一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置，它包括安裝在井內(nèi)的套管，在所述的套管內(nèi)安裝有泵筒，所述的泵筒的頂部和底部分別通過(guò)上變扣和下變扣與油管螺紋連接，在下變扣下部的所述的油管上依次連接有凡爾、篩管和絲堵，在所述的泵筒內(nèi)安裝有抽吸裝置，所述的抽吸裝置包括與泵筒間隙配合的彈性活塞，所述的彈性活塞通過(guò)柔性桿與帶動(dòng)柔性桿上下運(yùn)行的往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置固定相連。采用本裝置將抽水泵效提高到90%，平穩(wěn)性好。
【專利說(shuō)明】一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于煤層氣井排水設(shè)備及操作裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤層氣俗稱瓦斯，是在成煤過(guò)程中形成并賦存于煤層中的一種非常規(guī)的天然氣， 這種天然氣大部分（70%_90%)以吸附狀態(tài)賦存在煤巖基質(zhì)中，少量成游離狀態(tài)存在于煤的 割理和其它孔隙、裂隙中，還有少許溶解在煤層水中。
[0003] 煤層氣一是種新型潔凈能源和優(yōu)質(zhì)化工原料，要將煤層氣開(kāi)采到地面得到充分 利用，必須通過(guò)排水降壓的手段降低儲(chǔ)層壓力進(jìn)行煤層氣開(kāi)采，它的產(chǎn)出是一個(gè)復(fù)雜的降 壓一解吸一擴(kuò)散一滲流的過(guò)程。
[0004] 在煤層氣的開(kāi)采過(guò)程中，確保煤層中的承壓水穩(wěn)步排出是煤層氣井單井實(shí)現(xiàn)大產(chǎn) 量的最重要保證，而煤層中承壓水的排出直接反映在煤層氣井套管液面的波動(dòng)上。
[0005] 目前大多數(shù)煤層氣井采用的游梁式抽油機(jī)排水方案，主要由驢頭一游梁一連桿一 曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動(dòng)力設(shè)備和輔助裝備等四大部分組成。工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)經(jīng)變速箱、 曲柄連桿機(jī)構(gòu)變成驢頭的上下運(yùn)動(dòng)，驢頭經(jīng)光桿、抽油桿帶動(dòng)井下抽油泵的柱塞作上下運(yùn) 動(dòng)，從而不斷地把井中的原油抽出井筒。游梁式抽油機(jī)的平衡方式主要分為：
[0006] 1.游梁平衡：在游梁的尾部裝設(shè)一定重量的平衡板、這是一種簡(jiǎn)單的平衡方式、 適用于3噸以下的輕型抽油機(jī)。
[0007] 2.曲柄平衡：這是一種在油田上常用的平衡方式。顧名思義是將平衡塊裝在曲柄 上，適用于重型抽油機(jī)。這種平衡方式減少了游梁平衡引起的抽油機(jī)擺動(dòng)、調(diào)整比較方便、 但是，曲柄上有很大的負(fù)荷和離心力。
[0008] 3.復(fù)合平衡：在一臺(tái)抽油機(jī)上同時(shí)使用游梁平衡和曲柄平衡。特點(diǎn)：小范圍調(diào)整 時(shí)、可以調(diào)整游梁平衡：大范圍調(diào)整時(shí)，則調(diào)整曲柄平衡。這種平衡方式適用于中深井。
[0009] 4.氣動(dòng)平衡：利用氣體的可壓縮性來(lái)儲(chǔ)存和釋放能量達(dá)到平衡的目的，可用于10 噸以上重型抽油機(jī)。這種平衡方式減少了抽油機(jī)的動(dòng)負(fù)荷及震動(dòng)，但其裝置精度要求高，力口 工復(fù)雜。
[0010] 因?yàn)橛瘟菏匠橛蜋C(jī)沖程沖次上的限制，存在嚴(yán)重的能源浪費(fèi)大、設(shè)備不配套、空 抽、檢泵周期短等諸多問(wèn)題，嚴(yán)重影響了煤層氣井的正常排采，直接降低了煤層氣的投資效 益，成為了煤層氣商業(yè)化、規(guī)模開(kāi)發(fā)的瓶頸。
[0011] 專利號(hào)為200610082125. 9,發(fā)明名稱為一種自動(dòng)間歇井口抽油方法及其裝置的中 國(guó)專利公開(kāi)的裝置主要由井上和井下兩部分組成。當(dāng)智能提撈式抽油機(jī)工作時(shí)，制動(dòng)器松 開(kāi)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，在加重桿的作用下，井下抽油器帶著柔性桿勻速下行。當(dāng)井下活塞到達(dá)液面 時(shí)，地面控制系統(tǒng)根據(jù)井下液位傳感器檢測(cè)到的柔性桿負(fù)荷變化，判斷井下活塞是否已到 達(dá)液面，并將液位傳感器所檢測(cè)活塞當(dāng)前距離設(shè)定為井下液面深度，地面控制系統(tǒng)根據(jù)用 戶設(shè)置的遇液下行距離，并且在不超出用戶設(shè)定的下行停車距離的前提下，控制井下活塞 繼續(xù)下行至指定深度，電機(jī)停止，剎車制動(dòng)，井下活塞停留在該位置，此時(shí)，制動(dòng)器松開(kāi)，電 機(jī)正轉(zhuǎn)，活塞在柔性桿的帶動(dòng)下上行抽水，當(dāng)井下活塞上行至已設(shè)定的上行深度時(shí)，控制系 統(tǒng)控制電機(jī)停止，制動(dòng)器制動(dòng)，完成一次抽水。地面控制系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)液面恢復(fù)速度確定 抽水的間歇時(shí)間，待液面恢復(fù)到一定程度后，控制系統(tǒng)便控制活塞下行，開(kāi)始下一個(gè)工作循 環(huán)。該結(jié)構(gòu)雖然可以實(shí)現(xiàn)排水，但是存在單次提撈量過(guò)大，促使套管液面波動(dòng)劇烈，造成煤 層氣不能充分從煤層中解析，甚至是不能解析。與油井開(kāi)采相比，排采的液體性質(zhì)發(fā)生變 化，水不能在抽吸的過(guò)程中形成具有潤(rùn)滑作用的油膜來(lái)保護(hù)膠筒與油管內(nèi)壁的摩擦，膠筒 有效工作時(shí)間過(guò)短嚴(yán)重影響正常的排采。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種可以節(jié)電、排采高效并且 開(kāi)米成本低的一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置。
[0013] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0014] 本實(shí)用新型的一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置，它包括安裝在井內(nèi)的套管，在 所述的套管內(nèi)安裝有泵筒，所述的泵筒的頂部和底部分別通過(guò)上變扣和下變扣與油管螺紋 連接，在下變扣下部的所述的油管上依次連接有凡爾、篩管和絲堵，在所述的泵筒內(nèi)安裝有 抽吸裝置，所述的抽吸裝置包括與泵筒間隙配合的彈性活塞，所述的彈性活塞通過(guò)柔性桿 與帶動(dòng)柔性桿上下運(yùn)行的往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置固定相連。
[0015] 采用本裝置的有益效果是：
[0016] 1.采用本實(shí)用新型裝置可將抽水泵效由傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)的30%提高到90%，泵 效提升后可以減少工作時(shí)間以節(jié)省能源的消耗。由于抽吸裝置采用彈性材料，泵筒的內(nèi)壁 較普通油管要光滑很多且同軸度好，泵筒與配合工作時(shí)產(chǎn)生很小的摩擦力，可以有效的改 善抽吸裝置中彈性活塞的壽命。
[0017] 2.節(jié)電效果顯著：由于改變了傳統(tǒng)抽油方式，與游梁式抽油機(jī)對(duì)比，改變了 24小 時(shí)不停機(jī)的連續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了間歇運(yùn)行，考慮到產(chǎn)液量和井深不同，節(jié)電效果可達(dá)50%- 90%，起到節(jié)能減排的作用。
[0018] 3.可減少大量檢泵修井作業(yè)的工作量：由于將游梁式抽油機(jī)的剛性抽油桿改變 為柔性抽油桿，且智能提撈式抽油機(jī)可以將柔性桿卷在輥筒上，可以將井下抽油器提升至 井口，所以使更換井下抽油器的活塞時(shí)不再需要以往的檢泵時(shí)將油管提出作業(yè)。井下管柱 可連續(xù)使用十年以上。
[0019] 4.平穩(wěn)性：按照每口井的液面恢復(fù)情況，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得出最佳的工作沖程和沖 次，既可以保證套管液面的平穩(wěn)下降，即煤層中的承壓水緩慢穩(wěn)定排出，保證煤層氣充分從 煤層中解析，提高產(chǎn)量。
[0020] 5.傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)受客觀結(jié)構(gòu)的限制，泵筒最大長(zhǎng)度只能在10米以內(nèi)。專利號(hào) 為200610082125. 9的發(fā)明專利中井下活塞靠活塞上液柱的壓力使其漲封達(dá)到提撈采油的 目的，但是活塞漲封的最小液柱要求為100米，套管直徑一般為125mm，油管為62mm，這樣每 次抽吸造成套管液面波動(dòng)15米左右，不符合煤層氣開(kāi)采的要求(套管液面單次、單天波動(dòng) 在5米以內(nèi))，且活塞在普通油管內(nèi)運(yùn)行，而普通油管由于內(nèi)壁粗糙且同軸度差，導(dǎo)致活塞在 其中運(yùn)行時(shí)泵效很低、壽命很短。而本實(shí)用新型由于設(shè)置泵筒，油管內(nèi)為滿管液柱，由于采 用柔性抽油桿，可以使泵筒長(zhǎng)度達(dá)到井深范圍內(nèi)的任意大小，在相同條件下，泵筒長(zhǎng)度越大 泵效越高，有效工作時(shí)間越少，能源消耗越少。長(zhǎng)泵筒較普通油管具有更好的內(nèi)壁光潔度和 同軸度，所以活塞在其中運(yùn)行時(shí)的摩擦損耗小，促使活塞壽命延長(zhǎng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 附圖1是本實(shí)用新型的一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖1和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023] 如附圖1所示的本實(shí)用新型的一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置，它包括安裝在 井內(nèi)的套管，在所述的套管內(nèi)安裝有泵筒，所述的泵筒的頂部和底部分別通過(guò)上變扣3和 下變扣6與油管1螺紋連接，在下變扣6下部的所述的油管1上依次連接有凡爾、篩管和絲 堵，在所述的泵筒內(nèi)安裝有抽吸裝置，所述的抽吸裝置包括與泵筒間隙配合的彈性活塞，所 述的彈性活塞通過(guò)柔性桿2與帶動(dòng)柔性桿2上下運(yùn)行的往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置固定相連。所述的往 復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置可以為電機(jī)等已有設(shè)備。
[0024] 優(yōu)選的所述的泵筒設(shè)置在煤層深度以下且長(zhǎng)度為30-200米之間，理論上泵筒長(zhǎng) 度越大泵效越高，能源消耗越少，但是會(huì)增加成本，所以需要針對(duì)每口井的井況進(jìn)行從優(yōu)選 擇。
[0025] 優(yōu)選的在所述的活塞的底部連接有配重，作用在于保證井下抽油裝置在下行過(guò)程 中不會(huì)受煤粉等雜質(zhì)影響造成的卡泵，保證柔性桿始終處于緊繃的工作狀態(tài)，有利于井上 機(jī)器的排繩器排繩。
[0026] 本裝置的運(yùn)行過(guò)程如下：
[0027] (1)往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置正轉(zhuǎn)帶動(dòng)柔性桿2以及彈性活塞在泵筒內(nèi)下行，此時(shí)凡爾7的凡 爾球坐落在凡爾球座上，凡爾閉合使依次通過(guò)套管、篩管和凡爾7進(jìn)入油管1和泵筒內(nèi)的 水封閉在油管內(nèi)；（2)當(dāng)彈性活塞到達(dá)下變扣6上時(shí)，往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置停止，然后往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝 置反轉(zhuǎn)帶動(dòng)柔性桿2,柔性桿2帶動(dòng)彈性活塞5上行將泵筒內(nèi)的水推出，此時(shí)彈性活塞5與 凡爾7間形成真空，由于水壓的作用凡爾球被水沖起，水由套管射孔進(jìn)入套管，再通過(guò)篩管 和凡爾7進(jìn)入油管1內(nèi)；（3)重復(fù)所述的步驟（1)和（2)進(jìn)行煤層氣排水。
【權(quán)利要求】
1. 一種自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置，其特征在于：它包括安裝在井內(nèi)的套管，在所 述的套管內(nèi)安裝有泵筒，所述的泵筒的頂部和底部分別通過(guò)上變扣和下變扣與油管螺紋連 接，在下變扣下部的所述的油管上依次連接有凡爾、篩管和絲堵，在所述的泵筒內(nèi)安裝有抽 吸裝置，所述的抽吸裝置包括與泵筒間隙配合的彈性活塞，所述的彈性活塞通過(guò)柔性桿與 帶動(dòng)柔性桿上下運(yùn)行的往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置固定相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置，其特征在于：所述的泵筒設(shè) 置在煤層深度以下且長(zhǎng)度為30-200米之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)間歇煤層氣排水產(chǎn)氣裝置，其特征在于：在所述的 活塞的底部連接有配重。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK203892165SQ201420164701
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】問(wèn)增杰, 王彥明, 姜博文 申請(qǐng)人:天津機(jī)輛軌道交通裝備有限責(zé)任公司