CN103452833A - 一种煤层气机械阀防堵防气排水泵 - Google Patents

Abstract

一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，泵筒上接箍与泵筒相连，泵筒与泵筒下接箍相连，泵筒下接箍通过加长短节与固定阀接头相连，固定阀接头通过固定阀罩与尾管接头相连；在泵筒上接箍与泵筒的内腔中设有拉杆，拉杆与阀杆异径接头相连，拉杆与阀杆导向接头相连，阀杆导向接头与机械阀拉杆相连，机械阀拉杆与导向锥阀相连，导向锥阀与机械阀座配合，机械阀座通过阀座接头与下磨损环相连，柱塞心轴与柱塞上接头相连；拉杆带动机械阀拉杆向上运动，导向锥阀上移并与机械阀座啮合，柱塞总成上移，固定阀球打开，井水从螺旋出口进入泵内，防止煤粉聚集；导向锥阀与机械阀座强制分离，泵筒内的液体通过过流槽进入油管，不卡泵、不堵塞和检泵周期长。

Description

一种煤层气机械阀防堵防气排水泵

技术领域

本发明属于煤层气开采领域，特别涉及一种煤层气机械阀防堵防气排水泵。

背景技术

煤层气又称煤层瓦斯，是煤层在地质史漫长的煤化过程中生成的以甲烷为主的天然气。我国煤层气资源储量丰富，将煤层气作为一种新型清洁能源和优质的化工原料进行开发利用，不但可以缓解我国紧张的能源需求，减少煤矿事故发生，还能减少温室气体的排放，实现绿色开采。

煤层气排采需要一个连续降压的过程，将尽量大范围的煤层通过排水降低压力，使煤层内大量的吸附气脱离煤层基质的束缚进入煤层割理、裂隙系统或压裂裂缝，最后进入井筒产出。目前排水作用主要采用常规油气田使用的有杆抽油泵，该结构受井水中携出的煤粉影响较大，经常出现卡泵、堵塞现象，主要表现为：1）进入油管内的煤粉颗粒沉降后，容易在柱塞与泵筒间隙内堆积，加快泵筒磨损和卡泵几率；2）游动阀和固定阀容易把煤粉堵塞，造成排水泵失效，缩短了检泵周期，维修费用大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，解决现有抽油泵受煤层气井水煤粉影响而产生的卡泵、堵塞情况，具有不卡泵、不堵塞和检泵周期长的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，包括有泵筒上接箍，泵筒上接箍下端与泵筒相连，泵筒下端与泵筒下接箍相连，泵筒下接箍通过加长短节与固定阀接头相连，固定阀接头通过固定阀罩与尾管接头相连；在泵筒上接箍与泵筒的内腔中设有拉杆，拉杆的上端与阀杆异径接头相连，拉杆的下端与阀杆导向接头相连，阀杆导向接头下端与机械阀拉杆相连，机械阀拉杆与导向锥阀相连，导向锥阀与设在阀杆导向接头外的机械阀座相互配合，实现机械开闭，机械阀座上端连有阀座接头，阀座接头的上端通过锁紧螺母与下磨损环相连，下磨损环上端通过隔离环、密封环与上磨损环相连，上磨损环上方的柱塞心轴与柱塞上接头相连，位于阀杆导向接头下端；

所述的拉杆、阀杆导向接头、机械阀拉杆和导向锥阀组成泵内拉杆总成，能随抽油杆上下运动，为排水泵提供动力来源。

所述的柱塞上接头、柱塞心轴、上磨损环、密封环、隔离环、下磨损环、锁紧螺母、阀座接头和机械阀座组成软密封柱塞总成，软密封材质与所述泵筒形成柔性摩擦且能对间隙处的煤粉形成包容，减小了所述泵筒磨损和卡泵几率，所述的软密封柱塞总成上的机械阀座在所述拉杆的带动下实现与导向锥阀的机械启闭，达到抽汲和排出井水的作用；

所述的闭式固定阀罩和防砂罩组成固定阀罩，防砂罩连接在闭式固定阀罩上端，所述的防砂罩上开有3个旋转出液口，不但能够防止泵筒内煤粉沉降入闭式固定阀罩内，还能在上冲程时对吸入的井水产生向上的旋流作用，冲刷阀罩上方沉积的煤粉。

所述的软密封柱塞总成和拉杆总成均在所述的泵筒内运动，所述柱塞心轴与机械阀拉杆之间形成流通环空，所述的机械阀座与柱塞心轴连接，位于导向锥阀的上端。

所述的泵筒上端螺纹连接泵筒上接箍，所述泵筒下端通过螺纹连接泵筒下接箍。

所述的泵筒下接箍下端通过锥螺纹连接所述的加长短节，加长短节与固定阀接头锥螺纹连接。

所述闭式固定阀罩与所述固定阀接头螺纹连接，防砂罩下端螺纹连接闭式固定阀罩的上端，防砂罩上开有3个螺旋出液口，闭式固定阀罩内部设有固定阀球，固定阀座在固定阀球下方，尾管接头与闭式固定阀罩下端螺纹连接。

所述的阀杆异径接头与拉杆上端螺纹连接，并由上紧固螺母锁紧。

所述的拉杆下端螺纹连接阀杆导向接头，由下固定螺母锁紧。

所述的阀杆导向接头均匀开有3个过流槽，其外壁面具有扶正作用，阀杆导向接头下端与机械阀拉杆螺纹连接。

所述的导向锥阀上端外壁面处为锥面结构，能够与机械阀座形成良好座封，其外壁均匀开有3个导流槽，与机械阀拉杆螺纹连接。

所述柱塞心轴上自上而下依次安装有上磨损环、密封环；隔离环、下磨损环、锁紧螺母、阀座接头和机械阀座，密封环为高分子复合材料。

本发明实施提供的技术方案带来的有益效果是，本发明相比与现有技术：

1）设计机械锥阀结构代替的常规游动阀结构，将软密封柱塞总成与拉杆总成分离，在软密封柱塞总成下端设计机械阀座，可以在拉杆运动时带动导向锥阀与机械阀座开启关闭，优点在于依靠抽油杆动力实现锥阀的强制启闭，下冲程时及时释放气体，不但可以防止气锁，还能避免常规球阀依靠自身重力启闭时受煤粉粘黏而不能正常启闭等问题。

2）柱塞为软密封柱塞，密封环与柱塞小间隙配合，柱塞往复运动时密封环膨胀实现液力自紧密封及磨损量自动补偿，同时对间隙处的煤粉起到包容作用，避免了煤粉与泵筒的刚性磨损，不但提高了柱塞与泵筒的耐磨性，还能够减小排水泵的漏失。

3）固定阀罩上部设计了防砂罩，可以防止泵筒中的煤粉直接落入固定阀罩内，同时防砂罩的螺旋出液口可使井水产生旋流，冲刷防砂罩周围沉积的煤粉，使其随井水向上运动。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A向的剖视图。

图3为图1中B-B向的剖视图。

图4为图1中C-C向的剖视图。

图5为本发明的工作原理示意图，其中图5（a）为上冲程原理图；5（b）下冲程原理图。

图中：1-阀杆异径接头；2-泵筒上接箍；3-上紧固螺母；4-拉杆；5-泵筒；6-下紧固螺母；7-阀杆导向接头；8-机械阀拉杆；9-柱塞上接头；10-柱塞心轴；11-上磨损环；12-密封环；13-隔离环；14-下磨损环；15-锁紧螺母；16-阀座接头；17-机械阀座；18-导向锥阀；19-泵筒下接箍；20-加长短节；21-固定阀接头；22-防砂罩；23-闭式固定阀罩；24-固定阀球；25-固定阀座；26-尾管接头；27-螺旋出液口；28-柱塞内部流动环空；29-过流槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，外部整体由泵筒上接箍2、泵筒5、泵筒下接箍19、加长短节20、固定阀接头21、固定阀罩23和尾管接头26组成，泵筒上接箍2下端与泵筒5相连，泵筒5下端与泵筒下接箍19相连，泵筒下接箍19通过加长短节20与固定阀接头21相连，固定阀接头21通过固定阀罩23与尾管接头26相连；泵内拉杆总成由拉杆4、阀杆导向接头7、机械阀拉杆8、导向锥阀18连接组成，能随抽油杆上下运动，为排水泵提供动力来源；软密封柱塞总成是由柱塞上接头9、柱塞心轴10、上磨损环11、密封环12、隔离环13、下磨损环14、锁紧螺母15、阀座接头16和机械阀座17组成，软密封材质与泵筒5形成柔性摩擦且能对间隙处的煤粉形成包容，减小了泵筒磨损和卡泵几率，软密封柱塞总成上的机械阀座17在拉杆4的带动下实现与导向锥阀18的机械启闭，达到抽汲和排出井水的作用；所述的固定阀罩由闭式固定阀罩23和防砂罩22组成，防砂罩22上开有3个旋转出液口，不但能够防止泵筒5内煤粉沉降入闭式固定阀罩23内，还能在上冲程时对吸入的井水产生向上的旋流作用，冲刷阀罩上方沉积的煤粉。

所述的软密封柱塞总成和拉杆总成均在所述的泵筒5内运动，柱塞心轴10与机械阀拉杆8之间形成流通环空，机械阀座17与柱塞心轴10连接，位于导向锥阀18的上端，柱塞上接头9与柱塞心轴10连接，位于阀杆导向接头7下端，防砂罩22连接在闭式固定阀罩23上端，闭式固定阀罩23通过加长短节20连接在泵筒5的下端。

所述的泵筒5上端螺纹连接泵筒上接箍2，所述泵筒5下端通过螺纹连接泵筒下接箍19。

所述的泵筒下接箍19下端通过锥螺纹连接所述的加长短节20，所述加长短节20与所述的固定阀接头21锥螺纹连接。

所述闭式固定阀罩23与所述固定阀接头21螺纹连接，所述防砂罩22下端螺纹连接闭式固定阀罩23的上端，防砂罩22上开有3个螺旋出液口27，如附图4所示，所述固定阀球24在所述闭式固定阀罩23内部，所述固定阀座25在所述固定阀球24下方，所述尾管接头26与所述闭式固定阀罩23下端螺纹连接。

所述的阀杆异径接头1与拉杆4上端螺纹连接，并由上紧固螺母3锁紧。

所述拉杆4下端螺纹连接阀杆导向接头7，由下固定螺母6锁紧。

所述的阀杆导向接头7均匀开有3个过流槽29，如附图2中A-A所示，其外壁面具有扶正作用，下端螺纹连接机械阀拉杆8。

所述的导向锥阀18上端外壁面为锥面结构，能够与机械阀座17形成良好座封，其外壁均匀开有3个导流槽，如附图3所示，与机械阀拉杆8螺纹连接。

所述柱塞心轴10上自上而下依次安装有所述的上磨损环11、密封环12；隔离环13、下磨损环14、锁紧螺母15、阀座接头16和机械阀座17，密封环为高分子复合材料。

本发明的工作原理：

参见附图5，上冲程时，抽油杆带动拉杆4向上运动，拉杆4通过阀杆导向接头7带动机械阀拉杆8向上运动，此时导向锥阀18上移并与柱塞心轴10下端的机械阀座17啮合，泵筒5内、导向锥阀18以下部位形成密封空间，随着柱塞总成向上移动，泵筒5内压力降低，固定阀球24打开，井水通过闭式固定阀罩23，从防砂罩22的螺旋出口27进入泵内，通过冲刷加长短节20壁面，防止煤粉聚集。下冲程时，抽油杆带动拉杆4向下运动，导向锥阀18与柱塞心轴10下端机械阀座17强制分离，泵筒5内液体与柱塞内部流动环空28的液体连通，阀杆导向接头7下端的扶正环的下壁面接触柱塞上接头9的上端面，推动柱塞总成向下运动挤压泵筒5内的空间，泵筒5内的液体通过导向锥阀18下端的导流通道进入柱塞内部流动环空28，通过阀杆导向接头7上的过流槽29进入油管。

综上所示，本发明能够能够很好的解决煤层气排采过程中煤粉卡泵、堵塞等情况，还能减小泵漏失量和泵筒磨损，延长了检泵周期。本发明为煤层气高效排采提供了一种有效手段，在煤层气田的开发现场具有广泛的应用前景。

Claims (10)

1.一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，包括有泵筒上接箍（2），泵筒上接箍（2）下端与泵筒（5）相连，泵筒（5）下端与泵筒下接箍（19）相连，其特征在于，泵筒下接箍（19）通过加长短节（20）与固定阀接头（21）相连，固定阀接头（21）通过固定阀罩（23）与尾管接头（26）相连；在泵筒上接箍（2）与泵筒（5）的内腔中设有拉杆（4），拉杆（4）的上端与阀杆异径接头（1）相连，拉杆（4）的下端与阀杆导向接头（7）相连，阀杆导向接头（7）下端与机械阀拉杆（8）相连，机械阀拉杆（8）与导向锥阀（18）相连，导向锥阀（18）与设在阀杆导向接头（7）外的机械阀座（17）相互配合，机械阀座（17）上端连有阀座接头（16），阀座接头（16）的上端通过锁紧螺母（15）与下磨损环（14）相连，下磨损环（14）上端通过隔离环（13）、密封环（12）与上磨损环（11）相连，上磨损环（11）上方的柱塞心轴（10）与柱塞上接头（9）相连，位于阀杆导向接头（7）下端。

2.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的拉杆（4）、阀杆导向接头（7）、机械阀拉杆（8）和导向锥阀（18）组成泵内拉杆总成，所述的阀杆导向接头（7）均匀开有3个过流槽（29），阀杆导向接头（7）下端与机械阀拉杆（8）螺纹连接。

3.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的柱塞上接头（9）、柱塞心轴（10）、上磨损环（11）、密封环（12）、隔离环（13）、下磨损环（14）、锁紧螺母（15）、阀座接头（16）和机械阀座（17）组成软密封柱塞总成，软密封柱塞总成上的机械阀座（17）在拉杆4的带动下实现与导向锥阀（18）的机械启闭。

4.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的闭式固定阀罩（23）和防砂罩（22）组成固定阀罩，防砂罩（22）连接在闭式固定阀罩（23）上端，所述的防砂罩（22）上开有3个旋转出液口。

5.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的软密封柱塞总成和拉杆总成均在泵筒（5）内运动，所述柱塞心轴（10）与机械阀拉杆（8）之间形成流通环空，机械阀座（17）与柱塞心轴(10)连接，位于导向锥阀(18)的上端。

6.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的泵筒(5)上端螺纹连接泵筒上接箍(2)，所述泵筒(5)下端通过螺纹连接泵筒下接箍(19)；所述的泵筒下接箍(19)下端通过锥螺纹连接所述的加长短节(20)，加长短节(20)与固定阀接头(21)锥螺纹连接。

7.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述闭式固定阀罩(23)与所述固定阀接头(21)螺纹连接，防砂罩(22)下端螺纹连接闭式固定阀罩(23)的上端，防砂罩(22)上开有3个螺旋出液口(27)，闭式固定阀罩(23)内部设有固定阀球(24)，固定阀座(25)在固定阀球(24)下方，尾管接头(26)与闭式固定阀罩(23)下端螺纹连接。

8.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的阀杆异径接头(1)与拉杆(4)上端螺纹连接，并由上紧固螺母（3）锁紧；所述的拉杆(4)下端螺纹连接阀杆导向接头（7），由下固定螺母（6）锁紧。

9.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的导向锥阀（18）上端外壁面处为锥面结构，能够与机械阀座（17）形成良好座封，其外壁均匀开有3个导流槽，与机械阀拉杆（8）螺纹连接。

10.根据权利要求1一种煤层气机械阀防堵防气排水泵，其特征在于，所述的密封环（12）为高分子复合材料。

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