CN107191163A - 套管气排气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种套管气排气装置，涉及井下采油技术领域，包括油管和柱塞，所述柱塞在所述油管内往复运动，所述油管包括上下设置并连通的密封筒和泵筒，且所述密封筒的内径大于所述泵筒的内径；所述柱塞包括上下顺次连接的上级抽油杆柱、密封柱塞、下级抽油杆柱和抽油泵柱塞，所述密封柱塞的外径与所述密封筒的内径相同，所述抽油泵柱塞的外径与所述泵筒的内径相同，所述密封筒的外侧设置有与所述密封筒的内部连通的进气单向阀。该套管气排气装置结构简单、性能可靠、放气速度均衡、可避免环境污染、并且无安全隐患。

Description

套管气排气装置

技术领域

本发明涉及井下采油技术领域，特别涉及一种套管气排气装置。

背景技术

井下采油时，油管和套管形成环形空间，环形空间内的套管气具有一定压力，一定程度上能够反映地层压力，也会影响动液面。套管气压力低，动液面高，泵效就高，而如果套管气压力太大，动液面会被压低，从而影响泵效，因此，需要将套管气压力控制在合理范围内来提高泵效的稳定性。

现有技术中经常采用露天放气的方式来控制套管气的压力，但是露天放气存在下列问题：1、大量油气经过传统放气阀腔体，常有油液在零部件表面积聚成垢，影响放气功能；2、人工排放套管气，很难控制排气速度，易对油层产生冲击，造成出砂严重或地层堵塞，反而套管气的排放产生负面效果；3、直接向大气排放套管气，不仅浪费能源、污染环境，而且套管气内可能伴随有毒气体，对操作人员造成安全隐患。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种结构简单、性能可靠、放气速度均衡、可避免环境污染、无安全隐患的套管气排气装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种套管气排气装置，包括油管和柱塞，所述柱塞在所述油管内往复运动，所述油管包括上下设置并连通的密封筒和泵筒，且所述密封筒的内径大于所述泵筒的内径；所述柱塞包括上下顺次连接的上级抽油杆柱、密封柱塞、下级抽油杆柱和抽油泵柱塞，所述密封柱塞的外径与所述密封筒的内径相同，所述抽油泵柱塞的外径与所述泵筒的内径相同，所述密封筒的外侧设置有与所述密封筒的内部连通的进气单向阀。

可选的，所述密封筒通过过度件与所述泵筒连接；所述密封柱塞的下端为圆台结构，所述圆台结构的侧壁上设置有开口，所述圆台结构的外侧壁与所述过度件的内侧壁锥度配合；所述密封柱塞的内部还设置有单向球阀，所述单向球阀的出口位于所述密封柱塞的顶端，所述单向球阀的进口与所述圆台结构的开口连通，所述单向球阀的内部设置有单向阀球塞。

可选的，所述抽油泵柱塞的内部自上而下顺次设置有上游动球阀和下游动球阀，所述上游动球阀的出口位于所述抽油泵柱塞的顶端，所述下游动球阀的进口位于所述抽油泵柱塞的底端，所述上游动球阀的进口与所述下游动球阀的出口之间连通，所述上游动球阀的内部设有上阀球塞，所述下游动球阀的内部设有下阀球塞。

可选的，所述泵筒的底端设置有抽油泵固定阀，所述抽油泵柱塞的底端设置有与所述抽油泵固定阀配合的固定阀脱接器；所述固定阀脱接器抵达所述抽油泵固定阀时，所述密封柱塞的塞底高于所述过度件；所述密封筒的长度大于所述泵筒的长度。

可选的，所述抽油泵柱塞的底端直接设置抽油泵固定阀，所述抽油泵柱塞的底端抵达所述泵筒的底端时，所述密封柱塞的塞底高于所述过度件；所述密封筒的长度大于所述泵筒的长度。

可选的，所述密封筒的上部还连接有加粗注汽管，所述加粗注汽管的内径大于所述密封筒的内径，所述加粗注汽管套接在所述密封筒的外部。

可选的，所述加粗注汽管的长度大于所述密封柱塞的长度，所述上级抽油杆柱与所述密封柱塞的长度之和大于所述加粗注汽管与所述密封筒的长度之和。

可选的，所述加粗注汽管的上部还连接一上提式注抽两用泵，所述上提式注抽两用泵上提时配合所述套管气排气装置实现井下注汽，所述上提式注抽两用泵下放时配合所述套管气排气装置实现抽油功能。

可选的，所述密封柱塞的外侧壁上对称设置有第一辅助密封环，所述抽油泵柱塞的外侧壁上对称设置有第二辅助密封环。

可选的，所述密封柱塞的直径为57.15mm，所述抽油泵柱塞的直径为31.75mm、38.10mm或44.15mm。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的套管气排气装置结构简单、性能可靠，由于密封柱塞直径大于抽油泵柱塞直径，上行程抽油动作时，两段柱塞之间的体积会由于密封筒的内径大于泵筒内径而变大，形成真空度，促进井下油液经抽油泵固定阀进入泵筒，同时也促进油筒外侧的套管气经进气单向阀进入油管，所以每个上行程都会促进套管气进入油管实现主动排气，避免了零部件表面结垢；而且套管气进入油管内与油集输处理不外排，既避免了环境污染，同时放气速度均衡，避免人工操作造成的油层压力波动，从而消除了套管气外排的安全隐患。

当需要注汽时，直接将上级抽油杆柱上提使密封柱塞进入加粗注汽管内使油管内部形成注汽通道，配合上提式注抽两用泵实现井下注高温汽，以促进井下油液的流动性，提高采油效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明套管气排气装置的抽油状态结构示意图；

图2为本发明套管气排气装置的注汽状态结构示意图；

图3为本发明套管气排气装置中柱塞的结构示意图；

图4为图3柱塞结构中抽油泵柱塞的结构示意图。

附图标记说明：1、油管；11、密封筒；12、泵筒；13、抽油泵固定阀；14、过度件；2、柱塞；21、密封柱塞；211、单向球阀；2111、单向阀球塞；2112、单向球阀的进口；2113、单向球阀的出口；212、圆台结构；2121、开口；213、第一辅助密封环；22、抽油泵柱塞；221、上游动球阀；2211、上阀球塞；2212、上游动球阀的进口；2213、上游动球阀的出口；222、下游动球阀；2221、下阀球塞；2222、下游动球阀的进口；2223、下游动球阀的出口；223、固定阀脱接器；224、第二辅助密封环；23、上级抽油杆柱；24、下级抽油杆柱；3、加粗注汽管；4、进气单向阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种结构简单、性能可靠、放气速度均衡、可避免环境污染、无安全隐患的套管气排气装置。

基于此，本发明提供一种套管气排气装置，包括油管和柱塞，柱塞在油管内往复运动，油管包括上下设置并连通的密封筒和泵筒，且密封筒的内径大于泵筒的内径；柱塞包括上下顺次连接的上级抽油杆柱、密封柱塞、下级抽油杆柱和抽油泵柱塞，密封柱塞的外径与密封筒的内径相同，抽油泵柱塞的外径与泵筒的内径相同，密封筒的外侧设置有与密封筒的内部连通的进气单向阀。

本发明套管气排气装置结构简单、性能可靠，由于密封柱塞直径大于抽油泵柱塞直径，上行程抽油动作时，两段柱塞之间的体积会由于密封筒的内径大于泵筒内径而变大，形成真空度，促进井下油液经抽油泵固定阀进入泵筒，同时也促进油筒外侧的套管气经进气单向阀进入油管，每个上行程都会促进套管气进入油管实现主动排气，避免了零部件表面结垢；而且套管气进入油管内与油集输处理不外排，既避免了环境污染，同时放气速度均衡，避免人工操作造成的油层压力波动，从而消除了套管气外排的安全隐患。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种套管气排气装置，包括油管1和柱塞2，油管1包括上下设置并连通的密封筒11和泵筒12，且密封筒11的内径大于泵筒12的内径，泵筒的底端设置有抽油泵固定阀13，密封筒11通过过度件14与泵筒12连接；柱塞2包括上下顺次连接的上级抽油杆柱23、密封柱塞21、下级抽油杆柱24和抽油泵柱塞22，通过抽拉上级抽油杆柱23便可以实现整个柱塞2在油管1内作往复运动。其中，密封柱塞21的外径与密封筒11的内径相同，抽油泵柱塞22的外径与泵筒12的内径相同，密封柱塞21的下端为圆台结构212，圆台结构212的外侧壁是与过度件14的内侧壁锥度配合的；密封筒11的外侧设置有与密封筒11的内部连通的进气单向阀4。

如图3所示，密封柱塞21的圆台结构212的侧壁上均匀设置有开口2121，密封柱塞21的内部还设置有单向球阀211，而且单向球阀的出口2113位于密封柱塞21的顶端，单向球阀的进口2112则与圆台结构212的开口连通，单向球阀211的内部设置有单向阀球塞2111。上提上级抽油杆柱进行柱塞2在油管1内的上行程时，单向阀球塞2111会由于重力作用关闭单向球阀的进口2112；而下推上级抽油杆柱进行柱塞2在油管1内的下行程时，单向阀球塞2111被阻力向上冲击，从而打开单向球阀的进口2112。

如图4所示，抽油泵柱塞22的内部自上而下顺次设置有上游动球阀221和下游动球阀222，上游动球阀的出口2213位于抽油泵柱塞22的顶端，下游动球阀的进口2222位于抽油泵柱塞22的底端，上游动球阀的进口2212与下游动球阀的出口2223之间连通，下游动球阀的进口2222的下端还设置有与抽油泵固定阀13配合的固定阀脱接器223，用于实现抽油泵柱塞22与抽油泵固定阀13的紧密对接。上游动球阀221的内部设有上阀球塞2211，下游动球阀222的内部设有下阀球塞2221。相应的，上提上级抽油杆柱23，由于下级抽油杆柱24的连接作用，抽油泵柱塞22在油管1内进行上行程，上阀球塞2211和下阀球塞2221会由于重力作用，分别封堵上游动球阀的进口2212和下游动球阀的进口2222；反之，下推上级抽油杆柱进行柱塞2，抽油泵柱塞22在油管1内进行下行程，上阀球塞2211和下阀球塞2221均会被阻力向上冲击，打开上游动球阀的进口2212和下游动球阀的进口2222。

于本实施例中，下行程时当抽油泵柱塞22塞底的抵达抽油泵固定阀13时，即当固定阀脱接器223与抽油泵固定阀13紧密对接后，密封柱塞21的底端高于过度件14，以实现上提上级抽油杆柱23时，随着密封柱塞21的上移，密封柱塞21与抽油泵柱塞22之间的油筒体积会变大而压力降低，从而在油管1内部形成真空度，利于套管气从进气单向阀4进入到油管1内，进而实现与油液集输而排出。至于密封筒11的长度大于泵筒12的长度，是为了保障在整个抽油过程中，密封柱塞21和抽油泵柱塞22始终位于油管1的内部。

进一步地，如图2所示，密封筒11的上部还连接有加粗注汽管3，加粗注汽管3的内径大于密封筒11的内径，加粗注汽管3套接在密封筒11的外部；加粗注汽管3的上部还连接一上提式注抽两用泵，上提上级抽油杆柱23至密封柱塞21进入加粗注汽管3内，整个柱塞2便与油管1之间形成间隙构成注汽通道，配合上提式注抽两用泵的注热蒸汽功能，便可利用蒸汽的高温对井下油液进行定期软化，促进井下油液的流动性。

进一步地，加粗注汽管3的长度大于密封柱塞21的长度，且上级抽油杆柱23与密封柱塞21的长度之和要大于加粗注汽管3与密封筒11的长度之和，以确保密封柱塞21始终在加粗注汽管3的内部往复运动。

进一步地，密封柱塞21的外侧壁上对称设置有一对第一辅助密封环213，抽油泵柱塞22的外侧壁上对称设置有2对第二辅助密封环224，第一辅助密封环213和第二辅助密封环224在与油筒1滑动摩擦接触时，可以起到刮砂除垢、防止卡阻、辅助密封、增强排气效果的作用。

进一步地，密封柱塞21的直径为57.15mm，抽油泵柱塞的直径为31.75mm、38.10mm或44.15mm。

下面以密封柱塞21的直径为57.15mm，抽油泵柱塞的直径为31.75mm为例，对本实施例作使用说明：

使用时，将套接有加粗注汽管3的油管1插入井下，开启抽油泵固定阀13进行抽油，并下推上级抽油杆柱23，柱塞2进行下行程，此时，由于阻力的冲击作用，单向阀球塞2111、上阀球塞2211以及下阀球塞2221均被向上冲击，从而单向球阀的进口2112、上游动球阀的进口2212以及下游动球阀的进口2222均处于打开状态，随着抽油泵固定阀13抽油的进行，由抽油泵固定阀13抽得的油液通过相互连通的密封柱塞21和抽油泵柱塞22在油管1内上涌，再配合加粗注汽管3管口处的上提式注抽两用泵的抽吸作用将油管1内的油液抽到井上并收集；直至抽油泵柱塞22塞底的抵达抽油泵固定阀13时，完成一个抽油下行程，此时密封柱塞21的圆台结构212的外侧壁正好抵压在过度件14的内侧壁上。

之后，上提上级抽油杆柱23，柱塞2进行上行程，此时，由于自身重力作用，单向阀球塞2111、上阀球塞2211以及下阀球塞2221均向下封堵相对应的单向球阀的进口2112、上游动球阀的进口2212以及下游动球阀的进口2222，密封柱塞21底端与抽油泵柱塞22底端之间形成一密闭空间，随着密封柱塞21的上移进入到密封筒11内，由于密封筒11的内径大于泵筒12的内径，密封柱塞21与抽油泵柱塞22之间的油筒体积逐渐变大而压力降低，从而在油管1内部形成真空度，套管气由于压差作用从进气单向阀4进入到油管1内，混合到密封柱塞21上方的油液中集输处理而排出，直至密封柱塞21的顶端被上提至密封筒11的顶端，完成一个抽油上行程，而且，每个上行程中均伴随着套管气的排出。如此将柱塞2在油管1内往复运动，便实现了连续采油并主动排放套管气。

当需要井下注汽时，上提上级抽油杆柱23至整个密封柱塞21进入加粗注汽管3内部，整个柱塞2便与油管1之间形成间隙构成注汽通道，此时上提式注抽两用泵连通蒸汽装置，开启上提式注抽两用泵的注热蒸汽功能，顺沿油管1与柱塞2之间的间隙自上而下向井下注汽，便可利用蒸汽的高温对井下未采集油液进行定期软化，促进井下油液的流动性，利于井下抽油的顺利进行。

由此可见，本实施例的套管气排气装置结构简单、性能可靠，由于密封柱塞直径大于抽油泵柱塞直径，上行程抽油动作时，两段柱塞之间的体积会由于密封筒的内径大于泵筒内径而变大，形成真空度，促进井下油液经抽油泵固定阀进入泵筒，同时也促进油筒外侧的套管气经进气单向阀进入油管，所以每个上行程都会促进套管气进入油管实现主动排气，避免了零部件表面结垢；而且套管气进入油管内与油集输处理不外排，既避免了环境污染，同时放气速度均衡，避免人工操作造成的油层压力波动，从而消除了套管气外排的安全隐患；当需要注汽时，直接将上级抽油杆柱上提使密封柱塞进入加粗注汽管内使油管内部形成注汽通道，配合上提式注抽两用泵实现井下注高温汽，以促进井下油液的流动性，提高采油效率。

实施例二：

本实施例与实施例一相比，抽油泵柱塞22的底端直接设置一抽油泵固定阀，其他的结构、抽油过程及其套管气排放原理、以及注汽原理均与实施例一相同，在此不再赘述。

需要说明的是，本发明中可根据具体井况在柱塞上设置多个密封环，而且并不限于上述实施例中的辅助密封环，只要能起到刮砂除垢，辅助密封作用的其他密封装置均可，比如刮砂除垢环；此外，油管的长度以及加粗注汽的长度均是可以根据实际需求和实际井况为调整的，包括柱塞长度与油筒长度之间的比例关系；同时，密封柱塞以及抽油泵柱塞中的阀门并不限于上述实施例，其他可以满足本发明抽油放气需求的阀门均可；最后，密封筒以及泵筒的的尺寸也并不限于上述实施例一，是可以根据实际生产和需求而适应性改变的。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种套管气排气装置，其特征在于，包括油管和柱塞，所述柱塞在所述油管内往复运动，所述油管包括上下设置并连通的密封筒和泵筒，且所述密封筒的内径大于所述泵筒的内径；所述柱塞包括上下顺次连接的上级抽油杆柱、密封柱塞、下级抽油杆柱和抽油泵柱塞，所述密封柱塞的外径与所述密封筒的内径相同，所述抽油泵柱塞的外径与所述泵筒的内径相同，所述密封筒的外侧设置有与所述密封筒的内部连通的进气单向阀。

2.根据权利要求1所述的套管气排气装置，其特征在于，所述密封筒通过过度件与所述泵筒连接；所述密封柱塞的下端为圆台结构，所述圆台结构的侧壁上设置有开口，所述圆台结构的外侧壁与所述过度件的内侧壁锥度配合；所述密封柱塞的内部还设置有单向球阀，所述单向球阀的出口位于所述密封柱塞的顶端，所述单向球阀的进口与所述圆台结构的开口连通，所述单向球阀的内部设置有单向阀球塞。

3.根据权利要求2所述的套管气排气装置，其特征在于，所述抽油泵柱塞的内部自上而下顺次设置有上游动球阀和下游动球阀，所述上游动球阀的出口位于所述抽油泵柱塞的顶端，所述下游动球阀的进口位于所述抽油泵柱塞的底端，所述上游动球阀的进口与所述下游动球阀的出口之间连通，所述上游动球阀的内部设有上阀球塞，所述下游动球阀的内部设有下阀球塞。

4.根据权利要求3所述的套管气排气装置，其特征在于，所述泵筒的底端设置有抽油泵固定阀，所述抽油泵柱塞的底端设置有与所述抽油泵固定阀配合的固定阀脱接器；所述固定阀脱接器抵达所述抽油泵固定阀时，所述密封柱塞的塞底高于所述过度件；所述密封筒的长度大于所述泵筒的长度。

5.根据权利要求3所述的套管气排气装置，其特征在于，所述抽油泵柱塞的底端直接设置抽油泵固定阀，所述抽油泵柱塞的底端抵达所述泵筒的底端时，所述密封柱塞的塞底高于所述过度件；所述密封筒的长度大于所述泵筒的长度。

6.根据权利要求1所述的套管气排气装置，其特征在于，所述密封筒的上部还连接有加粗注汽管，所述加粗注汽管的内径大于所述密封筒的内径，所述加粗注汽管套接在所述密封筒的外部。

7.根据权利要求6所述的套管气排气装置，其特征在于，所述加粗注汽管的长度大于所述密封柱塞的长度，所述上级抽油杆柱与所述密封柱塞的长度之和大于所述加粗注汽管与所述密封筒的长度之和。

8.根据权利要求7所述的套管气排气装置，其特征在于，所述加粗注汽管的上部还连接一上提式注抽两用泵，所述上提式注抽两用泵上提时配合所述套管气排气装置实现井下注汽，所述上提式注抽两用泵下放时配合所述套管气排气装置实现抽油功能。

9.根据权利要求1所述的套管气排气装置，其特征在于，所述密封柱塞的外侧壁上对称设置有第一辅助密封环，所述抽油泵柱塞的外侧壁上对称设置有第二辅助密封环。

10.根据权利要求1所述的套管气排气装置，其特征在于，所述密封柱塞的直径为57.15mm，所述抽油泵柱塞的直径为31.75mm、38.10mm或44.15mm。