本发明涉及煤气层井下排采的技术领域，尤其涉及一种液压驱动柱塞泵及其煤层气无杆排采装置。
背景技术：
常规的煤层气井下排采装置都采用杆式泵，经常会出现杆管偏磨现象，造成间断性的修井作业，影响排采效果，而井下抽油泵由于杆管偏磨严重，造成频繁修井，影响产量。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种液压驱动柱塞泵及其煤层气无杆排采装置，以克服上述缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种液压驱动柱塞泵及其煤层气无杆排采装置，其结构简单，装卸便利，能有效消除杆管偏磨问题，减少修井次数，能够支持l型井、斜井、水平井的煤层气排采作业，且节省了工程井(排采井)的钻井成本，提高煤层气井平稳生产效率。
为解决上述问题，本发明公开了一种液压驱动柱塞泵，由泵体、上柱塞、下柱塞、阀体、阀芯、上排水阀、上进水阀、下排水阀和下进水阀组成，其特征在于：
所述泵体内设有中空通道，所述中空通道形成上泵筒和下泵筒，所述中空通道内设有阀芯，所述上排水阀和上进水阀设置于上泵筒的顶端，所述下排水阀和下进水阀设置于下泵筒的底端，所述阀芯的上下端分别形成上柱塞和下柱塞，所述上柱塞可滑动的设置于上泵筒内且能对上泵筒内的液体进行泵出和吸入操作，所述下柱塞可滑动的设置于下泵筒内且能对下泵筒内的液体进行泵出和吸入操作，所述阀体设置于上柱塞和下柱塞之间，由此，通过地面液压驱动实现往复循环工作，在循环工作中，没有抽油杆，没有运动部件，从而避免偏磨现象发生，从而减少修井次数，达到煤层气井平稳生产的效果。
其中：所述阀体的中部设有供动力液进入以驱动阀体进行上下运动的驱动空间。
其中：所述阀体连接有供动力液进入的管道。
还公开了一种煤层气无杆排采装置，包含地面控制系统、三通道油管及井下控制系统，其特征在于：
所述地面控制系统通过三通道油管连接于井下控制系统，所述三通道油管从内之外设有三个通道，分别为位于最内层的驱动液进入管、位于中间层的驱动液排出管以及位于最外层的井底液排出管，所述井下控制系统包含如权利要求1-3中任一所述的液压驱动柱塞泵，所述阀芯的驱动空间连接至所述驱动液进入管，所述上排水阀和下排水阀连接至井底液排出管，由此，当下柱塞进行半行程运动时，从上端进水阀处吸入井下液，并通过泵体中的通道从下排水阀排出，进入三通道管的排水管内，从而排出地面；下进水阀设置于井下柱塞泵的最下端，当上柱塞进行半行程运动时，从下端进水阀处吸入井下液，并通过泵体中的通道从上排水阀排出，进入三通道管的排水管内，从而排出地面，通过三通道的内置动力液管加压提供的动力液来支撑二者来回反复的机械运动，从而实现井下阀体的自动上下切换，无需人工操作。
其中：所述地面控制系统由往复式柱塞泵、驱动液池、变频电机、管汇回路和产出液排水池组成，所述产出液排水池连接至井底液排出管，所述驱动液池连接至驱动液排出管，所述变频电机连接于往复式柱塞泵以进行驱动，所述柱塞泵通过管汇回路连接至驱动液池以及驱动液进入管，从而能利用变频电机根据调节指令调节往复式柱塞泵出口压力，进而来控制驱动液排量，从而实现控制井下产出液的排量，达到无极变速的效果。
通过上述结构可知，本发明的液压驱动柱塞泵及其煤层气无杆排采装置具有如下效果：
1、能够支持l型井、水平井、斜井的煤层气排采作业，节省了工程井(排采井)的钻井成本；
2、能够有效解决常规杆管偏磨的问题，杜绝了抽油杆运动发生偏磨而造成的掉杆事故。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明的液压驱动柱塞泵上行的示意图。
图2显示了本发明的液压驱动柱塞泵下行的示意图。
图3显示了本发明的煤层气无杆排采装置的结构示意图。
图4显示了本发明的三通道油管的截面示意图。
图5显示了本发明柱塞向右走动力液通道图。
图6显示了本发明柱塞向右走井底产出液通道图。
图7显示了本发明柱塞向右走做完功动力液图。
图8显示了本发明柱塞向左走动力液通道图。
图9显示了本发明柱塞向右走井底产出液通道图。
图10显示了本发明柱塞向右走做完功位置图。
附图标记：
1、上柱塞，2、下柱塞，3、阀体，4、阀芯，5、上排水阀，6、上进水阀，7、下排水阀，8、下进水阀，10、地面控制系统，12、三通道油管，14、井下控制系统，120、驱动液进入管，122、驱动液排出管，124、井底液排出管。
具体实施方式
参见图1和2，显示了本发明的液压驱动柱塞泵，参见图3及图4，显示了本发明的煤层气无杆排采装置。
所述液压驱动柱塞泵安装在煤层气井内，其由泵体、上柱塞1、下柱塞2、阀体3、阀芯4、上排水阀5、上进水阀6、下排水阀7和下进水阀8组成，其中，所述泵体内设有中空通道，所述中空通道形成上泵筒和下泵筒，所述中空通道内设有阀芯4，所述上排水阀5和上进水阀6设置于上泵筒的顶端，所述下排水阀7和下进水阀8设置于下泵筒的底端，所述阀芯4的上下端分别形成上柱塞1和下柱塞2，所述上柱塞1可滑动的设置于上泵筒内且能对上泵筒内的液体进行泵出和吸入操作，所述下柱塞2可滑动的设置于下泵筒内且能对下泵筒内的液体进行泵出和吸入操作，所述阀体3设置于上柱塞1和下柱塞2之间，所述阀体3的中部设有供动力液进入以驱动阀体3进行上下运动的驱动空间，且所述阀体3连接有供动力液进入的管道。
本发明的液压驱动柱塞泵进行动作时，工作原理如图5-10所示：动力液推动阀体3向上运动，带动上下柱塞1、2向上运动，上排水阀5打开，上吸水阀6关闭，下吸水阀8打开吸入井下液，下排水阀7关闭，井下液由上排水阀5排采；做完工动力液由通道排出。当阀体3向上行程到图中位置，动力液如图2所示推动阀体带动上下柱塞1、2向下移动，上排水阀5关闭，上吸水阀6打开吸入井下液；下进水阀8关闭，下排水阀7打开排采井下液。
原理：动力液推动阀体3向右运动，阀体带动柱塞1、2向右运动，上排水阀5打开排出井下液如图6所示，上吸水阀6关闭如图5所示，下吸水阀8打开吸入井下液如图5所示；下排水阀关闭如图5所示，井下液如图6所示由上排水阀5排采。做完工动力液如图7所示通道排出。
当阀体3向右行程到图8位置，阀芯9向右移动到如图8所示位置，动力液自动完成换向，动力液如图9所示推动阀体带动上下柱塞向左移动，上排水阀5关闭上吸水阀6打开吸入井下液如图8所示；下排水阀7打开排出井下液如图9所示。
当阀体带动上下柱塞向左行驶到如图10所示位置时，阀芯自动完成换向，改变动力液流向进入到下一次往复运动如图5所示，阀体开始向右运动。
由此，通过地面的动力液进行液压驱动，实现柱塞泵的往复循环工作，在循环工作中，没有抽油杆，没有运动部件，从而避免偏磨现象发生，从而减少修井次数，达到煤层气井平稳生产的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：上进水阀设置于井下柱塞泵的最上端，当下柱塞进行半行程运动时，从上端进水阀处吸入井下液，并通过泵体中的通道从下排水阀排出，进入三通道管的排水管内，从而排出地面；下进水阀设置于井下柱塞泵的最下端，当上柱塞进行半行程运动时，从下端进水阀处吸入井下液，并通过泵体中的通道从上排水阀排出，进入三通道管的排水管内，从而排出地面。柱塞泵的控制系统是由上柱塞半行程运动和下柱塞半行程运动结合而成，通过三通道的内置动力液管加压提供的动力液来支撑二者来回反复的机械运动，从而实现井下阀体的自动上下切换，无需人工操作，且整个装置能够容易的安装在煤层气井内。
综上，本发明柱塞泵的优点在于：
1、液压驱动柱塞泵应用于煤层气排采中，能够有效解决杆管偏磨问题，极大的减少了修井次数，能够更稳定的控制井底流压，达到稳定持续排采的效果。
2、液压驱动柱塞泵具有自动换向功能，通过上柱塞和下柱塞的往复切换，无需地面辅助切换。
本发明的煤层气无杆排采装置，解决煤层气井在排采过程中经常出现的杆管偏磨这一问题，利用地面泵站将驱动液泵入三通道油管的进液管后，液压驱动柱塞泵做上下往复运动，有效解决了杆管偏磨问题，可以达到稳定、持续排采的效果，参见图3。
该煤层气无杆排采装置包含地面控制系统10、三通道油管12及井下控制系统14，所述地面控制系统10通过三通道油管12连接于井下控制系统14，参见图4，所述三通道油管12从内之外设有三个通道，分别为位于最内层的驱动液进入管120、位于中间层的驱动液排出管122以及位于最外层的井底液排出管124，所述地面控制系统10由往复式柱塞泵、驱动液池、变频电机、管汇回路和产出液排水池组成，所述产出液排水池连接至井底液排出管124，所述驱动液池连接至驱动液排出管122，所述变频电机连接于往复式柱塞泵以进行驱动，所述柱塞泵通过管汇回路连接至驱动液池以及驱动液进入管120，从而能利用变频电机根据调节指令调节往复式柱塞泵出口压力，进而来控制驱动液排量，从而实现控制井下产出液的排量，达到无极变速的效果，往复式柱塞泵从井下驱动液池吸入驱动液，并将其加压后通过三通道管的进液管进入到井下控制系统，通过不间断的做功后，将井下液从三通道管排出到地面的产出液排水池内。
所述井下控制系统包含安装在煤层气井内井下的液压驱动柱塞泵，其由阀体、阀芯、上排水阀、上进水阀、上柱塞、下柱塞、下排水阀、下进水阀组成，结构如上及图1和2所示，其中，所述阀芯3的驱动空间连接至所述驱动液进入管120，所述阀芯3的两端连接至所述驱动液排出管122，所述上排水阀5和下排水阀7连接至井底液排出管124。由此，当下柱塞进行半行程运动时，从上端进水阀处吸入井下液，并通过泵体中的通道从下排水阀排出，进入三通道管的排水管内，从而排出地面；下进水阀设置于井下柱塞泵的最下端，当上柱塞进行半行程运动时，从下端进水阀处吸入井下液，并通过泵体中的通道从上排水阀排出，进入三通道管的排水管内，从而排出地面。柱塞泵的控制系统是由上柱塞半行程运动和下柱塞半行程运动结合而成，通过三通道的内置动力液管加压提供的动力液来支撑二者来回反复的机械运动，从而实现井下阀体的自动上下切换，无需人工操作。该装置能够容易的安装在煤层气井内。
其中，所述三通道油管12的最外面油管为常规油管，并跟随液压驱动柱塞泵一起下井；其同心中间管为直径偏小的油管，其与常规油管环空形成井下液体产出通道；其内管为直径更小的油管，其作用是提供地面驱动液泵入通道，其与同心中间管的环空形成地面驱动液返排通道。
综上可知，本发明的煤层气无杆排采装置优点在于：
1、液压驱动无杆排采装置中的驱动液、返排驱动液和井下液通过三通道管独立运行、互不干扰(如图2)；由于井下没有运动部件，应用于煤层气排采工程中能够有效避免杆管偏磨的问题。
2、地面控制系统可以通过控制地面往复式柱塞泵出口压力，进而来控制动力液排量，从而实现控制井下产出液的排量，达到无极变速的效果。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。