CN108222890A - 一种预置管柱气动式排水采气工具 - Google Patents

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张砚雯
刘延鑫
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Abstract

本发明涉及一种排水采气工具，尤其是一种提前下入地层、充分利用地层能量进行排水采气的一种预置管柱气动式排水采气工具。主要由套管、预置密封筒、射孔、气液增压模块、气动换向模块和插入密封模块组成。其中，套管通过固井固定在气井内壁，预置密封筒为筒状橡胶圈，通过硫化作用提前内嵌在套管内壁上部位置的凹槽上，多个射孔均匀的布置在套管中部位置，中心管柱从上到下依次由插入密封模块、气动换向模块和气液增压模块通过螺纹固定连接。该方案操作简单，下入预置管柱气动式排水采气工具后，通过插入密封进行密封和定位，不需要其它工艺操作便可实现排水采气功能。

Description

一种预置管柱气动式排水采气工具
技术领域
本发明专利涉及一种排水采气工具，尤其是一种提前下入地层、充分利用地层能量进行排水采气的一种预置管柱气动式排水采气工具。
背景技术
气井投产后产气量、压力下降快，气井携液能力不足，随着生产时间的延长，气田积液气井逐年增多，井底积液也愈发严重，确保气井产能发挥与解决井筒积液问题之间的矛盾日益突出。气井低产积液成为制约气井生产的关键因素，规模化开展排水采气成为解决该问题的有效手段。现阶段主要的排水措施有泡沫排水、同心毛细管技术、涡流排水、连续油管排水、天然气连续循环、速度管柱排水、柱塞气举、深抽排水、井间互联井筒激动排液、多级节流阀互助排液、注氮、小直径管采气、小井眼井钻采技术、优选管柱采气、气井深度排水、电潜泵、射流泵、泡排与其他工艺相结合等，这些工艺技术虽然以其各自的优点在排水采气和积液停产气井的排液复产中起着重要的作用，但是普遍存在操作复杂、适用性差、工艺成本高、能耗高等问题。
发明内容
本发明旨在克服现有排水采气工艺技术的上述缺陷，本发明提出一种预置管柱气动式排水采气工具，可以代替现阶段的专利所属的同类产品，其采用的技术方案如下：
一种预置管柱气动式排水采气工具，主要由套管、预置密封筒、射孔、气液增压模块、气动换向模块和插入密封模块组成。其中，套管通过固井固定在气井内壁，预置密封筒为筒状橡胶圈，通过硫化作用提前内嵌在套管内壁上部位置的凹槽上，多个射孔均匀的布置在套管中部位置，中心管柱从上到下依次由插入密封模块、气动换向模块和气液增压模块通过螺纹固定连接，中心管柱上部的油管接头通过螺纹与上方油管固定连接，插入密封模块中橡胶圈与预置密封筒通过过盈配合实现密封，中心管柱底部井底筛管插入到井底积液中，以实现井底积液的排出。
其中，气液增压模块主要由下液体活塞、井底积液流道中段、上液体活塞、一体式活塞杆、气动活塞、流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、环空液体流道下段、气动活塞下缸、单向阀a、液体活塞上缸、液体活塞缸下端盖、单向阀b、液体活塞下缸、液体活塞缸封盖、井底筛管、单向阀c、井底积液流道A下段、单向阀d、井底积液转换流道、动力气体通道A下段、动力气体通道B下段、单向阀e、井底积液流道B下段、单向阀f、井底筛管侧面孔和井底筛管底面孔组成。其中，气液增压模块外壳主体从上到下依次由流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸、液体活塞上缸、液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸、液体活塞缸封盖和井底筛管通过螺纹固定连接，气液增压模块中心主体是一体式活塞，一体式活塞从上到下依次由三个气动活塞、上液体活塞和下液体活塞通过焊接等间距固定在一体式活塞杆上，三个气动活塞依次在气动活塞上缸、气动活塞中缸和气动活塞下缸的中心腔室里随着一体式活塞杆的往复直线运动做往复直线运动，上液体活塞在液体活塞上缸的中心腔室里随着一体式活塞杆的往复直线运动做往复直线运动，下液体活塞在液体活塞下缸的中心腔室里随着一体式活塞杆的往复直线运动做往复直线运动，气液增压模块下方是井底筛管，井底筛管侧面中部均匀布置多个井底筛管侧面孔，井底筛管侧面孔是具有一定倾斜角度的通孔，同时井底筛管底面中心均匀布置多个井底筛管底面孔，井底筛管底面孔是圆形通孔；气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸和液体活塞上缸左侧是连通的井底积液流道中段，流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸、液体活塞上缸、液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸和液体活塞缸封盖右侧是连通的环空液体流道下段，环空液体流道下段通过液体活塞上缸右下方通孔与液体活塞上缸中心腔室连通，环空液体流道下段从上到下依次布置单向阀a和单向阀b，其中单向阀a通过过盈配合固定在环空液体流道下段中液体活塞上缸上方位置，单向阀b过盈配合固定在环空液体流道下段中液体活塞缸下端盖下方位置；流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸和液体活塞上缸左侧是连通的动力气体通道A下段，动力气体通道A下段与液体活塞上缸中心腔室通过液体活塞上缸左上方通孔连通，动力气体通道A下段依次与气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸的中心腔室通过对应中心腔室左上方通孔连通，气动活塞上缸、气动活塞中缸和气动活塞下缸右侧是连通的动力气体通道B下段，动力气体通道B下段依次与气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸的中心腔室通过对应中心腔室右下方通孔连通，液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸和液体活塞缸封盖左侧是井底积液流道A下段，井底积液流道A下段通过液体活塞下缸左下方通孔与液体活塞下缸中心腔室连通，井底积液流道A下段通过井底积液转换流道与井底积液流道中段连通，井底积液流道A下段从上到下依次布置单向阀c和单向阀d，其中单向阀c通过过盈配合固定在井底积液流道A下段中液体活塞缸封盖上方位置，单向阀d通过过盈配合固定在井底积液流道A下段中液体活塞缸下端盖下方位置，液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸和液体活塞缸封盖右侧是井底积液流道B下段，井底积液流道B下段通过液体活塞下缸右上方通孔与液体活塞下缸中心腔室连通，井底积液流道B下段通过井底积液转换流道与井底积液流道中段连通，井底积液流道B下段从上到下依次布置单向阀e和单向阀f，其中单向阀e通过过盈配合固定在井底积液流道B下段中液体活塞缸封盖上方位置，单向阀f通过过盈配合固定在井底积液流道B下段中液体活塞缸下端盖下方位置。特别的，动力端气动活塞有三个，液力端下液体活塞和上液体活塞各有一个，而且气动活塞面积大于液体活塞和上液体活塞，所以动力端气动活塞有效作用面积大于液力端下液体活塞和上液体活塞的有效作用面积，因此一体式活塞具有气液增压作用。
气动换向模块主要由动力气体通道A上段、换向缸、动力气体通道B上段、换向缸端盖、换向阀芯、换向阀芯连杆、缓冲缸、换向活塞、换向活塞连杆、滑阀侧边气体通道、滑阀、气动马达活塞侧边气体通道、气动马达活塞缸、气动马达活塞、气动马达活塞连杆、气动马达活塞连杆上部开槽、气动马达活塞气体入口、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、乏动力气体排出通道、缓冲外缸端盖、换向阀芯换向通道、动力气体入口、换向缸、动力气体通道B中段、动力气体换向通道、井底积液流道上段、滑阀底座下腔、滑阀腔室、环空液体流道上段和气动马达活塞连杆下部开槽组成；其中，气动换向模块外壳主体从上到下依次由气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、缓冲外缸端盖、换向缸端盖和换向缸通过螺纹固定连接，气动换向模块中心主体上方是气动马达活塞，气动马达活塞可以在气动马达活塞缸中心腔室做往复直线运动，气动马达活塞缸下部周围均匀布置多个气动马达活塞气体入口，气动马达活塞底部与气动马达活塞连杆顶部通过螺纹固定连接，气动马达活塞连杆上部是气动马达活塞连杆上部开槽，气动马达活塞连杆中部与滑阀中心通孔同轴间隙配合，滑阀沿着气动马达活塞连杆在滑阀腔室往复直线运动，气动马达活塞连杆下部是气动马达活塞连杆下部开槽，气动马达活塞连杆底部与换向活塞连杆顶部通过螺纹固定连接，换向活塞连杆底部与换向活塞顶部通过螺纹固定连接，换向活塞与缓冲缸同轴间隙配合，换向活塞在缓冲缸内腔往复直线运动，缓冲缸底部与换向阀芯连杆顶部通过焊接固定连接，换向阀芯连杆底部与换向阀芯顶部通过螺纹固定连接，换向阀芯可以在换向缸内部腔室往复直线运动，换向阀芯是两位四通阀芯，换向阀芯侧面具有四条换向阀芯换向通道；气动马达活塞缸和气动马达活塞下缸左侧是气动马达活塞侧边气体通道，气动马达活塞侧边气体通道通过气动马达活塞下缸左下方通孔与滑阀腔室连通，滑阀下缸套和滑阀底座左侧是滑阀侧边气体通道，滑阀侧边气体通道通过滑阀底座左下方通孔与滑阀底座下腔连通，换向缸左上方是动力气体通道B上段，换向缸左下方是动力气体通道A上段，动力气体通道A上段下方与动力气体通道A下段连通，换向缸右下方是动力气体入口，气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、缓冲外缸端盖、换向缸端盖右侧和换向缸右上方是乏动力气体排出通道，当换向阀芯位于上方位置时，动力气体入口通过换向阀芯换向通道与动力气体通道B上段连通，乏动力气体排出通道通过换向阀芯换向通道与动力气体通道A上段连通，当换向阀芯位于下方位置时，动力气体入口通过换向阀芯换向通道与动力气体通道A上段连通，乏动力气体排出通道通过换向阀芯换向通道与动力气体通道B上段连通；气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座和缓冲外缸左侧是井底积液流道上段，井底积液流道上段通过缓冲外缸端盖上的流道转换通道与井底积液流道中段连通，缓冲外缸端盖、换向缸端盖和换向缸左侧是动力气体通道B中段，动力气体通道B中段上方通过动力气体换向通道与动力气体通道B上段连通，动力气体通道B中段下方通过流道转换通道与动力气体通道B下段连通，气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、缓冲外缸端盖、换向缸端盖和换向缸右侧是环空液体流道上段，环空液体流道上段下方与环空液体流道下段连通。
插入密封模块主要由乏动力气导管、插入密封器主体、插入密封器下端盖、插入密封器下活塞、橡胶圈、插入密封器上活塞、插入密封器上端盖、乏动力气出口、油管接头、环空液体导管、插入密封器下弹簧、插入密封器下通孔、插入密封器上通孔、插入密封器上弹簧、环空液体入口和插入密封器外壳组成；其中，油管接头上方与油管通过螺纹固定连接，油管接头下方与插入密封器主体上方通过螺纹固定连接，插入密封器主体下方与气动换向模块上方通过螺纹固定连接，乏动力气导管和环空液体导管布置在插入密封器主体内部，乏动力气导管上端与乏动力气出口通过过盈配合固定连接，乏动力气导管下端与乏动力气体排出通道通过螺纹固定连通，环空液体导管上端与环空液体入口通过过盈配合固定连接，环空液体导管下端与环空液体流道上段通过螺纹固定连通，插入密封器上端盖与插入密封器下端盖通过螺纹固定在插入密封器主体中部，插入密封器外壳与插入密封器主体同轴间隙配合，并且插入密封器外壳通过夹紧作用固定在插入密封器上端盖与插入密封器下端盖之间，插入密封器上弹簧、插入密封器上活塞、插入密封器下活塞和插入密封器下弹簧按照从上到下的顺序依次与插入密封器主体同轴间隙配合，插入密封器上活塞和插入密封器下活塞沿着插入密封器主体往复直线运动，插入密封器上弹簧上端与插入密封器上端盖下端通过焊接固定连接，插入密封器上弹簧下端与插入密封器上活塞上端通过焊接固定连接，插入密封器下弹簧上端与插入密封器下活塞下端通过焊接固定连接，插入密封器下弹簧下端与插入密封器下端盖上端通过焊接固定连接，插入密封器外壳的上部周围均匀布置多个插入密封器上通孔，插入密封器外壳的中部对应凹槽处均匀布置多个同轴过盈配合的橡胶圈，橡胶圈与预置密封筒通过过盈配合实现密封，插入密封器外壳的下部周围均匀布置多个插入密封器下通孔。
单向阀a主要由单向阀阀芯、单向阀封盖、单向阀弹簧、和单向阀外壳组成；其中单向阀封盖具有中心通孔，单向阀封盖通过螺纹连接固定在单向阀外壳顶部，单向阀阀芯和单向阀弹簧布置在单向阀外壳中心腔室，单向阀弹簧通过焊接同轴固定在单向阀阀芯的内部，单向阀弹簧上端通过焊接固定在单向阀封盖下端，单向阀阀芯侧面下方均匀布置多个通孔，单向阀外壳底面具有中心通孔，单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d、单向阀e和单向阀f结构原理相同，布置在气液增压模块不同位置。
本发明的工作原理是，将本预置管柱气动式排水采气工具提前下入产气井，利用插入密封模块与套管内壁的预置密封筒过盈配合实现插入密封，从而实现对预置管柱气动式排水采气工具的密封和定位；当井底没有积液时，地层气体进入气动换向模块，最终通过油套环空将地层气体排出到井口，实现采气功能；当井底有积液时，地层气体进入气动换向模块，并驱动气液增压模块工作，最终通过油套环空将地层气体排出到井口，通过油管将井底积液排出到井口，并且将插入密封模块上方油套环空积液排出到井底，实现排水采气功能；特别的，气液增压模块利用气液增压原理，以地层气体作为动力源，可以输出较大的压力，满足排水的压力要求。
本发明具有如下优点：一种预置管柱气动式排水采气工具，操作简单，下入预置管柱气动式排水采气工具后，通过插入密封进行密封和定位，不需要其它工艺操作便可实现排水采气功能；适用性强，本发明适用于不同积液程度的气井，均具有排水采气功能和洗井反洗井功能，而且可以反复在不同的气井中使用；成本低，下入预置管柱气动式排水采气工具后，不需要其它能量输入或附加设备，充分利用地层能量实现排水采气，有效降低施工成本和能量消耗；污染少，不需要在井下投放泡排剂等化学药品，有效减少对地层的污染。
附图说明
图1：一种预置管柱气动式排水采气工具整体结构图。
图2：一种预置管柱气动式排水采气工具气液增压模块水平剖面图。
图3：一种预置管柱气动式排水采气工具气液增压模块垂直剖面图。
图4：一种预置管柱气动式排水采气工具气动换向模块水平剖面图。
图5：一种预置管柱气动式排水采气工具气动换向模块垂直剖面图。
图6：一种预置管柱气动式排水采气工具插入密封模块内部结构图。
图7：一种预置管柱气动式排水采气工具插入密封模块整体结构图。
图8：一种预置管柱气动式排水采气工具气液进出口正视图。
图9：一种预置管柱气动式排水采气工具气液进出口后视图。
图10：一种预置管柱气动式排水采气工具气液通道水平剖面图。
图11：一种预置管柱气动式排水采气工具气液通道垂直剖面图。
图12：一种预置管柱气动式排水采气工具单向阀内部结构图。
图13：一种预置管柱气动式排水采气工具井底筛管内部结构图。
符号说明
1、套管；2、预置密封筒；3、射孔；4、气液增压模块；5、气动换向模块；6、插入密封模块；
4.1、下液体活塞；4.2、井底积液流道中段；4.3、上液体活塞；4.4、一体式活塞杆；4.5、气动活塞；4.6、流道转换板；4.7、气动活塞上缸；4.8、气动活塞中缸；4.9、环空液体流道下段；4.10、气动活塞下缸；4.11、单向阀a；4.12、液体活塞上缸；4.13、液体活塞缸下端盖；4.14、单向阀b；4.15、液体活塞下缸；4.16、液体活塞缸封盖；4.17、井底筛管；4.18、单向阀c；4.19、井底积液流道A下段；4.20、单向阀d；4.21、井底积液转换流道；4.22、动力气体通道A下段；4.23、动力气体通道B下段；4.24、单向阀e；4.25、井底积液流道B下段；4.26、单向阀f；
5.1、动力气体通道A上段；5.2、换向缸；5.3、动力气体通道B上段；5.4、换向缸端盖；5.5、换向阀芯；5.6、换向阀芯连杆；5.7、缓冲缸；5.8、换向活塞；5.9、换向活塞连杆；5.10、滑阀侧边气体通道；5.11、滑阀；5.12、气动马达活塞侧边气体通道；5.13、气动马达活塞缸；5.14、气动马达活塞；5.15、气动马达活塞连杆；5.16、气动马达活塞连杆上部开槽；5.17、气动马达活塞气体入口；5.18、气动马达活塞下缸；5.19、滑阀上缸套；5.20、滑阀下缸套；5.21、滑阀底座；5.22、气动马达底座；5.23、缓冲外缸；5.24、乏动力气体排出通道；5.25、缓冲外缸端盖；5.26、换向阀芯换向通道；5.27、动力气体入口；5.28、换向缸；5.29、动力气体通道B中段；5.30、动力气体换向通道；5.31、井底积液流道上段；5.32、滑阀底座下腔；5.33、滑阀腔室；5.34、环空液体流道上段；5.35、气动马达活塞连杆下部开槽；
6.1、乏动力气导管；6.2、插入密封器主体；6.3、插入密封器下端盖；6.4、插入密封器下活塞；6.5、橡胶圈；6.6、插入密封器上活塞；6.7插入密封器上端盖；6.8、乏动力气出口；6.9、油管接头；6.10、环空液体导管；6.11、插入密封器下弹簧；6.12、插入密封器下通孔；6.13、插入密封器上通孔；6.14、插入密封器上弹簧；6.15、环空液体入口；6.16、插入密封器外壳；
4.11.1、单向阀阀芯；4.11.2、单向阀封盖；4.11.3、单向阀弹簧；4.11.4、单向阀外壳；4.17.1、井底筛管侧面孔；4.17.2、井底筛管底面孔。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明设计的一种预置管柱气动式排水采气工具，主要由套管1、预置密封筒2、射孔3、气液增压模块4、气动换向模块5和插入密封模块6组成。其中，套管1通过固井固定在气井内壁，预置密封筒2为筒状橡胶圈，通过硫化作用提前内嵌在套管1内壁上部位置的凹槽上，多个射孔3均匀的布置在套管1中部位置，中心管柱从上到下依次由插入密封模块6、气动换向模块5和气液增压模块4通过螺纹固定连接，中心管柱上部的油管接头6.9通过螺纹与上方油管固定连接，插入密封模块6中橡胶圈6.5与预置密封筒2通过过盈配合实现密封，中心管柱底部井底筛管4.17插入到井底积液中，以实现井底积液的排出。
如图2-图3所示，气液增压模块4主要由下液体活塞4.1、井底积液流道中段4.2、上液体活塞4.3、一体式活塞杆4.4、气动活塞4.5、流道转换板4.6、气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8、环空液体流道下段4.9、气动活塞下缸4.10、单向阀a4.11、液体活塞上缸4.12、液体活塞缸下端盖4.13、单向阀b4.14、液体活塞下缸4.15、液体活塞缸封盖4.16、井底筛管4.17、单向阀c4.18、井底积液流道A下段4.19、单向阀d4.20、井底积液转换流道4.21、动力气体通道A下段4.22、动力气体通道B下段4.23、单向阀e4.24、井底积液流道B下段4.25、单向阀f4.26、井底筛管侧面孔4.17.1和井底筛管底面孔4.17.2组成。其中，气液增压模块4外壳主体从上到下依次由流道转换板4.6、气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8、气动活塞下缸4.10、液体活塞上缸4.12、液体活塞缸下端盖4.13、液体活塞下缸4.15、液体活塞缸封盖4.16和井底筛管4.17通过螺纹固定连接，气液增压模块4中心主体是一体式活塞，一体式活塞从上到下依次由三个气动活塞4.5、上液体活塞4.3和下液体活塞4.1通过焊接等间距固定在一体式活塞杆4.4上，三个气动活塞4.5依次在气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8和气动活塞下缸4.10的中心腔室里随着一体式活塞杆4.4的往复直线运动做往复直线运动，上液体活塞4.3在液体活塞上缸4.12的中心腔室里随着一体式活塞杆4.4的往复直线运动做往复直线运动，下液体活塞4.1在液体活塞下缸4.15的中心腔室里随着一体式活塞杆4.4的往复直线运动做往复直线运动，气液增压模块4下方是井底筛管4.17，如图13所示，井底筛管4.17侧面中部均匀布置多个井底筛管侧面孔4.17.1，井底筛管侧面孔4.17.1是具有一定倾斜角度的通孔，同时井底筛管4.17底面中心均匀布置多个井底筛管底面孔4.17.2，井底筛管底面孔4.17.2是圆形通孔；如图2一种预置管柱气动式排水采气工具气液增压模块水平剖面图所示，气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8、气动活塞下缸4.10和液体活塞上缸4.12左侧是连通的井底积液流道中段4.2，流道转换板4.6、气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8、气动活塞下缸4.10、液体活塞上缸4.12、液体活塞缸下端盖4.13、液体活塞下缸4.15和液体活塞缸封盖4.16右侧是连通的环空液体流道下段4.9，环空液体流道下段4.9通过液体活塞上缸4.12右下方通孔与液体活塞上缸4.12中心腔室连通，环空液体流道下段4.9从上到下依次布置单向阀a4.11和单向阀b4.14，其中单向阀a4.11通过过盈配合固定在环空液体流道下段4.9中液体活塞上缸4.12上方位置，单向阀b4.14过盈配合固定在环空液体流道下段4.9中液体活塞缸下端盖4.13下方位置；如图3一种预置管柱气动式排水采气工具气液增压模块垂直剖面图所示，流道转换板4.6、气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8、气动活塞下缸4.10和液体活塞上缸4.12左侧是连通的动力气体通道A下段4.22，动力气体通道A下段4.22与液体活塞上缸4.12中心腔室通过液体活塞上缸4.12左上方通孔连通，动力气体通道A下段4.22依次与气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8、气动活塞下缸4.10的中心腔室通过对应中心腔室左上方通孔连通，气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8和气动活塞下缸4.10右侧是连通的动力气体通道B下段4.23，动力气体通道B下段4.23依次与气动活塞上缸4.7、气动活塞中缸4.8、气动活塞下缸4.10的中心腔室通过对应中心腔室右下方通孔连通，液体活塞缸下端盖4.13、液体活塞下缸4.15和液体活塞缸封盖4.16左侧是井底积液流道A下段4.19，井底积液流道A下段4.19通过液体活塞下缸4.15左下方通孔与液体活塞下缸4.15中心腔室连通，井底积液流道A下段4.19通过井底积液转换流道4.21与井底积液流道中段4.2连通，井底积液流道A下段4.19从上到下依次布置单向阀c4.18和单向阀d4.20，其中单向阀c4.18通过过盈配合固定在井底积液流道A下段4.19中液体活塞缸封盖4.16上方位置，单向阀d4.20通过过盈配合固定在井底积液流道A下段4.19中液体活塞缸下端盖4.13下方位置，液体活塞缸下端盖4.13、液体活塞下缸4.15和液体活塞缸封盖4.16右侧是井底积液流道B下段4.25，井底积液流道B下段4.25通过液体活塞下缸4.15右上方通孔与液体活塞下缸4.15中心腔室连通，井底积液流道B下段4.25通过井底积液转换流道4.21与井底积液流道中段4.2连通，井底积液流道B下段4.25从上到下依次布置单向阀e4.24和单向阀f4.26，其中单向阀e4.24通过过盈配合固定在井底积液流道B下段4.25中液体活塞缸封盖4.16上方位置，单向阀f4.26通过过盈配合固定在井底积液流道B下段4.25中液体活塞缸下端盖4.13下方位置。特别的，动力端气动活塞4.5有三个，液力端下液体活塞4.1和上液体活塞4.3各有一个，而且气动活塞面积大于液体活塞4.1和上液体活塞4.3，所以动力端气动活塞4.5有效作用面积大于液力端下液体活塞4.1和上液体活塞4.3的有效作用面积，因此一体式活塞具有气液增压作用。
如图4-图5所示，气动换向模块5主要由动力气体通道A上段5.1、换向缸5.2、动力气体通道B上段5.3、换向缸端盖5.4、换向阀芯5.5、换向阀芯连杆5.6、缓冲缸5.7、换向活塞5.8、换向活塞连杆5.9、滑阀侧边气体通道5.10、滑阀5.11、气动马达活塞侧边气体通道5.12、气动马达活塞缸5.13、气动马达活塞5.14、气动马达活塞连杆5.15、气动马达活塞连杆上部开槽5.16、气动马达活塞气体入口5.17、气动马达活塞下缸5.18、滑阀上缸套5.19、滑阀下缸套5.20、滑阀底座5.21、气动马达底座5.22、缓冲外缸5.23、乏动力气体排出通道5.24、缓冲外缸端盖5.25、换向阀芯换向通道5.26、动力气体入口5.27、换向缸5.28、动力气体通道B中段5.29、动力气体换向通道5.30、井底积液流道上段5.31、滑阀底座下腔5.32、滑阀腔室5.33、环空液体流道上段5.34和气动马达活塞连杆下部开槽5.35组成；其中，气动换向模块5外壳主体从上到下依次由气动马达活塞缸5.13、气动马达活塞下缸5.18、滑阀上缸套5.19、滑阀下缸套5.20、滑阀底座5.21、气动马达底座5.22、缓冲外缸5.23、缓冲外缸端盖5.25、换向缸端盖5.4和换向缸5.28通过螺纹固定连接，气动换向模块5中心主体上方是气动马达活塞5.14，气动马达活塞5.14可以在气动马达活塞缸5.13中心腔室做往复直线运动，气动马达活塞缸5.13下部周围均匀布置多个气动马达活塞气体入口5.17，气动马达活塞5.14底部与气动马达活塞连杆5.15顶部通过螺纹固定连接，气动马达活塞连杆5.15上部是气动马达活塞连杆上部开槽5.16，气动马达活塞连杆5.15中部与滑阀5.11中心通孔同轴间隙配合，滑阀5.11沿着气动马达活塞连杆5.15在滑阀腔室5.33往复直线运动，气动马达活塞连杆5.15下部是气动马达活塞连杆下部开槽5.35，气动马达活塞连杆5.15底部与换向活塞连杆5.9顶部通过螺纹固定连接，换向活塞连杆5.9底部与换向活塞5.8顶部通过螺纹固定连接，换向活塞5.8与缓冲缸5.7同轴间隙配合，换向活塞在缓冲缸5.7内腔往复直线运动，缓冲缸5.7底部与换向阀芯连杆5.6顶部通过焊接固定连接，换向阀芯连杆5.6底部与换向阀芯5.5顶部通过螺纹固定连接，换向阀芯5.5可以在换向缸5.2内部腔室往复直线运动，换向阀芯5.5是两位四通阀芯，换向阀芯5.5侧面具有四条换向阀芯换向通道5.26；如图4一种预置管柱气动式排水采气工具气动换向模块水平剖面图所示，气动马达活塞缸5.13和气动马达活塞下缸5.18左侧是气动马达活塞侧边气体通道5.12，气动马达活塞侧边气体通道5.12通过气动马达活塞下缸5.18左下方通孔与滑阀腔室5.33连通，滑阀下缸套5.20和滑阀底座5.21左侧是滑阀侧边气体通道5.10，滑阀侧边气体通道5.10通过滑阀底座5.21左下方通孔与滑阀底座下腔5.32连通，换向缸5.28左上方是动力气体通道B上段5.3，换向缸5.28左下方是动力气体通道A上段5.1，动力气体通道A上段5.1下方与动力气体通道A下段4.22连通，换向缸5.28右下方是动力气体入口5.27，气动马达活塞缸5.13、气动马达活塞下缸5.18、滑阀上缸套5.19、滑阀下缸套5.20、滑阀底座5.21、气动马达底座5.22、缓冲外缸5.23、缓冲外缸端盖5.25、换向缸端盖5.4右侧和换向缸5.28右上方是乏动力气体排出通道5.24，当换向阀芯5.5位于上方位置时，动力气体入口5.27通过换向阀芯换向通道5.26与动力气体通道B上段5.3连通，乏动力气体排出通道5.24通过换向阀芯换向通道5.26与动力气体通道A上段5.1连通，当换向阀芯5.5位于下方位置时，动力气体入口5.27通过换向阀芯换向通道5.26与动力气体通道A上段5.1连通，乏动力气体排出通道5.24通过换向阀芯换向通道5.26与动力气体通道B上段5.3连通；如图5一种预置管柱气动式排水采气工具气动换向模块垂直剖面图所示，气动马达活塞缸5.13、气动马达活塞下缸5.18、滑阀上缸套5.19、滑阀下缸套5.20、滑阀底座5.21、气动马达底座5.22和缓冲外缸5.23左侧是井底积液流道上段5.31，井底积液流道上段5.31通过缓冲外缸端盖5.25上的流道转换通道与井底积液流道中段4.2连通，缓冲外缸端盖5.25、换向缸端盖5.4和换向缸5.28左侧是动力气体通道B中段5.29，动力气体通道B中段5.29上方通过动力气体换向通道5.30与动力气体通道B上段5.3连通，动力气体通道B中段5.29下方通过流道转换通道与动力气体通道B下段4.23连通，气动马达活塞缸5.13、气动马达活塞下缸5.18、滑阀上缸套5.19、滑阀下缸套5.20、滑阀底座5.21、气动马达底座5.22、缓冲外缸5.23、缓冲外缸端盖5.25、换向缸端盖5.4和换向缸5.28右侧是环空液体流道上段5.34，环空液体流道上段5.34下方与环空液体流道下段4.9连通。
如图6-图7所示，插入密封模块6主要由乏动力气导管6.1、插入密封器主体6.2、插入密封器下端盖6.3、插入密封器下活塞6.4、橡胶圈6.5、插入密封器上活塞6.6、插入密封器上端盖6.7、乏动力气出口6.8、油管接头6.9、环空液体导管6.10、插入密封器下弹簧6.11、插入密封器下通孔6.12、插入密封器上通孔6.13、插入密封器上弹簧6.14、环空液体入口6.15和插入密封器外壳6.16组成；其中，油管接头6.9上方与油管通过螺纹固定连接，油管接头6.9下方与插入密封器主体6.2上方通过螺纹固定连接，插入密封器主体6.2下方与气动换向模块5上方通过螺纹固定连接，乏动力气导管6.1和环空液体导管6.10布置在插入密封器主体6.2内部，乏动力气导管6.1上端与乏动力气出口6.8通过过盈配合固定连接，乏动力气导管6.1下端与乏动力气体排出通道5.24通过螺纹固定连通，环空液体导管6.10上端与环空液体入口6.15通过过盈配合固定连接，环空液体导管6.10下端与环空液体流道上段5.34通过螺纹固定连通，插入密封器上端盖6.7与插入密封器下端盖6.3通过螺纹固定在插入密封器主体6.2中部，插入密封器外壳6.16与插入密封器主体6.2同轴间隙配合，并且插入密封器外壳6.16通过夹紧作用固定在插入密封器上端盖6.7与插入密封器下端盖6.3之间，插入密封器上弹簧6.14、插入密封器上活塞6.6、插入密封器下活塞6.4和插入密封器下弹簧6.11按照从上到下的顺序依次与插入密封器主体6.2同轴间隙配合，插入密封器上活塞6.6和插入密封器下活塞6.4沿着插入密封器主体6.2往复直线运动，插入密封器上弹簧6.14上端与插入密封器上端盖6.7下端通过焊接固定连接，插入密封器上弹簧6.14下端与插入密封器上活塞6.6上端通过焊接固定连接，插入密封器下弹簧6.11上端与插入密封器下活塞6.4下端通过焊接固定连接，插入密封器下弹簧6.11下端与插入密封器下端盖6.3上端通过焊接固定连接，插入密封器外壳6.16的上部周围均匀布置多个插入密封器上通孔6.13，插入密封器外壳6.16的中部对应凹槽处均匀布置多个同轴过盈配合的橡胶圈6.5，橡胶圈6.5与预置密封筒2通过过盈配合实现密封，插入密封器外壳6.16的下部周围均匀布置多个插入密封器下通孔6.12。
如图12所示，单向阀a4.11主要由单向阀阀芯4.11.1、单向阀封盖4.11.2、单向阀弹簧4.11.3、和单向阀外壳4.11.4组成；其中单向阀封盖4.11.2具有中心通孔，单向阀封盖4.11.2通过螺纹连接固定在单向阀外壳4.11.4顶部，单向阀阀芯4.11.1和单向阀弹簧4.11.3布置在单向阀外壳4.11.4中心腔室，单向阀弹簧4.11.3通过焊接同轴固定在单向阀阀芯4.11.1的内部，单向阀弹簧4.11.3上端通过焊接固定在单向阀封盖4.11.2下端，单向阀阀芯4.11.1侧面下方均匀布置多个通孔，单向阀外壳4.11.4底面具有中心通孔，单向阀a4.11、单向阀b4.14、单向阀c4.18、单向阀d4.20、单向阀e4.24和单向阀f4.26结构原理相同，布置在气液增压模块不同位置。
本发明的工作原理是，将本预置管柱气动式排水采气工具提前下入产气井，利用插入密封模块6与套管1内壁的预置密封筒2过盈配合实现插入密封，从而实现对预置管柱气动式排水采气工具的密封和定位；当井底没有积液时，地层气体进入气动换向模块5，最终通过油套环空将地层气体排出到井口，实现采气功能；当井底有积液时，地层气体进入气动换向模块5，并驱动气液增压模块4工作，最终通过油套环空将地层气体排出到井口，通过油管将井底积液排出到井口，并且将插入密封模块6上方油套环空积液排出到井底，实现排水采气功能；特别的，气液增压模块4利用气液增压原理，以地层气体作为动力源，可以输出较大的压力，满足排水的压力要求。
本发明的工艺技术如图8-图9所示，由气液增压模块4、气动换向模块5和插入密封模块6组成的中心管柱通过油管下放到井底，并使得中心管柱底部井底筛管4.17插入到井底积液中，以实现井底积液的排出，插入密封模块6中橡胶圈6.5与通过硫化作用提前内嵌在套管1内壁上的预置密封筒2通过过盈配合实现密封；开始工作时，地层高压气体通过套管1中部均匀布置的多个射孔3进入插入密封模块6下方的油套环空，插入密封模块6下方油套环空中的地层高压气体通过气动马达活塞气体入口5.17进入气动换向模块5，驱动换向阀芯5.5间隙往复直线运动，实现换向功能；另外插入密封模块6下方油套环空中的地层高压气体通过动力气体入口5.27进入气液增压模块4，驱动气动活塞4.5做往复直线运动，从而驱动与气动活塞4.5同轴固定的上液体活塞4.3和下液体活塞4.1做往复直线运动，上液体活塞4.3做往复直线运动可以把插入密封模块6上方的油套环空液体通过环空液体入口6.15吸入中心管柱，并通过井底筛管4.17把环空液体排出到井底，下液体活塞4.1做往复直线运动可以把井底积液通过井底筛管4.17吸入中心管柱，并通过插入密封模块6上方的油管排出到井口，实现排水功能；特别的，井底筛管4.17侧面中部均匀布置多个井底筛管侧面孔4.17.1，井底筛管侧面孔4.17.1是具有一定倾斜角度的通孔，井底积液在通过井底筛管4.17吸入中心管柱时可以形成旋流，从而使得井底积液中的砂砾沉降到井底筛管4.17底面中心，并通过井底筛管4.17底面中心均匀布置的多个井底筛管底面孔4.17.2排出到井底，实现防砂功能；通过气动马达活塞气体入口5.17和动力气体入口5.27进入中心管柱的地层高压气体，工作后通过乏动力气出口6.8排出到插入密封模块6上方的油套环空，并通过插入密封模块6上方的油套环空排出到井口，实现采气功能；另外，中心管柱还具有洗井反洗井功能；洗井时，洗井液由油管进入中心管柱，洗井液从井底筛管4.17排出并进入插入密封模块6下方的油套环空，洗井液通过插入密封器下通孔6.12进入插入密封模块6，并通过插入密封器上通孔6.13进入插入密封模块6上方的油套环空，进而将洗井液排出到井口，实现洗井功能；反洗井时，洗井液由油套环空进入插入密封模块6上方的油套环空，洗井液通过插入密封器上通孔6.13进入插入密封模块6，并通过插入密封器下通孔6.12进入插入密封模块6下方的油套环空，进而洗井液通过井底筛管4.17进入中心管柱，并通过油管排出到井口，实现反洗井功能。
下面对本发明气液通道进行具体的描述：气液通道主要包括环空液体流道、井底积液流道和气体通道；如图10-图11所示，在环空液体流道中，插入密封模块6上方的油套环空液体通过环空液体入口6.15进入环空液体导管6.10，进而环空液体进入与环空液体导管6.10通过螺纹固定连通的环空液体流道上段5.34，环空液体继续进入与环空液体流道上段5.34连通的环空液体流道下段4.9，并通过井底筛管4.17排出到井底；在井底积液流道中，井底积液通过井底筛管4.17进入井底积液流道A下段4.19和井底积液流道B下段4.25，然后井底积液通过井底积液转换流道4.21进入井底积液流道中段4.2，之后井底积液通过井底积液转换流道进入井底积液流道上段5.31，并通过油管排出到井口；在气体通道中，当换向阀芯5.5位于上方位置时，地层高压气体通过动力气体入口5.27进入中心管柱，并通过换向阀芯换向通道5.26进入动力气体通道B上段5.3，然后地层高压气体经过动力气体换向通道5.30进入动力气体通道B中段5.29，并经过流道转换通道进入动力气体通道B下段4.23，然后地层高压气体经过气动活塞4.5侧边通孔进入气动活塞4.5下腔室，从而推动气动活塞4.5往上运动，气动活塞4.5上腔室乏动力气体经气动活塞4.5侧边通孔进入动力气体通道A下段4.22，并进入与动力气体通道A下段4.22连通的动力气体通道A上段5.1，然后乏动力气体通过换向阀芯换向通道5.26进入乏动力气体排出通道5.24，并依次通过乏动力气导管6.1和乏动力气出口6.8，把乏动力气体排出到插入密封模块6上方的油套环空，并通过插入密封模块6上方的油套环空排出到井口；当换向阀芯5.5位于下方位置时，地层高压气体通过动力气体入口5.27进入中心管柱，并通过换向阀芯换向通道5.26进入动力气体通道A上段5.1，然后地层高压气体进入与动力气体通道A上段5.1连通的动力气体通道A下段4.22，然后地层高压气体经过气动活塞4.5侧边通孔进入气动活塞4.5上腔室，从而推动气动活塞4.5往下运动，气动活塞4.5下腔室乏动力气体经气动活塞4.5侧边通孔进入动力气体通道B下段4.23，并经过流道转换通道进入动力气体通道B中段5.29，然后乏动力气体经过动力气体换向通道5.30进入动力气体通道B上段5.3，并通过换向阀芯换向通道5.26进入乏动力气体排出通道5.24，然后依次通过乏动力气导管6.1和乏动力气出口6.8，把乏动力气体排出到插入密封模块6上方的油套环空，并通过插入密封模块6上方的油套环空排出到井口。
下面对气液增压模块4的工作原理进行具体的描述：如图2-图3所示，当地层高压气体从动力气体通道B下段4.23进入时，地层高压气体经过气动活塞4.5右下方通孔进入气动活塞4.5下腔室，从而推动气动活塞4.5往上运动，进而带动与气动活塞4.5同轴固定的上液体活塞4.3和下液体活塞4.1往上运动，气动活塞4.5上腔室乏动力气体经气动活塞4.5左上方通孔进入动力气体通道A下段4.22，进而排出到气动换向模块5；由于上液体活塞4.3向上运动，上液体活塞4.3上腔室乏动力气体经上液体活塞4.3左上方通孔进入动力气体通道A下段4.22，进而排出到气动换向模块5，上液体活塞4.3下腔形成低压区，环空液体流道下段4.9中单向阀b4.14上方的环空液体经过上液体活塞4.3右下方通孔进入上液体活塞4.3下腔；由于下液体活塞4.1向上运动，下液体活塞4.1上腔中的井底积液经下液体活塞4.1右上方通孔进入井底积液流道B下段4.25，然后下液体活塞4.1上腔中的井底积液穿过单向阀e4.24，并经井底积液转换流道4.21排出到气动换向模块5，下液体活塞4.1下腔形成低压区，井底积液经井底筛管4.17和单向阀c4.18进入井底积液流道A下段4.19，并经过下液体活塞4.1左下方通孔进入下液体活塞4.1下腔；当地层高压气体从动力气体通道A下段4.22进入时，地层高压气体经过气动活塞4.5左上方通孔进入气动活塞4.5上腔室，从而推动气动活塞4.5往下运动，进而带动与气动活塞4.5同轴固定的上液体活塞4.3和下液体活塞4.1往下运动，气动活塞4.5下腔室乏动力气体经气动活塞4.5右下方通孔进入动力气体通道B下段4.23，进而排出到气动换向模块5；由于上液体活塞4.3向下运动，上液体活塞4.3下腔室环空液体经上液体活塞4.3右下方通孔进入动力气体通道A下段4.22，进而通过单向阀b4.14和井底筛管4.17排出到井底积液，上液体活塞4.3上腔形成低压区，动力气体通道A下段4.22中的高压气体经过上液体活塞4.3左上方通孔进入上液体活塞4.3上腔；由于下液体活塞4.1向下运动，下液体活塞4.1下腔中的井底积液经下液体活塞4.1左下方通孔进入井底积液流道A下段4.19，然后下液体活塞4.1下腔中的井底积液穿过单向阀d4.20，并经井底积液转换流道4.21排出到气动换向模块5，下液体活塞4.1上腔形成低压区，井底积液经井底筛管4.17和单向阀f4.26进入井底积液流道B下段4.25，并经过下液体活塞4.1右上方通孔进入下液体活塞4.1上腔。特别的，动力端气动活塞4.5有三个，液力端下液体活塞4.1和上液体活塞4.3各有一个，而且气动活塞面积大于液体活塞4.1和上液体活塞4.3，所以动力端气动活塞4.5有效作用面积大于液力端下液体活塞4.1和上液体活塞4.3的有效作用面积，因此一体式活塞具有气液增压作用。
下面对气动换向模块5的工作原理进行具体的描述：如图4-图5所示，初始时气动马达活塞5.14位于上死点，地层高压气体通过气动马达活塞气体入口5.17进入气动马达活塞5.14下腔，同时气动马达活塞5.14下腔的地层高压气体通过气动马达活塞侧边气体通道5.12进入气动马达活塞5.14上腔，由于气动马达活塞5.14上表面面积大于下表面面积，所以作用于气动马达活塞5.14上表面总压力大于下表面总压力，因此气动马达活塞5.14从上死点开始往下运动，气动马达活塞5.14往下运动带动与气动马达活塞5.14同轴固定连接的换向活塞5.8向下运动，当换向活塞5.8运动到缓冲缸5.7底部时，换向活塞5.8带动缓冲缸5.7继续向下运动，缓冲缸5.7向下运动带动与缓冲缸5.7同轴固定连接的换向阀芯5.5向下运动，此时换向阀芯5.5由上位置切换到下位置，当气动马达活塞5.14运动到下死点时，气动马达活塞连杆上部开槽5.16连通了气动马达活塞5.14下腔和滑阀腔室5.33，地层高压气体通过气动马达活塞连杆上部开槽5.16由气动马达活塞5.14下腔进入滑阀腔室5.33，由于滑阀5.11上表面面积小于下表面面积，所以作用于滑阀5.11上表面总压力小于下表面总压力，因此滑阀5.11从下死点开始往上运动，当滑阀5.11运动到上死点时，滑阀5.11堵塞了气动马达活塞5.14下腔和气动马达活塞侧边气体通道5.12之间的通道，同时气动马达活塞5.14上腔通过气动马达活塞侧边气体通道5.12、滑阀5.11中部的环形空间、滑阀侧边气体通道5.10和滑阀底座下腔5.32连通，滑阀底座下腔5.32通过滑阀底座5.21右下方通孔与乏动力气体排出通道5.24连通，乏动力气体压力小于地层高压气体，在压力差的作用下，气动马达活塞5.14从下死点开始往上运动，气动马达活塞5.14往上运动带动与气动马达活塞5.14同轴固定连接的换向活塞5.8向上运动，当换向活塞5.8运动到缓冲缸5.7顶部时，换向活塞5.8带动缓冲缸5.7继续向上运动，缓冲缸5.7向上运动带动与缓冲缸5.7同轴固定连接的换向阀芯5.5向上运动，此时换向阀芯5.5由下位置切换到上位置，当气动马达活塞5.14运动到上死点时，气动马达活塞连杆下部开槽5.35连通了滑阀腔室5.33和滑阀底座下腔5.32，此时滑阀5.11上表面仍然是地层高压气体，滑阀5.11下表面是乏动力气体，乏动力气体压力小于地层高压气体，在压力差的作用下，滑阀5.11从上死点运动到下死点，完成一个周期的气动换向功能。
下面对插入密封模块6的工作原理进行具体的描述：如图6-图7所示，插入密封模块6上方与油管通过螺纹固定连接，插入密封模块6中部通过均匀布置的多条橡胶圈6.5与预置密封筒2过盈配合实现密封，预置密封筒2通过硫化作用提前内嵌在套管1内壁上，并且预置密封筒2内径小于套管1内径，便于插入密封模块6插入密封定位，插入密封模块6下方与气动换向模块5通过螺纹固定连接；洗井时，洗井液从井口通过插入密封器主体6.2中心管柱到达井底，然后从井底筛管4.17返排到插入密封模块6下方的油套环空，之后洗井液由插入密封模块6下方的油套环空进入插入密封器下通孔6.12，在洗井液压力作用下，推动插入密封器下活塞6.4压缩插入密封器下弹簧6.11向下运动，插入密封器下活塞6.4向下运动时打开插入密封器下通孔6.12与插入密封器外壳6.16内侧环形空间的流道，此时洗井液由插入密封器下通孔6.12流入插入密封器外壳6.16内侧环形空间，在插入密封器外壳6.16内侧环形空间洗井液压力作用下，推动插入密封器上活塞6.6压缩插入密封器上弹簧6.14向上运动，插入密封器上活塞6.6向上运动时打开插入密封器外壳6.16内侧环形空间与插入密封器上通孔6.13的流道，此时洗井液由插入密封器外壳6.16内侧环形空间流入插入密封器上通孔6.13，并通过插入密封模块6上方的油套环空排出到井口；反洗井时，洗井液从井口注入到插入密封模块6上方的油套环空，之然后洗井液由插入密封模块6上方的油套环空进入插入密封器上通孔6.13，在洗井液压力作用下，推动插入密封器上活塞6.6压缩插入密封器上弹簧6.14向上运动，推动插入密封器上活塞6.6向上运动时打开插入密封器上通孔6.13与插入密封器外壳6.16内侧环形空间的流道，此时洗井液由插入密封器上通孔6.13流入插入密封器外壳6.16内侧环形空间，在插入密封器外壳6.16内侧环形空间洗井液压力作用下，推动插入密封器下活塞6.4压缩插入密封器下弹簧6.11向下运动，插入密封器下活塞6.4向下运动时打开插入密封器外壳6.16内侧环形空间与插入密封器下通孔6.12的流道，此时洗井液由插入密封器外壳6.16内侧环形空间流入插入密封器下通孔6.12，并通过插入密封模块6下方的油套环空排出到井底，然后洗井液通过井底筛管4.17进入插入密封器主体6.2中心管柱，并通过油管排出到井口。
下面对单向阀a4.11的工作原理进行具体的描述：如图12所示，当液体从单向阀外壳4.11.4底面的中心通孔流入时，液体推动单向阀阀芯4.11.1压缩单向阀弹簧4.11.3向上运动，此时液体流入到单向阀外壳4.11.4和单向阀阀芯4.11.1的环形空间，并通过单向阀阀芯4.11.1侧面下方均匀布置的多个通孔流入到单向阀阀芯4.11.1内部，最终液体通过单向阀封盖4.11.2的中心通孔流出；当液体从单向阀封盖4.11.2的中心通孔流入时，液体继续流入单向阀阀芯4.11.1内部，并推动单向阀阀芯4.11.1拉伸单向阀弹簧4.11.3向下运动，此时单向阀阀芯4.11.1堵住单向阀外壳4.11.4底面的中心通孔，液体无法流出；单向阀初始状态是关闭状态，同时单向阀外壳4.11.4侧面具有一定锥度，便于区分液体流向和安装定位。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种预置管柱气动式排水采气工具，其特征在于：主要由套管、预置密封筒、射孔、气液增压模块、气动换向模块和插入密封模块组成，其中，套管通过固井固定在气井内壁，预置密封筒为筒状橡胶圈，通过硫化作用提前内嵌在套管内壁上部位置的凹槽上，多个射孔均匀的布置在套管中部位置，中心管柱从上到下依次由插入密封模块、气动换向模块和气液增压模块通过螺纹固定连接，中心管柱上部的油管接头通过螺纹与上方油管固定连接，插入密封模块中橡胶圈与预置密封筒通过过盈配合实现密封，中心管柱底部井底筛管插入到井底积液中，以实现井底积液的排出。
2.根据权利要求1所述的一种预置管柱气动式排水采气工具，其特征在于：气液增压模块主要由下液体活塞、井底积液流道中段、上液体活塞、一体式活塞杆、气动活塞、流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、环空液体流道下段、气动活塞下缸、单向阀a、液体活塞上缸、液体活塞缸下端盖、单向阀b、液体活塞下缸、液体活塞缸封盖、井底筛管、单向阀c、井底积液流道A下段、单向阀d、井底积液转换流道、动力气体通道A下段、动力气体通道B下段、单向阀e、井底积液流道B下段、单向阀f、井底筛管侧面孔和井底筛管底面孔组成；
其中，气液增压模块外壳主体从上到下依次由流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸、液体活塞上缸、液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸、液体活塞缸封盖和井底筛管通过螺纹固定连接，气液增压模块中心主体是一体式活塞，一体式活塞从上到下依次由三个气动活塞、上液体活塞和下液体活塞通过焊接等间距固定在一体式活塞杆上，三个气动活塞依次在气动活塞上缸、气动活塞中缸和气动活塞下缸的中心腔室里随着一体式活塞杆的往复直线运动做往复直线运动，上液体活塞在液体活塞上缸的中心腔室里随着一体式活塞杆的往复直线运动做往复直线运动，下液体活塞在液体活塞下缸的中心腔室里随着一体式活塞杆的往复直线运动做往复直线运动，气液增压模块下方是井底筛管，井底筛管侧面中部均匀布置多个井底筛管侧面孔，井底筛管侧面孔是具有一定倾斜角度的通孔，同时井底筛管底面中心均匀布置多个井底筛管底面孔，井底筛管底面孔是圆形通孔；气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸和液体活塞上缸左侧是连通的井底积液流道中段，流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸、液体活塞上缸、液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸和液体活塞缸封盖右侧是连通的环空液体流道下段，环空液体流道下段通过液体活塞上缸右下方通孔与液体活塞上缸中心腔室连通，环空液体流道下段从上到下依次布置单向阀a和单向阀b，其中单向阀a通过过盈配合固定在环空液体流道下段中液体活塞上缸上方位置，单向阀b过盈配合固定在环空液体流道下段中液体活塞缸下端盖下方位置；流道转换板、气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸和液体活塞上缸左侧是连通的动力气体通道A下段，动力气体通道A下段与液体活塞上缸中心腔室通过液体活塞上缸左上方通孔连通，动力气体通道A下段依次与气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸的中心腔室通过对应中心腔室左上方通孔连通，气动活塞上缸、气动活塞中缸和气动活塞下缸右侧是连通的动力气体通道B下段，动力气体通道B下段依次与气动活塞上缸、气动活塞中缸、气动活塞下缸的中心腔室通过对应中心腔室右下方通孔连通，液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸和液体活塞缸封盖左侧是井底积液流道A下段，井底积液流道A下段通过液体活塞下缸左下方通孔与液体活塞下缸中心腔室连通，井底积液流道A下段通过井底积液转换流道与井底积液流道中段连通，井底积液流道A下段从上到下依次布置单向阀c和单向阀d，其中单向阀c通过过盈配合固定在井底积液流道A下段中液体活塞缸封盖上方位置，单向阀d通过过盈配合固定在井底积液流道A下段中液体活塞缸下端盖下方位置，液体活塞缸下端盖、液体活塞下缸和液体活塞缸封盖右侧是井底积液流道B下段，井底积液流道B下段通过液体活塞下缸右上方通孔与液体活塞下缸中心腔室连通，井底积液流道B下段通过井底积液转换流道与井底积液流道中段连通，井底积液流道B下段从上到下依次布置单向阀e和单向阀f，其中单向阀e通过过盈配合固定在井底积液流道B下段中液体活塞缸封盖上方位置，单向阀f通过过盈配合固定在井底积液流道B下段中液体活塞缸下端盖下方位置；
特别的，动力端气动活塞有三个，液力端下液体活塞和上液体活塞各有一个，而且气动活塞面积大于液体活塞和上液体活塞。
3.根据权利要求1所述的一种预置管柱气动式排水采气工具，其特征在于：气动换向模块主要由动力气体通道A上段、换向缸、动力气体通道B上段、换向缸端盖、换向阀芯、换向阀芯连杆、缓冲缸、换向活塞、换向活塞连杆、滑阀侧边气体通道、滑阀、气动马达活塞侧边气体通道、气动马达活塞缸、气动马达活塞、气动马达活塞连杆、气动马达活塞连杆上部开槽、气动马达活塞气体入口、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、乏动力气体排出通道、缓冲外缸端盖、换向阀芯换向通道、动力气体入口、换向缸、动力气体通道B中段、动力气体换向通道、井底积液流道上段、滑阀底座下腔、滑阀腔室、环空液体流道上段和气动马达活塞连杆下部开槽组成；
其中，气动换向模块外壳主体从上到下依次由气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、缓冲外缸端盖、换向缸端盖和换向缸通过螺纹固定连接，气动换向模块中心主体上方是气动马达活塞，气动马达活塞可以在气动马达活塞缸中心腔室做往复直线运动，气动马达活塞缸下部周围均匀布置多个气动马达活塞气体入口，气动马达活塞底部与气动马达活塞连杆顶部通过螺纹固定连接，气动马达活塞连杆上部是气动马达活塞连杆上部开槽，气动马达活塞连杆中部与滑阀中心通孔同轴间隙配合，滑阀沿着气动马达活塞连杆在滑阀腔室往复直线运动，气动马达活塞连杆下部是气动马达活塞连杆下部开槽，气动马达活塞连杆底部与换向活塞连杆顶部通过螺纹固定连接，换向活塞连杆底部与换向活塞顶部通过螺纹固定连接，换向活塞与缓冲缸同轴间隙配合，换向活塞在缓冲缸内腔往复直线运动，缓冲缸底部与换向阀芯连杆顶部通过焊接固定连接，换向阀芯连杆底部与换向阀芯顶部通过螺纹固定连接，换向阀芯可以在换向缸内部腔室往复直线运动，换向阀芯是两位四通阀芯，换向阀芯侧面具有四条换向阀芯换向通道；气动马达活塞缸和气动马达活塞下缸左侧是气动马达活塞侧边气体通道，气动马达活塞侧边气体通道通过气动马达活塞下缸左下方通孔与滑阀腔室连通，滑阀下缸套和滑阀底座左侧是滑阀侧边气体通道，滑阀侧边气体通道通过滑阀底座左下方通孔与滑阀底座下腔连通，换向缸左上方是动力气体通道B上段，换向缸左下方是动力气体通道A上段，动力气体通道A上段下方与动力气体通道A下段连通，换向缸右下方是动力气体入口，气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、缓冲外缸端盖、换向缸端盖右侧和换向缸右上方是乏动力气体排出通道，当换向阀芯位于上方位置时，动力气体入口通过换向阀芯换向通道与动力气体通道B上段连通，乏动力气体排出通道通过换向阀芯换向通道与动力气体通道A上段连通，当换向阀芯位于下方位置时，动力气体入口通过换向阀芯换向通道与动力气体通道A上段连通，乏动力气体排出通道通过换向阀芯换向通道与动力气体通道B上段连通；气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座和缓冲外缸左侧是井底积液流道上段，井底积液流道上段通过缓冲外缸端盖上的流道转换通道与井底积液流道中段连通，缓冲外缸端盖、换向缸端盖和换向缸左侧是动力气体通道B中段，动力气体通道B中段上方通过动力气体换向通道与动力气体通道B上段连通，动力气体通道B中段下方通过流道转换通道与动力气体通道B下段连通，气动马达活塞缸、气动马达活塞下缸、滑阀上缸套、滑阀下缸套、滑阀底座、气动马达底座、缓冲外缸、缓冲外缸端盖、换向缸端盖和换向缸右侧是环空液体流道上段，环空液体流道上段下方与环空液体流道下段连通。
4.根据权利要求1所述的一种预置管柱气动式排水采气工具，其特征在于：插入密封模块主要由乏动力气导管、插入密封器主体、插入密封器下端盖、插入密封器下活塞、橡胶圈、插入密封器上活塞、插入密封器上端盖、乏动力气出口、油管接头、环空液体导管、插入密封器下弹簧、插入密封器下通孔、插入密封器上通孔、插入密封器上弹簧、环空液体入口和插入密封器外壳组成；
其中，油管接头上方与油管通过螺纹固定连接，油管接头下方与插入密封器主体上方通过螺纹固定连接，插入密封器主体下方与气动换向模块上方通过螺纹固定连接，乏动力气导管和环空液体导管布置在插入密封器主体内部，乏动力气导管上端与乏动力气出口通过过盈配合固定连接，乏动力气导管下端与乏动力气体排出通道通过螺纹固定连通，环空液体导管上端与环空液体入口通过过盈配合固定连接，环空液体导管下端与环空液体流道上段通过螺纹固定连通，插入密封器上端盖与插入密封器下端盖通过螺纹固定在插入密封器主体中部，插入密封器外壳与插入密封器主体同轴间隙配合，并且插入密封器外壳通过夹紧作用固定在插入密封器上端盖与插入密封器下端盖之间，插入密封器上弹簧、插入密封器上活塞、插入密封器下活塞和插入密封器下弹簧按照从上到下的顺序依次与插入密封器主体同轴间隙配合，插入密封器上活塞和插入密封器下活塞沿着插入密封器主体往复直线运动，插入密封器上弹簧上端与插入密封器上端盖下端通过焊接固定连接，插入密封器上弹簧下端与插入密封器上活塞上端通过焊接固定连接，插入密封器下弹簧上端与插入密封器下活塞下端通过焊接固定连接，插入密封器下弹簧下端与插入密封器下端盖上端通过焊接固定连接，插入密封器外壳的上部周围均匀布置多个插入密封器上通孔，插入密封器外壳的中部对应凹槽处均匀布置多个同轴过盈配合的橡胶圈，橡胶圈与预置密封筒通过过盈配合实现密封，插入密封器外壳的下部周围均匀布置多个插入密封器下通孔。
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