專(zhuān)利名稱(chēng)：煤層氣井同心管水力活塞排采裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤層氣井排水采氣技術(shù)，尤其是煤層氣井同心管水力活塞排采裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，煤層氣排水采氣工藝以管式泵(抽油機(jī)-抽油桿-管式泵)為主，螺桿泵(地面驅(qū)動(dòng)器-抽油桿-螺桿泵)為輔，少量采用電潛離心泵。由于煤層氣井采出液內(nèi)混合著煤粉，煤粉在油管內(nèi)沉積易造成卡泵，致使井下泵使用壽命短，增加了檢泵工作量。另外，井下泵排量不宜調(diào)節(jié)。管式泵的抽油桿上下活動(dòng)和螺桿泵的抽油桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在大斜度井中偏磨嚴(yán)重，致使檢泵周期較短；不適應(yīng)于復(fù)雜井型，如S型水平井。其主要缺點(diǎn)是1、沉積在油管內(nèi)的煤粉不易清理，易卡住井下泵組；2、抽油桿與油管摩擦，造成桿管損壞；3、抽油機(jī)沖程、沖次不易無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；4、能耗高，設(shè)備成本高 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種井下與地面結(jié)合在一起運(yùn)用的煤層氣井同心管水力活塞排采裝置及方法，它克服了其它技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它是由煤層氣同心管水力活塞排采裝置井下泵組、液控閥、煤層氣同心管水力活塞排采裝置地面部分組成，橋式接頭裝于外管上接頭內(nèi)，用限位帽限位；插管與插頭螺紋連接，插頭插入橋式接頭中心孔內(nèi)；外管與外管上接頭螺紋連接，固定缸筒與橋式接頭由螺紋連接，并懸掛在外管內(nèi)；游動(dòng)閥與上柱塞由螺紋連接，上柱塞與移動(dòng)缸筒連接，上換向彈簧套在移動(dòng)缸筒上，調(diào)節(jié)帽與移動(dòng)缸筒連接；固定閥與下柱塞連接，下柱塞與外管下接頭連接，彈簧墊片、下?lián)Q向彈簧套在下柱塞上，外管下接頭與外管螺紋連接。上法蘭安裝在上缸筒的頂端,上缸筒的頂端內(nèi)有球面堵頭；第一進(jìn)液口、第一排液口分別焊接在上缸筒上，第二進(jìn)液口、第二排液口分別焊接在下缸筒上；活塞桿上端與上活塞螺紋連接，其下端與下活塞螺紋連接，活塞桿穿過(guò)中間密封接頭內(nèi)孔；排液接頭位于下缸筒與下法蘭中間。在地面液壓站連接著液壓注水泵，液壓注水泵分別與液控閥、水箱連接，在水箱上連接著溢流管。本發(fā)明的工作方法及意義是液壓油泵在電機(jī)的帶動(dòng)下給液壓注水泵供油，液壓注水泵上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將水箱內(nèi)的水定量注入液控閥內(nèi)；液壓油泵電機(jī)通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)液壓注水泵的排量調(diào)節(jié)；從液壓注水泵排出的水進(jìn)入液控閥第一進(jìn)液口，水流推動(dòng)上活塞上行，球面堵頭與上活塞喇叭口配合密封，第一進(jìn)液口與第一排液口連通，水流進(jìn)入井下機(jī)組插管內(nèi)；同時(shí)下活塞上行，與排液接頭分離，第二排液口與排液接頭連通，從井下機(jī)組內(nèi)返回液體進(jìn)入水箱；當(dāng)?shù)诙M(jìn)液口進(jìn)液時(shí)，下活塞下行，與排液接頭喇叭口配合密封，第二進(jìn)液口與第二排液口連通，水流進(jìn)入井下機(jī)組油管內(nèi)，同時(shí)，上活塞下行，與球面堵頭分離，第一排液口與排液接頭連通，插管內(nèi)的水回入水箱；當(dāng)插管內(nèi)注入高壓水流時(shí)，水流經(jīng)過(guò)插管進(jìn)入插頭內(nèi)，插頭與橋式接頭配合密封，水流進(jìn)入A腔，沿著固定缸筒與外管組成的環(huán)空下行，水壓作用在移動(dòng)缸筒下截面上，推動(dòng)移動(dòng)缸筒上行，此時(shí)游動(dòng)閥關(guān)閉、固定閥打開(kāi)，游動(dòng)閥上部液體被舉升，移動(dòng)缸筒內(nèi)完成吸液過(guò)程；當(dāng)移動(dòng)缸筒運(yùn)行到上止點(diǎn)時(shí)，壓縮上換向彈簧，移動(dòng)缸筒上的洗井孔移過(guò)固定閥的位置，水流由洗井孔進(jìn)入移動(dòng)缸筒內(nèi)完成卸壓洗井；此時(shí)，地面液控閥換向，從油管內(nèi)注入高壓水，水流經(jīng)過(guò)油管，由橋式接頭的B通道，將水壓作用在移動(dòng)缸筒上截面上，在水壓的作用下移動(dòng)缸筒、游動(dòng)閥打開(kāi)，固定閥關(guān)閉，移動(dòng)缸筒內(nèi)的水經(jīng)過(guò)游動(dòng)閥進(jìn)入油管內(nèi)，在下一沖程時(shí)被舉升；從井內(nèi)抽出的液體進(jìn)入水箱內(nèi)，由溢流管排出，此部分液體就是采出液體。


圖I為煤層氣同心管水力活塞排采裝置井下泵組示意圖，圖中I、插管 2、橋式接頭 3、限位帽 4、插頭 5、外管上接頭 6、游動(dòng)閥 7、上柱塞 8、固定缸筒 9、外管10、移動(dòng)缸筒 11、上換向彈簧 12、固定閥 13、調(diào)節(jié)帽 14、下柱塞 15、彈簧墊片 16、下?lián)Q向彈簧 17、外管下接頭
圖2為液控閥結(jié)構(gòu)示意圖，圖中18、上法蘭 19、球面堵頭 20、上缸筒 21、上活塞 22、第一進(jìn)液口23、中間密封接頭 24、第二進(jìn)液口 25、下缸筒
26、下活塞 27、排液接頭 28、下法蘭 29、第一排液口 30、活塞桿31、第二排液口
圖3為煤層氣同心管水力活塞排采裝置井下泵地面流程示意圖，圖中32、地面液壓站
33、液壓注水泵34、液控閥 35、水箱 36、溢流管
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I、本發(fā)明是由煤層氣同心管水力活塞排采裝置井下泵組、液控閥、煤層氣同心管水力活塞排采裝置地面部分組成，橋式接頭2裝于外管上接頭5內(nèi)，用限位帽3限位；插管I與插頭4螺紋連接,插頭4插入橋式接頭2中心孔內(nèi)；外管9與外管上接頭5螺紋連接，固定缸筒8與橋式接頭2由螺紋連接，并懸掛在外管9內(nèi)；游動(dòng)閥6與上柱塞7由螺紋連接，上柱塞7與移動(dòng)缸筒10連接，上換向彈簧11套在移動(dòng)缸筒10上，調(diào)節(jié)帽13與移動(dòng)缸筒10連接；固定閥12與下柱塞14連接，下柱塞14與外管下接頭17連接，彈簧墊片15、下?lián)Q向彈簧16套在下柱塞14上，外管下接頭17與外管9螺紋連接。實(shí)施例2、上法蘭18安裝在上缸筒20的頂端，上缸筒20的頂端內(nèi)有球面堵頭19 ；第一進(jìn)液口 22、第一排液口 29分別焊接在上缸筒20上，第二進(jìn)液口 24、第二排液口 31分別焊接在下缸筒25上；活塞桿30上端與上活塞21螺紋連接，其下端與下活塞26螺紋連接，活塞桿30穿過(guò)中間密封接頭23內(nèi)孔；排液接頭27位于下缸筒25與下法蘭28中間。實(shí)施例3、在地面液壓站32連接著液壓注水泵33，液壓注水泵33分別與液控閥
34、水箱35連接，在水箱35上連接著溢流管36。實(shí)施例4、本發(fā)明的工作方法是液壓油泵在電機(jī)的帶動(dòng)下給液壓注水泵供油，液壓注水泵上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將水箱內(nèi)的水定量注入液控閥內(nèi)；液壓油泵電機(jī)通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)液壓注水泵的排量調(diào)節(jié)；從液壓注水泵排出的水進(jìn)入液控閥第一進(jìn)液口 22，水流推動(dòng)上活塞21上行，球面堵頭19與上活塞21喇叭口配合密封，第一進(jìn)液口 22與第一排液口 29連通，水流進(jìn)入井下機(jī)組插管I內(nèi)；同時(shí)下活塞26上行，與排液接頭27分離，第二排液口 31與排液接頭27連通，從井下機(jī)組內(nèi)返回液體進(jìn)入水箱；當(dāng)?shù)诙M(jìn)液口 24進(jìn)液時(shí)，下活塞26下行，與排液接頭27喇叭口配合密封，第二進(jìn)液口 24與第二排液口 31連通，水流進(jìn)入井下機(jī)組油管內(nèi)，同時(shí)，上活塞21下行，與球面堵頭19分離，第一排液口 29與排液接頭27連通，插管I內(nèi)的水回入水箱35 ;當(dāng)插管I內(nèi)注入高壓水流時(shí)，水流經(jīng)過(guò)插管I進(jìn)入插頭4內(nèi)，插頭4與橋式接頭2配合密封，水流進(jìn)入A腔，沿著固定缸筒8與外管9組成的環(huán)空下行，水壓作用在移動(dòng)缸筒10下截面上，推動(dòng)移動(dòng)缸筒10上行，此時(shí)游動(dòng)閥6關(guān)閉、固定閥12打開(kāi)，游動(dòng)閥6上部液體被舉升，移動(dòng)缸筒10內(nèi)完成吸液過(guò)程；當(dāng)移動(dòng)缸筒10運(yùn)行到上止點(diǎn)時(shí)，壓縮上換向彈簧11，移動(dòng)缸筒10上的洗井孔移過(guò)固定閥12的位置，水流由洗井孔進(jìn)入移動(dòng)缸筒10內(nèi)完成卸壓洗井；此時(shí)，地面液控閥換向，從油管內(nèi)注入高壓水，水流經(jīng)過(guò)油管，由橋式接頭2的B通道，將水壓作用在移動(dòng)缸筒10上截面上，在水壓的作用 下移動(dòng)缸筒10、游動(dòng)閥6打開(kāi)，固定閥12關(guān)閉，移動(dòng)缸筒10內(nèi)的水經(jīng)過(guò)游動(dòng)閥6進(jìn)入油管內(nèi)，在下一沖程時(shí)被舉升；從井內(nèi)抽出的液體進(jìn)入水箱35內(nèi)，由溢流管36排出，此部分液體就是采出液體。
權(quán)利要求
1.煤層氣井同心管水力活塞排采裝置，它是由煤層氣同心管水力活塞排采裝置井下泵組、液控閥、煤層氣同心管水力活塞排采裝置地面部分組成，其特征是橋式接頭(2)裝于外管上接頭(5)內(nèi)，用限位帽(3)限位；插管(I)與插頭(4)螺紋連接，插頭(4)插入橋式接頭(2)中心孔內(nèi)；外管(9)與外管上接頭(5)螺紋連接，固定缸筒(8)與橋式接頭(2)由螺紋連接，并懸掛在外管(9)內(nèi)；游動(dòng)閥(6)與上柱塞(7)由螺紋連接，上柱塞(7)與移動(dòng)缸筒(10)連接，上換向彈簧(11)套在移動(dòng)缸筒(10)上，調(diào)節(jié)帽(13)與移動(dòng)缸筒(10)連接；固定閥(12)與下柱塞(14)連接，下柱塞(14)與外管下接頭(17)連接，彈簧墊片(15)、下?lián)Q向彈簧(16)套在下柱塞(14)上，外管下接頭(17)與外管(9)螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤層氣井同心管水力活塞排采裝置，其特征是上法蘭(18)安裝在上缸筒(20)的頂端，上缸筒(20)的頂端內(nèi)有球面堵頭(19);第一進(jìn)液口(22)、第一排液口(29)分別焊接在上缸筒(20)上，第二進(jìn)液口(24)、第二排液口(31)分別焊接在下缸筒(25)上；活塞桿(30)上端與上活塞(21)螺紋連接，其下端與下活塞(26)螺紋連接，活塞桿(30)穿過(guò)中間密封接頭(23)內(nèi)孔；排液接頭(27)位于下缸筒(25)與下法蘭(28)中間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤層氣井同心管水力活塞排采裝置，其特征是在地面液壓站(32)連接著液壓注水泵(33)，液壓注水泵(33)分別與液控閥(34)、水箱(35)連接，在水箱(35 )上連接著溢流管(36 )。
4.權(quán)利要求I所述煤層氣井同心管水力活塞排采裝置的工作方法，其特征是液壓油泵在電機(jī)的帶動(dòng)下給液壓注水泵供油，液壓注水泵上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將水箱內(nèi)的水定量注入液控閥內(nèi)；液壓油泵電機(jī)通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)液壓注水泵的排量調(diào)節(jié)；從液壓注水泵排出的水進(jìn)入液控閥第一進(jìn)液口(22)，水流推動(dòng)上活塞(21)上行，球面堵頭(19)與上活塞(21)喇叭口配合密封，第一進(jìn)液口(22)與第一排液口(29)連通，水流進(jìn)入井下機(jī)組插管(I)內(nèi)；同時(shí)下活塞(26 )上行，與排液接頭(27 )分離，第二排液口( 31)與排液接頭(27)連通，從井下機(jī)組內(nèi)返回液體進(jìn)入水箱；當(dāng)?shù)诙M(jìn)液口(24)進(jìn)液時(shí)，下活塞(26)下行，與排液接頭(27)喇叭口配合密封，第二進(jìn)液口(24)與第二排液口(31)連通，水流進(jìn)入井下機(jī)組油管內(nèi)，同時(shí)，上活塞(21)下行，與球面堵頭(19)分離，第一排液口(29)與排液接頭(27)連通，插管(I)內(nèi)的水回入水箱(35);當(dāng)插管(I)內(nèi)注入高壓水流時(shí)，水流經(jīng)過(guò)插管(I)進(jìn)入插頭(4)內(nèi)，插頭(4)與橋式接頭(2)配合密封，水流進(jìn)入A腔，沿著固定缸筒(8)與外管(9)組成的環(huán)空下行，水壓作用在移動(dòng)缸筒(10)下截面上，推動(dòng)移動(dòng)缸筒(10)上行，此時(shí)游動(dòng)閥(6)關(guān)閉、固定閥(12)打開(kāi)，游動(dòng)閥(6)上部液體被舉升，移動(dòng)缸筒(10)內(nèi)完成吸液過(guò)程；當(dāng)移動(dòng)缸筒(10)運(yùn)行到上止點(diǎn)時(shí)，壓縮上換向彈簧(11)，移動(dòng)缸筒(10)上的洗井孔移過(guò)固定閥(12)的位置，水流由洗井孔進(jìn)入移動(dòng)缸筒(10)內(nèi)完成卸壓洗井；此時(shí)，地面液控閥換向，從油管內(nèi)注入高壓水，水流經(jīng)過(guò)油管，由橋式接頭(2)的B通道，將水壓作用在移動(dòng)缸筒(10)上截面上，在水壓的作用下移動(dòng)缸筒(10)、游動(dòng)閥(6)打開(kāi)，固定閥(12)關(guān)閉，移動(dòng)缸筒(10)內(nèi)的水經(jīng)過(guò)游動(dòng)閥(6)進(jìn)入油管內(nèi)，在下一沖程時(shí)被舉升；從井內(nèi)抽出的液體進(jìn)入水箱(35)內(nèi)，由溢流管(36)排出，此部分液體就是采出液體。
全文摘要
煤層氣井同心管水力活塞排采裝置及方法是煤層氣井排水采氣技術(shù)，它克服了其它技術(shù)存在的缺點(diǎn)，它是由煤層氣同心管水力活塞排采裝置井下泵組、液控閥、煤層氣同心管水力活塞排采裝置地面部分組成，液壓油泵在電機(jī)的帶動(dòng)下給液壓注水泵供油，液壓注水泵上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將水箱內(nèi)的水定量注入液控閥內(nèi)；液壓油泵電機(jī)通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)液壓注水泵的排量調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)E21B43/20GK102758602SQ20121024073
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者徐正國(guó), 李軍周, 梅永貴, 蘇雷, 閆玢, 陳勇智 申請(qǐng)人:徐正國(guó)