一种煤层气井自动排水采气装置的制作方法

本发明是一种煤层气井自动排水采气装置，属于煤层气井自动排水采气装置领域。

背景技术：

煤层气，又称煤层吸附气、煤层甲烷或煤矿斯。煤层气是一种自生自储吸附于煤分子表面的一种非常规天然气，是一种蕴藏量巨大的新兴潜在能源，它储存于煤层复杂的裂缝－孔隙系统中。

煤层不仅是储存甲烷的储层，而且是生成甲烷的源岩。煤层的物理结构是一个双重孔隙，即煤层中有由基质孔隙和裂缝孔隙的孔隙系统，其裂缝孔隙又由主割理(面割理)和次级割理(端割理)组成。煤层甲烷呈三种状态存在于煤中，即以分子状态吸附在基质孔隙的内表面上；以游离气体状态存在于孔隙和裂缝；或溶于煤层的地层水中。由于煤层的物理结构以及煤层气(甲烷)的存储、运移等方面区别于常规天然气，因而传统的常规天然气储层的评价方法不适合于评价煤层气层。

随着现有技术的发展，煤层气越来越得到人们的关注，煤层气的开采产业发展趋势较好，但是在建设煤层气井采气时时，易出现渗水现象，而现有的技术中，对抽水操作的作业施工复杂，对出水现象检测不准确，严重时可能导致井出水水淹而影响正常生产。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种煤层气井自动排水采气装置，以解决准确检测出水情况，并自动排水的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种煤层气井自动排水采气装置，其结构包括气井主体、出水管、岩层、自动排水机构、煤层、煤层气排出管、水管出口，所述气井主体贯穿岩层与底部煤层相连接，所述出水管贯穿于气井主体内部，所述水管出口设于出水管顶部，并通过连接件固定连接，所述煤层设于岩层下方，所述煤层气排出管设于气井主体上方，并通过螺栓固定，所述自动排水机构由防水保护壳、进水机构、传动机构、电路闭合装置、排水泵组成，所述防水保护壳焊接于排水泵侧边，所述进水机构设于防水保护壳内侧侧下方，所述传动机构通过螺栓固定于防水保护壳内部，并将进水机构与电路闭合装置连接在一起，所述电路闭合装置设于防水保护壳内部，并与排水泵通过电路紧密连接，所述进水机构由浮力升降杆、固定管、浮力块、进水管、细弹簧、弹簧固定板组成，所述浮力升降杆贯穿固定管顶部，并通过粘结剂紧密贴合于浮力块上方表面，所述浮力升降杆表面均匀分布有螺纹，所述浮力块设于固定管内部，所述浮力块直径与固定管内径一致，所述浮力块横截面为圆形结构，所述传动机构由第一齿轮、第二齿轮、第一传动链条、固定块、第二传动链条、旋转转盘、固定架组成，所述第一齿轮上均匀分布有锯齿，所述第一齿轮侧边通过锯齿与浮力升降杆上的螺纹相啮合连接，所述第一齿轮设有2个，另一个第一齿轮通过轴固定于固定块上，所述第二齿轮中间设有连接轴，该连接轴将第一齿轮与第二齿轮紧密连接在一起，所述第二齿轮设有2个，所述第二齿轮表面上分布有锯齿，所述第一传动链条上设有穿孔，该穿孔与第二齿轮上的锯齿相啮合，所述第二齿轮之间通过第一传动链条相连接，所述第二传动链条将旋转转盘与固定块上的第二齿轮连接在一起，所述旋转转盘上设有第三齿轮、限位块、施重杆，所述限位块通过轴承固定于旋转转盘上，并与施重杆相互配合连接，所述限位块横截面为圆形结构，所述第三齿轮与旋转转盘通过轴相连接，所述施重杆一端嵌套于旋转转盘中间轴上，所述施重杆与旋转转盘为间隙配合，所述施重杆另一端与电路闭合装置相互配合连接。

进一步地，所述浮力块下方设有两个细弹簧，所述细弹簧底部与弹簧固定板通过高温融合连接，所述弹簧固定板连接于进水管内部一端，所述弹簧固定板与进水管呈一体成型结构，细弹簧可以增加进水时浮力块的向上的力，避免进水时浮力块却没有上升的情况。

进一步地，所述电路闭合装置由施压块、固定壳、接线端、连接弹簧、上活动触头、下固定触头、电路连接线组成，所述施压块穿过固定壳与连接弹簧相连接，所述连接弹簧底部一端与上活动触头通过螺母固定，将上活动触头与施压块连接在一起，便于施压块下压。

进一步地，所述电路连接线分成电路a与电路b，所述接线端设有2个，所述接线端设于排水泵侧边，并与排水泵内部电机紧密连接，所述电路a一端与接线端相连接，另一端与下固定触头相连接，所述电路b一端与排水泵上侧接线端相连接，另一端与上活动触头相接，当上活动触头与下固定触头连接时，连接电源，断开时便断开电源，实现对电源的控制。

进一步地，所述固定架上依次设有第一连接杆与第二连接杆，所述第一连接杆将固定架与第一齿轮连接在一起，所述第二连接杆顶端设有轴与旋转转盘连接在一起，通过第一连接杆与第二连接杆的连接和固定，部件之间的连接更加稳固，避免晃动和脱落。

进一步地，所述电路闭合装置还设有恢复弹簧与卡块，所述卡块与固定壳呈一体成型结构，并连接于固定壳侧边表面上，所述恢复弹簧底部一端与卡块通过螺母固定，所述恢复弹簧顶部一端抵在施压块上，在施压杆离开后，施压块可迅速离开断开电源，帮助实现排水泵的自动开关。

有益效果

在使用时，将设备放置在煤层气井底部有水渗出的地方，一旦有渗水情况，水从进水口进入，通过细弹簧的向上作用力和水的浮力双层作用下，浮力块向上浮动，浮力块上方的浮动杆表面设有螺纹，浮动的同时第一齿轮开始从左至右向下旋转，第二齿轮与第一齿轮设于同一根轴上，于是第一齿轮带动第二齿轮从左至右向下转动，通过第一传动链条的传动，设于固定块顶部的第一齿轮与第二齿轮开始做从左至右向下转动运动，再通过第二传动链条带动旋转转盘从左至右向下旋转，在旋转的同时，旋转转盘上的限位块转动向下，于是施重杆向下坠压在施重块上，施重块下压将上活动触头下压与下固定触头紧密连接在一起，实现电路的闭合，电源接通，排水泵开始工作，将水抽走排出后，水位下降，没有水的浮力，细弹簧无法支撑浮力块与浮力升降杆的重量，于是下坠带动第一齿轮从左至右向上运动，再通过第一传动链条与第二传动链条之间的传动，于是旋转转盘从左至右向上运动，限位块向上运动，将施重杆翘起，施重块受到恢复弹簧的弹力向上弹起，上活动触头与下固定触头分开，实现电路的断开，电源断开，排水泵停止工作，通过自动排水机构以达到排水泵可检测是否有水源并自动排水的目的。

本发明实现了该煤层气井自动排水采气装置可准确检测出煤层气井底部是否有渗水出水情况，并自动启动排水泵进行排水，避免因为检测排水不及时导致的水淹和损坏，有效的保证煤层气井的正常工作，有利于提高产量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种煤层气井自动排水采气装置的结构示意图。

图2为本发明自动排水机构的结构示意图。

图3为本发明自动排水机构开启时的结构示意图。

图4为本发明电路闭合装置的结构示意图。

图中：气井主体-1、出水管-2、岩层-3、自动排水机构-4、煤层-5、煤层气排出管-6、水管出口-7、防水保护壳-40、进水机构-41、传动机构-42、电路闭合装置-43、排水泵-44、浮力升降杆-410、固定管-411、浮力块-412、进水管-413、细弹簧-414、弹簧固定板-415、第一齿轮-420、第二齿轮-421、第一传动链条-422、固定块-423、第二传动链条-424、旋转转盘-425、固定架-426、第三齿轮-4250、限位块-4251、施重杆-4252、施压块-430、固定壳-431、接线端-432、连接弹簧-433、上活动触头-434、下固定触头-435、电路连接线-436、第一连接杆-4260与第二连接杆-4261、恢复弹簧-437与卡块-438。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1-图4，本发明提供一种煤层气井自动排水采气装置的技术方案：其结构包括气井主体1、出水管2、岩层3、自动排水机构4、煤层5、煤层气排出管6、水管出口7，所述气井主体1贯穿岩层3与底部煤层5相连接，所述出水管2贯穿于气井主体1内部，所述水管出口7设于出水管2顶部，并通过连接件固定连接，所述煤层5设于岩层3下方，所述煤层气排出管6设于气井主体1上方，并通过螺栓固定，所述自动排水机构4由防水保护壳40、进水机构41、传动机构42、电路闭合装置43、排水泵44组成，所述防水保护壳40焊接于排水泵44侧边，所述进水机构41设于防水保护壳40内侧侧下方，所述传动机构42通过螺栓固定于防水保护壳40内部，并将进水机构41与电路闭合装置43连接在一起，所述电路闭合装置43设于防水保护壳40内部，并与排水泵44通过电路紧密连接，所述进水机构41由浮力升降杆410、固定管411、浮力块412、进水管413、细弹簧414、弹簧固定板415组成，所述浮力升降杆410贯穿固定管411顶部，并通过粘结剂紧密贴合于浮力块412上方表面，所述浮力升降杆410表面均匀分布有螺纹，所述浮力块412设于固定管411内部，所述浮力块412直径与固定管411内径一致，所述浮力块412横截面为圆形结构，所述传动机构42由第一齿轮420、第二齿轮421、第一传动链条422、固定块423、第二传动链条424、旋转转盘425、固定架426组成，所述第一齿轮420上均匀分布有锯齿，所述第一齿轮420侧边通过锯齿与浮力升降杆410上的螺纹相啮合连接，所述第一齿轮420设有2个，另一个第一齿轮420通过轴固定于固定块423上，所述第二齿轮420中间设有连接轴，该连接轴将第一齿轮420与第二齿轮421紧密连接在一起，所述第二齿轮421设有2个，所述第二齿轮421表面上分布有锯齿，所述第一传动链条422上设有穿孔，该穿孔与第二齿轮412上的锯齿相啮合，所述第二齿轮420之间通过第一传动链条422相连接，所述第二传动链条424将旋转转盘425与固定块423上的第二齿轮420连接在一起，所述旋转转盘425上设有第三齿轮4250、限位块4251、施重杆4252，所述限位块4251通过轴承固定于旋转转盘425上，并与施重杆4252相互配合连接，所述限位块4251横截面为圆形结构，所述第三齿轮4250与旋转转盘425通过轴相连接，所述施重杆4252一端嵌套于旋转转盘425中间轴上，所述施重杆4252与旋转转盘425为间隙配合，所述施重杆4252另一端与电路闭合装置43相互配合连接，所述浮力块412下方设有两个细弹簧414，所述细弹簧414底部与弹簧固定板415通过高温融合连接，所述弹簧固定板415连接于进水管413内部一端，所述弹簧固定板415与进水管413呈一体成型结构，所述电路闭合装置43由施压块430、固定壳431、接线端432、连接弹簧433、上活动触头434、下固定触头435、电路连接线436组成，所述施压块430穿过固定壳431与连接弹簧433相连接，所述连接弹簧433底部一端与上活动触头434通过螺母固定，所述电路连接线436分成电路a与电路b，所述接线端432设有2个，所述接线端432设于排水泵44侧边，并与排水泵44内部电机紧密连接，所述电路a一端与接线端432相连接，另一端与下固定触头435相连接，所述电路b一端与排水泵44上侧接线端432相连接，另一端与上活动触头434相接，所述固定架426上依次设有第一连接杆4260与第二连接杆4261，所述第一连接杆4260将固定架426与第一齿轮420连接在一起，所述第二连接杆4261顶端设有轴与旋转转盘425连接在一起，所述电路闭合装置43还设有恢复弹簧437与卡块438，所述卡块438与固定壳431呈一体成型结构，并连接于固定壳431侧边表面上，所述恢复弹簧437底部一端与卡块438通过螺母固定，所述恢复弹簧437顶部一端抵在施压块430上。

本发明所述的煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。俗称“瓦斯”，热值是通用煤的2-5倍，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，[1]几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5％-16％时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70％到85％。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。为国家战略资源。

本专利所述的排水泵，在使用时水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力(或水压)的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏，简称“气蚀”，造成设备事故！所谓的气蚀是指：离心泵启动时，若泵内存在空气，由于空气的密度很低，旋转后产生的离心力很小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入泵内，不能输送流体的现象。

在进行使用时首先检查各部分是否稳定连接，确认设备各部件完整，外观完好之后，将设备放置在煤层气井底部有水渗出的地方，一旦有渗水情况，水从进水口413进入，通过细弹簧414的向上作用力和水的浮力双层作用下，浮力块412向上浮动，浮力块412上方的浮动杆410表面设有螺纹，浮动的同时第一齿轮420开始从左至右向下旋转，第二齿轮321与第一齿轮420设于同一根轴上，于是第一齿轮320带动第二齿轮421从左至右向下转动，通过第一传动链条422的传动，设于固定块423顶部的第一齿轮420与第二齿轮421开始做从左至右向下转动运动，再通过第二传动链条424带动旋转转盘425从左至右向下旋转，在旋转的同时，旋转转盘425上的限位块4251转动向下，于是施重杆4252向下坠压在施重块430上，施重块430下压将上活动触头434下压与下固定触头435紧密连接在一起，实现电路的闭合，电源接通，排水泵44开始工作，将水抽走排出后，水位下降，没有水的浮力，细弹簧414无法支撑浮力块412与浮力升降杆411的重量，于是下坠带动第一齿轮420从左至右向上运动，再通过第一传动链条422与第二传动链条424之间的传动，于是旋转转盘425从左至右向上运动，限位块4251向上运动，将施重杆4252翘起，施重块430受到恢复弹簧437的弹力向上弹起，上活动触头434与下固定触头435分开，实现电路的断开，电源断开，排水泵44停止工作；通过自动排水机构以达到排水泵可检测是否有水源并自动排水的目的，在实用煤层气井自动排水采气装置使用时，可检测出煤层气井底部是否有渗水出水情况，并自动启动排水泵进行排水，避免因为检测排水不及时导致的水淹和损坏，有效的保证煤层气井的正常工作，有利于提高产量。

本发明解决的问题是煤层气井自动排水采气装置不能具备准确及时检测渗水出水并自动排水的功能，严重时可能导致井出水水淹而影响正常生产。本发明通过上述部件的互相组合，实现了可准确检测出煤层气井底部是否有渗水出水情况，并自动启动排水泵进行排水，避免因为检测排水不及时导致的水淹和损坏，有效的保证煤层气井的正常工作，有利于提高产量。

本发明的实施例1中，所述固定架426为塑料材料；

本发明的实施例2中，所述固定架426为金属材料；

综上所述，当本发明的固定架为金属材料时，本发明的使用寿命更长，可承受重力更大，耐腐蚀性较好，使用效果达到最佳。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。