CN103742096B - 一种煤层气排水管柱不压井防喷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层气排水管柱不压井防喷装置，该装置包括相连通的触发式阀门组件和单流阀组件，所述触发式阀门组件安装在所述泵座连接管上，用于当所述泵座连接管内插入所述抽油泵时，触动所述触发式阀门组件令其处于开启状态，使来自所述尾管的液体依次通过所述单流阀组件和所述触发式阀门组件进入所述泵体，以及用于当所述泵体内拔出所述抽油泵时，所述触发式阀门组件自动回复至关闭状态，阻断来自所述尾管的液体；所述单流阀组件与所述尾管相连通，用于通行来自所述尾管的液体，以及用于阻断来自所述泵座连接管的液体。本发明实现了，在进行检泵作业时，在不压井的前提下，达到防喷和防倒灌效果。

Description

一种煤层气排水管柱不压井防喷装置

技术领域

本发明涉及采油采气技术领域，尤其涉及一种能够实现防喷防倒灌目的的煤层气排水管柱装置。

背景技术

在采油采气领域中，煤层气井在进行检泵作业时容易发生井喷，使井口充满高浓度的气体，造成井口无法站立作业施工人员。为了能进行作业施工，只有采取压井措施，向井内打入液体，使井筒内的液柱形成的井底压力高于地层压力，防止煤层气喷向地面。采取压井措施后，由于井底压力高于地层压力，出现了倒灌问题，造成压井液流入地层，使地层受到破坏，将会减少井的产气量，严重情况下还会造成不产气，产生重大经济损失。

杆式泵下部安装防喷阀后可以用在油井上使其油井作业时防止井喷，但它不能用于煤层气排水管柱进行防喷作业施工，其原因为：

其一、现有的防喷阀仅是普通的单向阀，无法实现与煤层气排水管柱的抽油泵进行功能性配合，即，无法实现通过抽油泵的插入与提出(即拔出)动作，控制所述防喷阀的开启与闭合，进而无法适用于检泵作业。

其二、现有的防喷阀仅是普通的单向阀，在煤层气排水管柱进行防喷作业施工时，在提出抽油泵(一般采用杆式抽油泵)后，泵上管柱内的液体会急速的流向井筒，在井底形成高于地层压力的液柱，使进筒内的流体流入到地层里，对地层造成上述的破坏。

基于此，本发明提供了一种煤气层排水管柱不压井防喷装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤层气排水管柱不压井防喷装置，以实现在进行检泵作业时，在不压井的前提下，达到防喷和防倒灌效果。

基于上述目的，本发明提供了一种煤层气排水管柱不压井防喷装置，用于安装在煤层气作业设备的泵座连接管和尾管之间，所述泵座连接管内具有抽油泵，该装置包括相连通的触发式阀门组件和单流阀组件，其中：

所述触发式阀门组件安装在所述泵座连接管上，用于当所述泵座连接管内插入所述抽油泵时，触动所述触发式阀门组件令其处于开启状态，使来自所述尾管的液体依次通过所述单流阀组件和所述触发式阀门组件进入所述泵座连接管，以及用于当所述泵座连接管内拔出所述抽油泵时，所述触发式阀门组件自动回复至关闭状态，阻断来自所述尾管的液体；

所述单流阀组件与所述尾管相连通，用于通行来自所述尾管的液体，以及用于阻断来自所述泵座连接管的液体。

优选的，所述触发式阀门组件包括第一触发式阀管、第二触发式阀管、触发式阀门和捅杆，其中：

所述第一触发式阀管与所述泵座连接管相连接，所述第二触发式阀管插入并螺接在所述第一触发式阀管的管口内，所述触发式阀门安装在所述第一触发式阀管和所述第二触发式阀管所形成的管腔内；

所述捅杆的一端固定连接在所述抽油泵上，其另一端伸入至所述触发式阀门处，用于触动所述触发式阀门。

优选的，所述触发式阀门包括触发式阀座、触发式阀球和弹簧，其中：

所述触发式阀座为两端开口的管型结构，其管腔直径小于所述触发式阀球的球径，所述触发式阀座与所述第一触发式阀管固定连接；

所述弹簧呈压缩状态，所述弹簧的一端固定连接在所述第二触发式阀管内，其另一端支顶在所述触发式阀球上，使所述触发式阀球封装在所述触发式阀座的管口上；

所述捅杆穿过所述触发式阀座，并支顶在所述触发式阀球上。

优选的，所述触发式阀门还包括用于固定所述弹簧的弹簧座，所述弹簧座为两端开口的管型结构，所述弹簧座沿其轴向依次具有连接部和定位部，其中：

所述连接部固定安装在所述第二触发式阀管内，所述定位部直径小于所述连接部，所述弹簧套装在所述定位部上。

优选的，所述连接部的圆周侧具有通孔，所述通孔与所述弹簧座的管腔相通。

优选的，所述触发式阀门还包括两端开口的扶正套管，所述扶正套管安装在所述第一触发式阀管内，所述触发式阀球和所述弹簧位于所述扶正套管的管腔中，用于沿所述扶正套管的径向对所述触发式阀球限位。

优选的，所述扶正套管上具有沿扶正套管轴向伸展的引流槽，所述引流槽的长度大于所述触发式阀球相对于所述扶正套管的移动距离。

优选的，所述单流阀组件包括第一单流阀管、第二单流阀管和单流阀门，其中：

所述第一单流阀管与所述第二触发式阀管相连接，所述第二单流阀管与所述尾管相连接，所述第二单流阀管插入并螺接在所述第一单流阀管的管口内；

所述单流阀门安装在所述第一单流阀管和所述第二单流阀管所形成的管腔内，用于实现通行来自所述尾管的液体，以及用于阻断来自所述泵座连接管的液体。

优选的，所述单流阀门包括单流阀球和单流阀座，其中：

所述单流阀座为两端开口的管型结构，其管腔直径小于所述单流阀球的球径，所述单流阀座与所述第一单流阀管固定连接；

所述单流阀球位于所述单流阀座的管口上，在来自所述尾管的液体的压力下，其能够脱离所述单流阀座的管口。

优选的，该装置还包括接头，所述第一触发式阀管通过所述接头连接在所述泵座连接管上。

综上所述，本发明提供了一种煤气层排水管柱不压井防喷装置，其采用触发式阀门组件和单流阀组件相配合作用，用于实现：当插入抽油泵后，开启触发式阀门组件，尾管内的液体依次通过单流阀组件、触发式阀门组件进入抽油泵，煤层气采集正常作业；当拔出抽油泵后，触发式阀门组件自动闭合，起单向阀的作用，防止来自尾管的液体上流至泵座连接管内，同时，单流阀组件可防止来自泵座连接管内的液体进入尾管。因此，本发明不需要通过压井操作，即可实现防尾管液体喷出和防泵座连接管液体倒灌入尾管，进而提高了检泵作业的效率。

进一步的，本发明提供的煤层气排水管柱不压井防喷装置，所提供的触发式阀门组件设置有捅杆，通过捅杆、抽油泵等的配合作用，可实现抽油泵与触发式阀门组件的交互作用，即，通过插入和拔出抽油泵，所述触发式阀门组件随之自动开启和闭合，结构简单且操作便利。

更进一步的，本发明提供的煤层气排水管柱不压井防喷装置，所提供的触发式阀门组件和单流阀组件，触发式阀门组件包括拼接为一体的第一触发式阀管、第二触发式阀管，单流阀组件包括拼接为一体的第一单流阀管、第二单流阀管，便于拆卸和装配触发式阀门组件和单流阀组件内的部件。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图(半剖视图)；

图3是本发明实施例二的弹簧座结构示意图(放大示意图)；

图4是本发明实施例二的扶正套管结构示意图(放大示意图)。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1，该实施例公开了一种煤层气排水管柱不压井防喷装置。

该装置主要用于安装在煤层气作业设备的泵座连接管100和尾管400之间，所述泵座连接管100内具有抽油泵110，所述抽油泵110一般采用杆式抽油泵。用于实现，在检泵作业时，拔出抽油泵110后，在不采用费时费力和副作用大的压井操作的前提下，达到防喷和防倒灌的效果。其中的防喷是指，防止尾管400中的液体由泵座连接管100喷出；其中的防倒灌是指，防止泵座连接管100中的液体灌入尾管400中。

如图1所示，该装置包括相连通的触发式阀门组件200和单流阀组件300，所述触发式阀门组件200安装在所述泵座连接管100上，所述单流阀组件300与所述尾管400相连通。

所述触发式阀门组件200，通过所述抽油泵110的插入和拔出状态，控制其开启和关闭。具体而言：当所述泵座连接管100内插入所述抽油泵110时，触动所述触发式阀门组件200令其处于开启状态，使来自所述尾管400的液体依次通过所述单流阀组件300和所述触发式阀门组件200进入所述泵座连接管100，具体实现煤层气采集的正常作业；当进行检泵作业时，由所述泵座连接管100内拔出所述抽油泵110，驱使所述触发式阀门组件200自动回复至关闭状态，阻断来自所述尾管400的液体，进而实现防喷目的。

所述单流阀组件300，通过液体流通状态实现开启和关闭。具体而言：当进行煤层气采集的正常作业时，来自所述尾管400的液体驱使所述单流阀组件300处于开启状态，进而与上述同样处于开启状态的触发式阀门组件200配合作用，实现自所述尾管400的液体依次通过所述单流阀组件300和所述触发式阀门组件200进入所述泵座连接管100；当进行检泵作业时，来自所述尾管400的液体被上述处于关闭状态的触发式阀门组件200所阻断，使来自所述尾管400的液体停止流通，以及在阀芯(阀芯例如可以是阀球)自身重力作用配合下，所述单流阀组件300关闭，进而防止来自泵座连接管100中的液体灌入尾管400，即实现防倒灌目的。

实施例二

参见图2～图4，该实施例提供了一种煤层气排水管柱不压井防喷装置，该实施例的实验装置是在实施例一的基础上的进一步改进，实施例一公开的技术方案也属于该实施例，实施例一已经公开的技术方案不再重复描述。为更清楚的显示各构件的结构关系，在图2中未显示尾管400，所述及的尾管400参见图1。

该实施例中，提供了一种对于所述触发式阀门组件200的优选方案，该方案能够实现与抽油泵110插入和拔出动作有效配合的效果，以及具有结构简单和便于拆装的特点。

如图2所示，所述触发式阀门组件200包括第一触发式阀管210、第二触发式阀管220、触发式阀门230和捅杆240。

所述第一触发式阀管210与所述泵座连接管100相连接，所述第二触发式阀管220插入并螺接在所述第一触发式阀管210的管口内，所述触发式阀门230安装在所述第一触发式阀管210和所述第二触发式阀管220所形成的管腔内。所述第二触发式阀管220和所述第一触发式阀管210螺接的拼装方式，便于拆除和装配其内的所述触发式阀门230，且，所述第二触发式阀管220在内、所述第一触发式阀管210在外的插入方式，可降低尾管400内液体抽取时，液体对接缝处的冲击损伤，提高其使用寿命。

为防止对现有的泵座连接管100结构的大范围改变，以及为了实现提高拆装的便利性，以及为了实现各构件的标准化，优选的，该装置还包括接头500，所述第一触发式阀管210通过所述接头500连接在所述泵座连接管100上。例如可以是，所述接头500的一端套装并螺接在所述泵座连接管100上，即只在泵座连接管100的外壁加工外螺纹即可实现连接，改动成本低，所述第一触发式阀管210插入并螺接在所述接头500的另一端。

所述捅杆240的一端固定连接在所述抽油泵110上，其另一端伸入至所述触发式阀门230处，用于触发所述触发式阀门230。所述的捅杆240，可将抽油泵110插入和拔出状态传递至所述触发式阀门230，进而驱使其对应切换开启和关闭状态。

为适应煤层气采集对于阀门强度的要求，所述触发式阀门230优选采用阀球作为阀芯，同时，为了达到上述的通过捅杆240控制其开启和关闭，具体设置为：所述触发式阀门230包括触发式阀座231、触发式阀球232和弹簧233。

所述触发式阀座231为两端开口的管型结构，其管腔直径小于所述触发式阀球232的球径，球径是指球的直径。所述触发式阀座231与所述第一触发式阀管210固定连接，例如可以是，所述触发式阀座231安装在所述第一触发式阀管210的邻近抽油泵110的端部；所述弹簧233呈压缩状态，所述弹簧233的一端固定连接在所述第二触发式阀管220上，其另一端支顶在所述触发式阀球232上，使所述触发式阀球232封装在所述触发式阀座231的管口上；所述捅杆240穿过所述触发式阀座231，并支顶在所述触发式阀球232上。当抽油泵110插入时，所述捅杆240对触发式阀球232施加推力，该推力克服所述弹簧233的弹力，使阀球脱离所述触发式阀座231的管口，触发式阀门230开启；当抽油泵110拔出时，所述捅杆240随之拔出，所述触发式阀球232在所述弹簧233的弹力作用下，复位至封装在所述触发式阀座231的管口上的状态，触发式阀门230关闭。

在该实施例中，为了提高弹簧233安装的牢固性，在上述技术方案的基础上，所述触发式阀门230还进一步包括用于固定所述弹簧233的弹簧座234。

如图3所示，所述弹簧座234为两端开口的管型结构，以实现液体从所述弹簧座234的管腔内流通。所述弹簧座234沿其轴向依次具有连接部2342和定位部2343。所述连接部2342固定安装在所述第二触发式阀管220内，所述定位部2343直径小于所述连接部2342，所述弹簧233套装在所述定位部2343上。

为防止弹簧233影响液体在所述弹簧座234的管腔内的流通，优选的，所述连接部2342的圆周侧具有通孔2341，所述通孔2341与所述弹簧座234的管腔相通。例如可以是，所述通孔2341设置为多个，多个所述通孔2341均衡排布，且通孔2341的开口沿着所述弹簧座234的管腔径向，且开口与所述第二触发式阀管220的管腔内壁不接触，因此，所述液体由所述连接部2342流入后，可沿圆周侧的通孔2341流至所述弹簧座234外部，进入所述第一触发式阀管210和/或第二触发式阀管220的管腔内后继续流动。

在该实施例中，所述触发式阀球232沿所述第一触发式阀管210的轴向往复移动，为了防止其沿所述第一触发式阀管210的径向发生晃动，所导致的操作失误以及阀门关闭失败，在上述技术方案的基础上，所述触发式阀门230还进一步包括扶正套管235。

如图4所示，所述扶正套管235设置为两端开口，以实现液体从所述扶正套管235的管腔内流通。所述扶正套管235安装在所述第一触发式阀管210内，所述触发式阀球232和所述弹簧233位于所述扶正套管235的管腔中，所述触发式阀球232在所述扶正套管235的管腔范围内往复移动，进而实现，对所述触发式阀球232沿所述扶正套管235的径向进行限位。

为防止触发式阀球232影响液体在所述扶正套管235的管腔内的流通，优选的，所述扶正套管235上具有沿扶正套管235轴向伸展的引流槽2351。所述引流槽2351的长度大于所述触发式阀球232相对于所述扶正套管235的移动距离，液体由所述扶正套管235的一端流入至所述触发式阀球232处时，通过所述引流槽2351由所述触发式阀球232的周边流过，然后流向所述扶正套管235的另一端。为简化加工工艺，所述引流槽2351例如可以设置为，在所述扶正套管235的一端设置轴向延伸的缺口，该缺口即为引流槽2351。且，该引流槽2351可设置为多个，以提高引流的效果。

该实施例中，还提出了一种对于所述单流阀组件300的优选方案，该方案能够实现与所述触发式阀门组件200的功能性配合以及快速安装在一起。

如图2所示，所述单流阀组件300包括第一单流阀管310、第二单流阀管320和单流阀门330。

所述第一单流阀管310与所述第二触发式阀管220相连接，优选的，所述第一单流阀管310插入并螺接在所述第二触发式阀管220的管口内。所述第二单流阀管320与所述尾管400相连接，所述第二单流阀管320插入并螺接在所述第一单流阀管310的管口内。所述第一单流阀管310与所述第二单流阀管320的螺接的拼接方式，便于拆除和装配其内的所述单流阀门330。且，所述第一单流阀管310在内、所述第二触发式阀管220在外的插装方式，以及所述第二单流阀管320在内、所述第一单流阀管310在外的插装方式，可降低尾管400内液体抽取时，液体对接缝处的冲击损伤，提高其使用寿命。

所述单流阀门330安装在所述第一单流阀管310和所述第二单流阀管320所形成的管腔内，用于实现由所述第二单流阀管320向所述第一单流阀管310的方向通流，反之断流，即只允许所述尾管400流出液体，而禁止向所述尾管400内流入液体。为适应煤层气采集对于阀门强度的要求，所述单流阀门330优选采用阀球作为阀芯，同时，为了实现与所述触发式阀门组件200的功能性配合作用，具体设置为：所述单流阀门330包括单流阀球331和单流阀座332。

所述单流阀座332为两端开口的管型结构，其管腔直径小于所述单流阀球331的球径，球径是指球的直径。所述单流阀座332与所述第一单流阀管310固定连接；例如可以是，所述单流阀座332安装在所述第二单流阀管320邻近所述抽油泵110的端部。所述单流阀球331位于所述单流阀座332的管口上，即，位于所述单流阀座332邻近所述抽油泵110的管口上。当采集煤层气正常作业时，在自所述尾管400的液体的压力下，所述单流阀球331脱离所述单流阀座332的管口，所述单流阀门330开启；当检泵作业时，所述尾管400内的液体停止流通，在所述单流阀球331的自重作用下，以及在来自泵座连接管100内的液体的压力作用下，所述单流阀球331复位至所述单流阀座332的管口处，所述单流阀门330闭合。

综上所述，本发明的煤层气排水管柱不压井防喷装置，在特殊结构的触发式阀门组件200和单流阀组件300的配合作用下，充分实现了，在检泵作业时，在抽油泵110的插入和拔出触动下，能够在不采取压井作业的前提下，达到防喷和防倒灌的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种煤层气排水管柱不压井防喷装置，用于安装在煤层气作业设备的泵座连接管和尾管之间，所述泵座连接管内具有抽油泵，其特征在于，该装置包括相连通的触发式阀门组件和单流阀组件，其中：

所述触发式阀门组件安装在所述泵座连接管上，用于当所述泵座连接管内插入所述抽油泵时，触动所述触发式阀门组件令其处于开启状态，使来自所述尾管的液体依次通过所述单流阀组件和所述触发式阀门组件进入所述泵座连接管，以及用于当所述泵座连接管内拔出所述抽油泵时，所述触发式阀门组件自动回复至关闭状态，阻断来自所述尾管的液体；

所述单流阀组件与所述尾管相连通，用于通行来自所述尾管的液体，以及用于阻断来自所述泵座连接管的液体；

所述触发式阀门组件包括第一触发式阀管、第二触发式阀管、触发式阀门和捅杆，其中：

所述第一触发式阀管与所述泵座连接管相连接，所述第二触发式阀管插入并螺接在所述第一触发式阀管的管口内，所述触发式阀门安装在所述第一触发式阀管和所述第二触发式阀管所形成的管腔内；

所述捅杆的一端固定连接在所述抽油泵上，其另一端伸入至所述触发式阀门处，用于触动所述触发式阀门。

2.根据权利要求1所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，所述触发式阀门包括触发式阀座、触发式阀球和弹簧，其中：

所述触发式阀座为两端开口的管型结构，其管腔直径小于所述触发式阀球的球径，所述触发式阀座与所述第一触发式阀管固定连接；

所述弹簧呈压缩状态，所述弹簧的一端固定连接在所述第二触发式阀管内，其另一端支顶在所述触发式阀球上，使所述触发式阀球封装在所述触发式阀座的管口上；

所述捅杆穿过所述触发式阀座，并支顶在所述触发式阀球上。

3.根据权利要求2所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，

所述触发式阀门还包括用于固定所述弹簧的弹簧座，所述弹簧座为两端开口的管型结构，所述弹簧座沿其轴向依次具有连接部和定位部，其中：

所述连接部固定安装在所述第二触发式阀管内，所述定位部直径小于所述连接部，所述弹簧套装在所述定位部上。

4.根据权利要求3所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，所述连接部的圆周侧具有通孔，所述通孔与所述弹簧座的管腔相通。

5.根据权利要求2所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，所述触发式阀门还包括两端开口的扶正套管，所述扶正套管安装在所述第一触发式阀管内，所述触发式阀球和所述弹簧位于所述扶正套管的管腔中，用于沿所述扶正套管的径向对所述触发式阀球限位。

6.根据权利要求5所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，所述扶正套管上具有沿扶正套管轴向伸展的引流槽，所述引流槽的长度大于所述触发式阀球相对于所述扶正套管的移动距离。

7.根据权利要求1～6任一项所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，所述单流阀组件包括第一单流阀管、第二单流阀管和单流阀门，其中：

所述第一单流阀管与所述第二触发式阀管相连接，所述第二单流阀管与所述尾管相连接，所述第二单流阀管插入并螺接在所述第一单流阀管的管口内；

所述单流阀门安装在所述第一单流阀管和所述第二单流阀管所形成的管腔内，用于实现通行来自所述尾管的液体，以及用于阻断来自所述泵座连接管的液体。

8.根据权利要求7所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，所述单流阀门包括单流阀球和单流阀座，其中：

所述单流阀座为两端开口的管型结构，其管腔直径小于所述单流阀球的球径，所述单流阀座与所述第一单流阀管固定连接；

所述单流阀球位于所述单流阀座的管口上，在来自所述尾管的液体的压力下，其能够脱离所述单流阀座的管口。

9.根据权利要求7所述的煤层气排水管柱不压井防喷装置，其特征在于，该装置还包括接头，所述第一触发式阀管通过所述接头连接在所述泵座连接管上。