专利名称：煤层气井同心管水力活塞排采装置及方法
技术领域：
本发明涉及煤层气井排水采气技术，尤其是煤层气井同心管水力活塞排采装置及方法。
背景技术：
目前，煤层气排水采气工艺以管式泵(抽油机-抽油杆-管式泵)为主，螺杆泵(地面驱动器-抽油杆-螺杆泵)为辅，少量采用电潜离心泵。由于煤层气井采出液内混合着煤粉，煤粉在油管内沉积易造成卡泵，致使井下泵使用寿命短，增加了检泵工作量。另外，井下泵排量不宜调节。管式泵的抽油杆上下活动和螺杆泵的抽油杆旋转运动在大斜度井中偏磨严重，致使检泵周期较短；不适应于复杂井型，如S型水平井。其主要缺点是1、沉积在油管内的煤粉不易清理，易卡住井下泵组；2、抽油杆与油管摩擦，造成杆管损坏；3、抽油机冲程、冲次不易无级调节；4、能耗高，设备成本高 。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下与地面结合在一起运用的煤层气井同心管水力活塞排采装置及方法，它克服了其它技术存在的缺点，本发明的目的是这样实现的，它是由煤层气同心管水力活塞排采装置井下泵组、液控阀、煤层气同心管水力活塞排采装置地面部分组成，桥式接头装于外管上接头内，用限位帽限位；插管与插头螺纹连接，插头插入桥式接头中心孔内；外管与外管上接头螺纹连接，固定缸筒与桥式接头由螺纹连接，并悬挂在外管内；游动阀与上柱塞由螺纹连接，上柱塞与移动缸筒连接，上换向弹簧套在移动缸筒上，调节帽与移动缸筒连接；固定阀与下柱塞连接，下柱塞与外管下接头连接，弹簧垫片、下换向弹簧套在下柱塞上，外管下接头与外管螺纹连接。上法兰安装在上缸筒的顶端,上缸筒的顶端内有球面堵头；第一进液口、第一排液口分别焊接在上缸筒上，第二进液口、第二排液口分别焊接在下缸筒上；活塞杆上端与上活塞螺纹连接，其下端与下活塞螺纹连接，活塞杆穿过中间密封接头内孔；排液接头位于下缸筒与下法兰中间。在地面液压站连接着液压注水泵，液压注水泵分别与液控阀、水箱连接，在水箱上连接着溢流管。本发明的工作方法及意义是液压油泵在电机的带动下给液压注水泵供油，液压注水泵上下往复运动，将水箱内的水定量注入液控阀内；液压油泵电机通过变频器实现调速，从而达到调节液压注水泵的排量调节；从液压注水泵排出的水进入液控阀第一进液口，水流推动上活塞上行，球面堵头与上活塞喇叭口配合密封，第一进液口与第一排液口连通，水流进入井下机组插管内；同时下活塞上行，与排液接头分离，第二排液口与排液接头连通，从井下机组内返回液体进入水箱；当第二进液口进液时，下活塞下行，与排液接头喇叭口配合密封，第二进液口与第二排液口连通，水流进入井下机组油管内，同时，上活塞下行，与球面堵头分离，第一排液口与排液接头连通，插管内的水回入水箱；当插管内注入高压水流时，水流经过插管进入插头内，插头与桥式接头配合密封，水流进入A腔，沿着固定缸筒与外管组成的环空下行，水压作用在移动缸筒下截面上，推动移动缸筒上行，此时游动阀关闭、固定阀打开，游动阀上部液体被举升，移动缸筒内完成吸液过程；当移动缸筒运行到上止点时，压缩上换向弹簧，移动缸筒上的洗井孔移过固定阀的位置，水流由洗井孔进入移动缸筒内完成卸压洗井；此时，地面液控阀换向，从油管内注入高压水，水流经过油管，由桥式接头的B通道，将水压作用在移动缸筒上截面上，在水压的作用下移动缸筒、游动阀打开，固定阀关闭，移动缸筒内的水经过游动阀进入油管内，在下一冲程时被举升；从井内抽出的液体进入水箱内，由溢流管排出，此部分液体就是采出液体。
图I为煤层气同心管水力活塞排采装置井下泵组示意图，图中I、插管 2、桥式接头 3、限位帽 4、插头 5、外管上接头 6、游动阀 7、上柱塞 8、固定缸筒 9、外管10、移动缸筒 11、上换向弹簧 12、固定阀 13、调节帽 14、下柱塞 15、弹簧垫片 16、下换向弹簧 17、外管下接头
图2为液控阀结构示意图，图中18、上法兰 19、球面堵头 20、上缸筒 21、上活塞 22、第一进液口23、中间密封接头 24、第二进液口 25、下缸筒
26、下活塞 27、排液接头 28、下法兰 29、第一排液口 30、活塞杆31、第二排液口
图3为煤层气同心管水力活塞排采装置井下泵地面流程示意图，图中32、地面液压站
33、液压注水泵34、液控阀 35、水箱 36、溢流管
具体实施例方式实施例I、本发明是由煤层气同心管水力活塞排采装置井下泵组、液控阀、煤层气同心管水力活塞排采装置地面部分组成，桥式接头2装于外管上接头5内，用限位帽3限位；插管I与插头4螺纹连接,插头4插入桥式接头2中心孔内；外管9与外管上接头5螺纹连接，固定缸筒8与桥式接头2由螺纹连接，并悬挂在外管9内；游动阀6与上柱塞7由螺纹连接，上柱塞7与移动缸筒10连接，上换向弹簧11套在移动缸筒10上，调节帽13与移动缸筒10连接；固定阀12与下柱塞14连接，下柱塞14与外管下接头17连接，弹簧垫片15、下换向弹簧16套在下柱塞14上，外管下接头17与外管9螺纹连接。实施例2、上法兰18安装在上缸筒20的顶端，上缸筒20的顶端内有球面堵头19 ；第一进液口 22、第一排液口 29分别焊接在上缸筒20上，第二进液口 24、第二排液口 31分别焊接在下缸筒25上；活塞杆30上端与上活塞21螺纹连接，其下端与下活塞26螺纹连接，活塞杆30穿过中间密封接头23内孔；排液接头27位于下缸筒25与下法兰28中间。实施例3、在地面液压站32连接着液压注水泵33，液压注水泵33分别与液控阀
34、水箱35连接，在水箱35上连接着溢流管36。实施例4、本发明的工作方法是液压油泵在电机的带动下给液压注水泵供油，液压注水泵上下往复运动，将水箱内的水定量注入液控阀内；液压油泵电机通过变频器实现调速，从而达到调节液压注水泵的排量调节；从液压注水泵排出的水进入液控阀第一进液口 22，水流推动上活塞21上行，球面堵头19与上活塞21喇叭口配合密封，第一进液口 22与第一排液口 29连通，水流进入井下机组插管I内；同时下活塞26上行，与排液接头27分离，第二排液口 31与排液接头27连通，从井下机组内返回液体进入水箱；当第二进液口 24进液时，下活塞26下行，与排液接头27喇叭口配合密封，第二进液口 24与第二排液口 31连通，水流进入井下机组油管内，同时，上活塞21下行，与球面堵头19分离，第一排液口 29与排液接头27连通，插管I内的水回入水箱35 ;当插管I内注入高压水流时，水流经过插管I进入插头4内，插头4与桥式接头2配合密封，水流进入A腔，沿着固定缸筒8与外管9组成的环空下行，水压作用在移动缸筒10下截面上，推动移动缸筒10上行，此时游动阀6关闭、固定阀12打开，游动阀6上部液体被举升，移动缸筒10内完成吸液过程；当移动缸筒10运行到上止点时，压缩上换向弹簧11，移动缸筒10上的洗井孔移过固定阀12的位置，水流由洗井孔进入移动缸筒10内完成卸压洗井；此时，地面液控阀换向，从油管内注入高压水，水流经过油管，由桥式接头2的B通道，将水压作用在移动缸筒10上截面上，在水压的作用 下移动缸筒10、游动阀6打开，固定阀12关闭，移动缸筒10内的水经过游动阀6进入油管内，在下一冲程时被举升；从井内抽出的液体进入水箱35内，由溢流管36排出，此部分液体就是采出液体。
权利要求
1.煤层气井同心管水力活塞排采装置，它是由煤层气同心管水力活塞排采装置井下泵组、液控阀、煤层气同心管水力活塞排采装置地面部分组成，其特征是桥式接头(2)装于外管上接头(5)内，用限位帽(3)限位；插管(I)与插头(4)螺纹连接，插头(4)插入桥式接头(2)中心孔内；外管(9)与外管上接头(5)螺纹连接，固定缸筒(8)与桥式接头(2)由螺纹连接，并悬挂在外管(9)内；游动阀(6)与上柱塞(7)由螺纹连接，上柱塞(7)与移动缸筒(10)连接，上换向弹簧(11)套在移动缸筒(10)上，调节帽(13)与移动缸筒(10)连接；固定阀(12)与下柱塞(14)连接，下柱塞(14)与外管下接头(17)连接，弹簧垫片(15)、下换向弹簧(16)套在下柱塞(14)上，外管下接头(17)与外管(9)螺纹连接。
2.根据权利要求I所述的煤层气井同心管水力活塞排采装置，其特征是上法兰(18)安装在上缸筒(20)的顶端，上缸筒(20)的顶端内有球面堵头(19);第一进液口(22)、第一排液口(29)分别焊接在上缸筒(20)上，第二进液口(24)、第二排液口(31)分别焊接在下缸筒(25)上；活塞杆(30)上端与上活塞(21)螺纹连接，其下端与下活塞(26)螺纹连接，活塞杆(30)穿过中间密封接头(23)内孔；排液接头(27)位于下缸筒(25)与下法兰(28)中间。
3.根据权利要求I所述的煤层气井同心管水力活塞排采装置，其特征是在地面液压站(32)连接着液压注水泵(33)，液压注水泵(33)分别与液控阀(34)、水箱(35)连接，在水箱(35 )上连接着溢流管(36 )。
4.权利要求I所述煤层气井同心管水力活塞排采装置的工作方法，其特征是液压油泵在电机的带动下给液压注水泵供油，液压注水泵上下往复运动，将水箱内的水定量注入液控阀内；液压油泵电机通过变频器实现调速，从而达到调节液压注水泵的排量调节；从液压注水泵排出的水进入液控阀第一进液口(22)，水流推动上活塞(21)上行，球面堵头(19)与上活塞(21)喇叭口配合密封，第一进液口(22)与第一排液口(29)连通，水流进入井下机组插管(I)内；同时下活塞(26 )上行，与排液接头(27 )分离，第二排液口( 31)与排液接头(27)连通，从井下机组内返回液体进入水箱；当第二进液口(24)进液时，下活塞(26)下行，与排液接头(27)喇叭口配合密封，第二进液口(24)与第二排液口(31)连通，水流进入井下机组油管内，同时，上活塞(21)下行，与球面堵头(19)分离，第一排液口(29)与排液接头(27)连通，插管(I)内的水回入水箱(35);当插管(I)内注入高压水流时，水流经过插管(I)进入插头(4)内，插头(4)与桥式接头(2)配合密封，水流进入A腔，沿着固定缸筒(8)与外管(9)组成的环空下行，水压作用在移动缸筒(10)下截面上，推动移动缸筒(10)上行，此时游动阀(6)关闭、固定阀(12)打开，游动阀(6)上部液体被举升，移动缸筒(10)内完成吸液过程；当移动缸筒(10)运行到上止点时，压缩上换向弹簧(11)，移动缸筒(10)上的洗井孔移过固定阀(12)的位置，水流由洗井孔进入移动缸筒(10)内完成卸压洗井；此时，地面液控阀换向，从油管内注入高压水，水流经过油管，由桥式接头(2)的B通道，将水压作用在移动缸筒(10)上截面上，在水压的作用下移动缸筒(10)、游动阀(6)打开，固定阀(12)关闭，移动缸筒(10)内的水经过游动阀(6)进入油管内，在下一冲程时被举升；从井内抽出的液体进入水箱(35)内，由溢流管(36)排出，此部分液体就是采出液体。
全文摘要
煤层气井同心管水力活塞排采装置及方法是煤层气井排水采气技术，它克服了其它技术存在的缺点，它是由煤层气同心管水力活塞排采装置井下泵组、液控阀、煤层气同心管水力活塞排采装置地面部分组成，液压油泵在电机的带动下给液压注水泵供油，液压注水泵上下往复运动，将水箱内的水定量注入液控阀内；液压油泵电机通过变频器实现调速，从而达到调节液压注水泵的排量调节。
文档编号E21B43/20GK102758602SQ20121024073
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者徐正国, 李军周, 梅永贵, 苏雷, 闫玢, 陈勇智 申请人:徐正国