可切换工作方式的弹块式快速柱塞的制作方法

本实用新型涉及一种页岩气开采工具，尤其涉及一种可切换工作方式的弹块式快速柱塞。

背景技术：

柱塞气举排水采气工艺，是一种利用间歇开关井的方式积攒储层能量，进而通过推动油管内柱塞上下往复运动排出井筒积液进行天然气开发的排水采气方法。其工艺原理：当气动阀关闭时，柱塞在自身重力影响下自行下落至安装在生产管柱底部的卡定器上，油管中液面不断上升并超出柱塞高度。当气动阀打开时，气体迅速进入油管，与地层流入井底的气一起推动柱塞及其上液体升向井口，直到把柱塞上部的液体举升至地面，从而使液体排出井筒，产出天然气。待气井生产一定时间需要恢复地层压力时，气动阀自动关闭，柱塞下落，开始下一次工作循环。因为该工艺中柱塞与油管通常采取过盈配合，故柱塞下行时既要克服过盈配合的阻力，还要克服井内流体的托举力，造成柱塞下行缓慢，影响气井生产效率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高气井生产效率可切换工作方式的弹块式快速柱塞。

本实用新型所采用的技术方案为：可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：包括上下顺序连接的上撞杆、连接头、加长杆和下撞杆，构成中心联动杆，在中心联动杆外至上而下顺序连接有打捞头、弹块式部件、加长管、弹块式部件、下接头，所述弹块式部件包括本体，在本体的轴向方向至少设有一组弹块，每组弹块包括多个弹块，并沿本体外周方向均匀布置，各个弹块内部与本体之间连接有复位弹簧，每组弹块的两端分别通过对应的连接件压装在本体的凹槽处，在每个弹块的内壁对应固设有磁力式挡块，在上撞杆和下撞杆上对应每组弹块设有磁铁，磁力式挡块在磁铁的吸力下，能在本体上设置的径向孔内滑移，带动弹块径向收缩，实现整个弹块式部件外径收缩变小。

按上述技术方案，在各个本体上对应设有限位销，在上撞杆和下撞杆上分别设有轴向限位槽，本体上的限位销分别穿装在上撞杆和下撞杆的轴向限位槽内，防止中心联动杆运动过程中旋转，保证柱塞上各组磁铁的位置保持对应。

按上述技术方案，在柱塞中部设有锁紧机构，所述锁紧机构为在上本体下端连接的锁爪，与上撞杆端部设置的锁槽实现互锁。

按上述技术方案，锁爪的上端为带有内螺纹的环形件，在环形件的下端沿周向设有多个爪手，爪手的下端内壁设有径向凸起的凸台，与上撞杆端部设置的凹槽相配置。

按上述技术方案，上端的弹块式部件通过上短节与加长管相连，下端的弹块式部件通过下短节与加长管相连。

按上述技术方案，上端的弹块式部件上设有一组弹块，下端的弹块式部件设有两组弹块。

按上述技术方案，所述磁力式挡块包括挡块和磁铁，挡块和磁铁通过螺钉固定在弹块上。

按上述技术方案，所述上撞杆的上端设有限位台阶，所述限位台阶安设在打捞头限位台阶孔的下方，实现上撞杆上行程的限位。

本实用新型所取得的有益效果为：本实用新型通过在弹块式部件上设置磁力式挡块，与上撞杆和下撞杆上的磁铁相配置，通过上、下撞杆的撞击快速切换工作方式，使柱塞下行时收缩弹块，减少柱塞下行阻力；上行时张开弹块，正常举升柱塞上部的液体至地面，使液体排出井筒，提高气井生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了可切换工作方式的弹块式快速柱塞，包括上下顺序连接的上撞杆1、连接头12、加长杆13和下撞杆16，构成中心联动杆，在中心联动杆外至上而下顺序连接有打捞头2、弹块式部件、上短节8、加长管11、下短接14、弹块式部件、下接头20。本实施例中，为了方便描述各个部位的弹块式部件，本实施例以安设在上端的弹块式部件命名为上弹块式部件，安设在下端的弹块式部件命名为下弹块式部件。

所述上弹块式部件和下弹块式部件的结构类似，均包括上本体4，在本体4的轴向方向至少设有一组弹块，其中在上弹块式部件上设有一组弹块，在下弹块式部件上设有两组弹块为例进行说明。如图1所示，每组弹块包括多个弹块6，并沿本体外周方向均匀布置。所述弹块6为圆筒按角度分切的弧形环片，两端设有凸耳，与磁力式挡块固定连接为一体，并在内表面加工有多个凹槽，放置相应数量的复位弹簧7，每组弹块6的两端凸耳分别通过对应的连接件压装在本体的凹槽处。所述磁力式挡块包括挡块19和磁铁，挡块19和磁铁通过沉头螺钉17固定在弹块6上。在上撞杆1和下撞杆16上对应每组弹块设有磁铁5，其中磁铁5的数量与方向与磁力式挡块上的磁铁的数量和方向一致。磁力式挡块在磁铁5的吸力下，能在本体上设置的径向孔内滑移，带动弹块径向收缩，实现整个弹块式部件外径收缩变小。

本实施例中，上弹块式部件的弹块6两端分别动过打捞头的下端和上短节8的上端压装在本体的凹槽内，下弹块式部件的两组弹块之间通过中支环18相连。

本实施例中，在各个本体上对应设有限位销9，在上撞杆1和下撞杆16上分别设有轴向限位槽b和c，本体上的限位销9分别穿装在上撞杆1的轴向限位槽b和下撞杆16的轴向限位槽c内，防止中心联动杆运动过程中旋转，保证柱塞上各组磁铁的位置保持对应。

本实施例中，设置有锁紧机构，所述锁紧机构包括在上本体4端部连接的锁爪10，与上撞杆1上设置的锁槽实现互锁。具体的，锁爪10的上端为带有内螺纹的环形件，在环形件的下端沿周向设有多个爪手，爪手的下端内壁设有径向凸起的凸台，与上撞杆1的凹槽相配置。

本实施例中，所述上撞杆1的上端设有限位台阶a，所述限位台阶a安设在打捞头2限位台阶孔的下方，实现上撞杆上行程的限位。其中打捞头2通过紧定螺钉3与上本体4固定连接。

本实用新型的工作过程如下：将本实用新型柱塞投放至生产管柱中，撞击上撞杆1顶部，锁爪10与上撞杆1脱开，上撞杆1与连接头12、加长杆13、下撞杆16一起下移，行至限位销9设定的下移终点位置，同时下撞杆16下端伸出下接头20，均布在上撞杆1与下撞杆16外周上的多组磁铁5与安装在弹块6上相对应的磁铁相吸，产生的吸力使弹块6压缩复位弹簧7收缩，柱塞外径缩小，减小了下行阻力。柱塞在自身重力作用下下行至卡定器处，下行的冲击力使下撞杆16下端撞击在卡定器上，与上撞杆1、连接头12及加长杆13一起上移至初始位置，上撞杆1与锁爪10入锁，各组对应相吸的磁铁5错开，不再产生吸力，弹块6在复位弹簧7自身弹力的作用下张开，使弹块6恢复与油管的密封状态，实现工作方式的快速切换，并在气井井筒上行压力的作用下向上运行，实现高效率的排水采气。

技术特征：

1.可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：包括上下顺序连接的上撞杆、连接头、加长杆和下撞杆，构成中心联动杆，在中心联动杆外至上而下顺序连接有打捞头、弹块式部件、加长管、弹块式部件、下接头，所述弹块式部件包括本体，在本体的轴向方向至少设有一组弹块，每组弹块包括多个弹块，并沿本体外周方向均匀布置，各个弹块内部与本体之间连接有复位弹簧，每组弹块的两端分别通过对应的连接件压装在本体的凹槽处，在每个弹块的内壁对应固设有磁力式挡块，在上撞杆和下撞杆上对应每组弹块设有磁铁，磁力式挡块在磁铁的吸力下，能在本体上设置的径向孔内滑移，带动弹块径向收缩，实现整个弹块式部件外径收缩变小。

2.根据权利要求1所述的可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：在各个本体上对应设有限位销，在上撞杆和下撞杆上分别设有轴向限位槽，本体上的限位销分别穿装在上撞杆和下撞杆的轴向限位槽内，防止中心联动杆运动过程中旋转，保证柱塞上各组磁铁的位置保持对应。

3.根据权利要求1或2所述的可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：在柱塞中部设有锁紧机构，所述锁紧机构为在上本体下端连接的锁爪，与上撞杆端部设置的锁槽实现互锁。

4.根据权利要求3所述的可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：锁爪的上端为带有内螺纹的环形件，在环形件的下端沿周向设有多个爪手，爪手的下端内壁设有径向凸起的凸台，与上撞杆端部设置的凹槽相配置。

5.根据权利要求1或2所述的可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：上端的弹块式部件通过上短节与加长管相连，下端的弹块式部件通过下短节与加长管相连。

6.根据权利要求1或2所述的可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：上端的弹块式部件上设有一组弹块，下端的弹块式部件设有两组弹块。

7.根据权利要求1或2所述的可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：所述磁力式挡块包括挡块和磁铁，挡块和磁铁通过螺钉固定在弹块上。

8.根据权利要求1或2所述的可切换工作方式的弹块式快速柱塞，其特征在于：所述上撞杆的上端设有限位台阶，所述限位台阶安设在打捞头限位台阶孔的下方，实现上撞杆上行程的限位。

技术总结
本实用新型公开了一种可切换工作方式的弹块式快速柱塞，包括上下顺序连接的上撞杆、连接头、加长杆和下撞杆，构成中心联动杆，所述弹块式部件包括本体，在本体的轴向方向至少设有一组弹块，在每个弹块的内壁对应固设有磁力式挡块，在上撞杆和下撞杆上对应每组弹块设有磁铁，磁力式挡块在磁铁的吸力下，能在本体上设置的径向孔内滑移，带动弹块径向收缩，实现整个弹块式部件外径收缩变小。本实用新型通过在弹块式部件上设置磁力式挡块，使柱塞下行时收缩弹块，减少柱塞下行阻力；上行时张开弹块，正常举升柱塞上部的液体至地面，使液体排出井筒，提高气井生产效率。

技术研发人员：荣莽;蔡凌;王大江;孙志扬;李牧;管斌;吴俣昊;赵世民;费成俊;乔闻川
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院
技术研发日：2019.10.29
技术公布日：2020.11.13