所述活塞杆7中部形成动力液通道12，所述活塞3上部形成环形腔，所述活塞3中部与所述活塞杆7之间形成至少一个动力液分流通道14，所述活塞3下部中间形成下部具有收口的沉沙通道16的缓冲腔15，所述活塞3的底部可拆卸密封连接有活塞块11，所述活塞块11与所述沉沙通道16之间设置有沉沙腔17，所述活塞3分别与所述上缸头5的底部和所述下缸头8的顶部之间形成液压缸上腔13和液压缸下腔18，所述抽油泵拉杆10内部形成与所述液压缸下腔
18和外部油管相连通的呼吸通道19，所述动力液管道22与所述地面动力站24连通，所述抽油泵拉杆10与所述抽油泵9连接。这样，如上面描述的一样，地面动力站24提供高压水介质动力液，高压水介质动力液驱动液压缸系统在完成上行程运行时，抽油泵拉杆10带动抽油泵9上升，进行采油，原油进入下油管21，并通过悬挂接头2上的连通通道25进入上油管20并最终从地面原油输送管23道输出。当液压缸上行程结束后，地面动力站24停止供应高压水介质动力液，地面水介质动力液放空，压力为0，液压缸系统在重力和液体压力的作用下，下行，带动抽油泵拉杆10下行，并最重完成下行程运行，再然后地面动力站24再次提供高压水介质动力液，又再次启动液压缸系统上行，进行采油，依次往复，实现连续采油。
相对于现有技术的优点是：结构简单、能够有效防止动力液内部的砂和杂质对活塞3和液压缸筒6密封副的影响和损害、延长液压缸使用寿命、提高安全地连续采油效率。当然液压缸系统可以是之前描述的所有技术方案中的水介质液压缸。

[0043] 本发明的一种连续采油装置，请参考图1至图7，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述动力液管道22通过动力液输送管与所述地面动力站24连通，所述动力液输送管到底部与所述动力液管道22密封可拆卸连接。这样使得水介质动力液可以在动力液管道22中流动并最终进入动力液通道12内。还可以是所述悬挂接头2上部和下部中间腔体壁与所述上油管20和所述下油管21外壁螺纹连接。当然还可以是其他方式的可拆卸密封式连接，只要是能够将他们可拆卸密封连接即可。螺纹连接的优点是连接比较牢固，而且密封性比较好。

[0044] 上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。