CN108825173B - 无动力套管气回收结构 - Google Patents

Abstract

无动力套管气回收结构，它包括相连的第一缸筒、中间体、第二缸筒，空心活塞杆穿置于前三者内，活塞杆两端有第一和第二活塞；中间体上有平衡气道，平衡气道远离第二缸筒有杆腔的那侧有确保大气与第二缸筒有杆腔连通的空气过滤器；中间体上有出气道、进气道，出气道内有控制第一缸筒有杆腔内的套管气排出的第一止回阀，进气道内有控制套管气进入第一缸筒有杆腔的第二止回阀；第一活塞远离中间体的那侧有控制第一缸筒无杆腔内的原油流入活塞杆内的第三止回阀；第二活塞远离中间体的那侧有控制活塞杆内的原油流入第二缸筒无杆腔内的第四止回阀，第二缸筒远离中间体的那端有控制第四止回阀开启的网板。本结构可有效回收利用套管气。

Description

无动力套管气回收结构

技术领域

本发明涉及一种无动力套管气回收结构。

背景技术

目前，开采原油时，抽油机通过内外套接且下伸的抽油管和套管与油井连通，抽油管和套管之间形成一个环形空间；原油开采过程中，随着油井内的原油的产出，部分伴生气(俗称套管气或井口天然气)会储存在所述环形空间中，套管气的压力随着原油产量的增加而增加，这导致原油的产量降低，严重时抽油机的油泵会出现“气锁”现象，影响泵效。

一般地，国内的大部分油井，抽油管内的原油压力为0.3-0.8mpa，环形空间内的套管气压力为0.15-0.20mpa。

处理套管气的方法之一是定时“放空”，套管气的直接排放会严重污染大气环境，其污染程度是二氧化碳污染程度的21倍，严重破坏臭氧层，造成“空洞”现象，还会影响周边居民的身体健康。

套管气中含有大量硫化氢，在用气过程中，如硫化氢含量浓度大于600mg/m³时，就会危及人的生命，对夜间野外值班的工人来说，用套管气采暖，稍不注意就会埋下安全隐患。

我国农村因使用套管气不当，每年都有伤亡、房屋爆炸等事故发生。

在资源紧缺的今天，套管气的放空也是宝贵资源的一种严重浪费。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种可有效回收利用套管气的无动力套管气回收结构。

本发明采用如下技术方案：

无动力套管气回收结构，它包括依次共中心线相连的第一缸筒、中间体、第二缸筒，空心状的活塞杆共中心线地穿置于前三者内，活塞杆的两端共中心线地设有依次与第一缸筒、第二缸筒滑动配合的第一活塞、第二活塞；

中间体上在位置上对应于第二缸筒处开有与第二缸筒的有杆腔相通的平衡气道，平衡气道远离第二缸筒有杆腔的那侧设有确保大气与第二缸筒的有杆腔连通的空气过滤器；

中间体上在位置上对应于第一缸筒处沿中间体周向间隔地开有与第一缸筒的有杆腔相通的进气道、出气道，出气道内设有用以控制第一缸筒的有杆腔内的套管气排出的第一止回阀，进气道内设有用以控制套管气进入第一缸筒的有杆腔的第二止回阀；

第一活塞远离中间体的那侧设有用以控制第一缸筒的无杆腔内的原油流入活塞杆内的第三止回阀；

第二活塞远离中间体的那侧设有用以控制活塞杆内的原油流入第二缸筒的无杆腔内的第四止回阀，第二缸筒远离中间体的那端设有用以控制第四止回阀开启的网板；

本结构工作时，第一活塞移动至第一缸筒远离中间体的那端、第二活塞与中间体之间呈非接触状态；或：第二活塞移动至第二缸筒远离中间体的那端、第一活塞与中间体之间呈非接触状态、网板与第四止回阀接触且让该阀处于开启状态。

为简洁说明问题起见，以下对本发明所述无动力套管气回收结构均简称为本结构。

本结构使用时，第一缸筒远离中间体的那端与抽油机的原油出口连通，通过空气过滤器、平衡气道确保大气与第二缸筒的有杆腔连通，进气道与套管通过第一管路连通，出气道与输油管网通过第二管路连通，第二缸筒远离中间体的那端与输油管网连通，从而将本结构安装在抽油机和输油管网之间；抽油管和套管之间环形空间内的套管气经第一管路、进气道持续而自行地进入第一缸筒的有杆腔内。

本结构的工作步骤为：

1)、当抽油机上行时，从油井向上抽出的原油经抽油机的原油出口流入第一缸筒的无杆腔内，此时，带有压力的原油会推动第一活塞向着靠近中间体的方向运动(第三止回阀处于开启状态、第四止回阀处于闭合状态)；第一缸筒的有杆腔内的套管气会在第一活塞的作用下，经出气道、第二管路被压到输油管网中(第一止回阀处于开启状态)，所述套管气可被输送到联合站进行集中处理；待第二活塞被第一活塞5、活塞杆推动至第二缸筒远离中间体的那端时，网板与第四止回阀接触且使得该阀处于开启状态，原油经活塞杆、第二缸筒的无杆腔进到输油管网中；

2)、当抽油动作完成、抽油机下行时，抽油机的原油出口处的原油压力降低(抽油管内所产生空腔的容积大于第一缸筒的无杆腔的容积)；输油管网中的原油压力较高、输油管网中的套管气处于膨胀状态(第四止回阀处于闭合状态，输油管网中和原油出口处的原油之间的压力逆差较小)，使得输油管网中的原油出现回流且产生“水锤”现象；抽油管和套管之间环形空间内的套管气经第一管路、进气道进入第一缸筒的有杆腔内(第二止回阀处于开启状态)，第二缸筒的有杆腔与大气连通；所述原油回流、推动第二活塞向着靠近中间体的方向运动(第二缸筒的有杆腔的容积变小)，第二活塞通过活塞杆推动第一活塞，另，进入第一缸筒有杆腔内的相应套管气直接推动第一活塞，这样，在所述回流的原油、进入第一缸筒有杆腔内相应套管气的共同作用下，让第一活塞向着远离中间体的方向运动(第三止回阀处于闭合状态)，使得第一活塞被推动至第一缸筒远离中间体的那端；

3)、多次地重复1)、2)、的步骤。

可见，本结构的工作过程无需电力，也无需其它的控制结构，即可有效解决抽油管和套管之间环形空间内的套管气的安全回收问题，避免抽油机的油泵出现“气锁”现象，有效提高油井产量。

采用以上的技术方案后，与背景技术相比，本结构的优点为：

本结构可有效回收利用套管气，实现节能环保、提高油井效益的效果。

进一步地，所述中间体内设有若干与其共中心线、用以密封活塞杆外壁的Y型密封圈；

第三止回阀、第四止回阀均与活塞杆共中心线；

网板靠近中间体的那侧中心设有指向中间体且用以与第四止回阀的阀芯相配合的延伸杆；第二活塞移动至第二缸筒远离中间体的那端、延伸杆顶推第四止回阀的阀芯且使得该阀处于开启状态。

Y型密封圈的设置，可提高气密性，确保第一缸筒的有杆腔、中间体、第二缸筒的有杆腔之间在轴向上处于互不相通的气密封状态；

延伸杆的设置，当其顶推第四止回阀的阀芯时，确保该阀处于开启状态。

优选地，所述第一止回阀、第二止回阀均采用环状气阀，所述第三止回阀、第四止回阀均采用弹簧式止回阀。

这样，本结构的结构简单、合理，可确保本结构的正常使用。

附图说明

图1是本结构的结构及工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作具体描述：

参见图1：

如背景技术可知，开采原油时，抽油机C通过内外套接且下伸的抽油管C1、套管C2与油井J连通，抽油管C1、套管C2之间形成一个环形空间。

本结构包括依次共中心线相连的第一缸筒1、中间体2、第二缸筒3，空心状的活塞杆4共中心线地穿置于前三者内。

中间体2内设有八个与其共中心线、用以密封活塞杆4外壁的Y型密封圈2g，其中：四个Y型密封圈2g位于中间体2内的轴向一侧且所述Y型密封圈2g在轴向上相互间隔，另四个Y型密封圈2g位于中间体2内的轴向另一侧且所述Y型密封圈2g在轴向上相互间隔。

活塞杆4的两端共中心线地设有依次与第一缸筒1、第二缸筒3滑动配合的第一活塞5、第二活塞6；第一活塞5上设有Y型密封圈及支撑环(附图中未标出相应的件号)，可防止第一缸筒1的有杆腔1a、第一缸筒1的无杆腔1b之间相通；第二活塞6上设有Y型密封圈及支撑环(附图中未标出相应的件号)，可防止第二缸筒3的有杆腔3a、第二缸筒3的无杆腔3b之间相通。

中间体2上在位置上对应于第二缸筒3处贯通地开有与第二缸筒3的有杆腔3a相通的平衡气道2a，平衡气道2a远离第二缸筒3的有杆腔3a的那侧设有确保大气与第二缸筒3的有杆腔3a连通的空气过滤器2b。

中间体2上在位置上对应于第一缸筒1处沿中间体2的周向间隔且贯通地开有与第一缸筒1的有杆腔1a相通的进气道2e、出气道2c，出气道2c内设有用以控制第一缸筒1的有杆腔1a内的套管气排出的第一止回阀2d，进气道2e内设有用以控制套管气进入第一缸筒1的有杆腔1a的第二止回阀2f(所述套管气为抽油管C1和套管C2之间环形空间内的套管气)。

第一活塞5远离中间体2的那侧设有用以控制第一缸筒1的无杆腔1b内的原油流入活塞杆4内的第三止回阀5a。

第二活塞6远离中间体2的那侧设有用以控制活塞杆4内的原油流入第二缸筒3的无杆腔3b内的第四止回阀6a，第二缸筒3远离中间体2的那端设有用以控制第四止回阀6a开启的网板7，网板7靠近中间体2的那侧中心设有指向中间体2且用以与第四止回阀6a的阀芯相配合的延伸杆7a，网板7上开有若干贯通的网孔。

第三止回阀5a、第四止回阀6a均与活塞杆4共中心线。

本结构工作时，第一活塞5移动至第一缸筒1远离中间体2的那端、第二活塞6与中间体2之间呈非接触状态；或：

第二活塞6移动至第二缸筒3远离中间体2的那端、第一活塞5与中间体2之间呈非接触状态、延伸杆7a顶推第四止回阀6a的阀芯且使得该阀处于开启状态。

所述第一止回阀2d、第二止回阀2f均采用环状气阀，所述第三止回阀5a、第四止回阀6a均采用弹簧式止回阀。空气过滤器2b为现有技术部分。

本结构工作时，第一缸筒1远离中间体2的那端与抽油机C的原油出口连通，通过空气过滤器2b、平衡气道2a确保大气与第二缸筒3的有杆腔3a连通，进气道2e与套管C2通过第一管路L1连通，出气道2c与输油管网W通过第二管路L2连通，第二缸筒3远离中间体2的那端与输油管网W连通，从而将本结构安装在抽油机C和输油管网W之间；抽油管C1和套管C2之间环形空间内的套管气经第一管路L1、进气道2e持续而自行地进入第一缸筒1的有杆腔1a内。

本结构的工作步骤为：

1)、当抽油机C上行时，从油井J向上抽出的原油经抽油机C的原油出口流入第一缸筒1的无杆腔1b内，此时，带有压力的原油会推动第一活塞5向着靠近中间体2的方向运动(第三止回阀5a处于开启状态、第四止回阀6a处于闭合状态)；第一缸筒1的有杆腔1a内的套管气会在第一活塞5的作用下，经出气道2c、第二管路L2被压到输油管网W中(第一止回阀2d处于开启状态)，所述套管气可被输送到联合站进行集中处理；待第二活塞6被第一活塞5、活塞杆4推动至第二缸筒3远离中间体2的那端时，延伸杆7a顶推第四止回阀6a的阀芯且使得该阀处于开启状态，原油经活塞杆4、第二缸筒3的无杆腔3b进到输油管网W中；

2)、当抽油动作完成、抽油机C下行时，抽油机C的原油出口处的原油压力降低(抽油管C1内所产生空腔的容积大于第一缸筒1的无杆腔1b的容积)；输油管网W中的原油压力较高、输油管网W中的套管气处于膨胀状态(第四止回阀6a处于闭合状态，输油管网W中和原油出口处的原油之间的压力逆差较小)，使得输油管网W中的原油出现回流且产生“水锤”现象；抽油管C1和套管C2之间环形空间内的套管气经第一管路L1、进气道2e进入第一缸筒1的有杆腔1a内(第二止回阀2f处于开启状态)，第二缸筒3的有杆腔3a与大气连通；所述原油回流、推动第二活塞6向着靠近中间体2的方向运动(第二缸筒3的有杆腔3a的容积变小)，第二活塞6通过活塞杆4推动第一活塞5，另，进入第一缸筒1的有杆腔1a内的相应套管气直接推动第一活塞5，这样，在所述回流的原油、进入第一缸筒1的有杆腔1a内相应套管气的共同作用下，让第一活塞5向着远离中间体2的方向运动(第三止回阀5a处于闭合状态)，使得第一活塞5被推动至第一缸筒1远离中间体2的那端；

3)、多次地重复1)、2)、的步骤。

可见，本结构的工作过程无需电力，也无需其它的控制结构，即可有效解决抽油管C1和套管C2之间环形空间内的套管气的安全回收问题，避免抽油机C的油泵出现“气锁”现象，有效提高油井J的产量。

综上所述，本结构可有效回收利用套管气，实现节能环保、提高油井效益的效果。

本结构可适用的油井范围较广。油井安装本结构前，经测试：套管内的压力为1.1Mpa、输油管网的回油压力为0.45Mpa；油井安装本结构后，经测试：套管内的压力小于0.4Mpa(使得套管内的压力至少降低0.7Mpa)、输油管网的回油压力无明显变化。另，油井安装本结构前后，抽油机的工作电流平稳。可见，油井安装本结构后，抽油机的工作电流、输油管网的回油压力无明显增大，说明本结构对抽油机的能耗影响较小，套管气的日回收能力为：10-400Nm³/d。另，对于一些油井(输油管网中和原油出口处的原油之间的压力逆差较小)，本结构也可使用。

以上所述，仅是本发明的一种具体实施方式，并非对本发明的限制，本领域的技术人员在不脱离本发明技术设计原理的情况下，利用上述技术内容所作的更改或修饰，这些应视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.无动力套管气回收结构，其特征在于：

它包括依次共中心线相连的第一缸筒、中间体、第二缸筒，空心状的活塞杆共中心线地穿置于前三者内，活塞杆的两端共中心线地设有依次与第一缸筒、第二缸筒滑动配合的第一活塞、第二活塞；

中间体上在位置上对应于第二缸筒处开有与第二缸筒的有杆腔相通的平衡气道，平衡气道远离第二缸筒有杆腔的那侧设有确保大气与第二缸筒的有杆腔连通的空气过滤器；

中间体上在位置上对应于第一缸筒处沿中间体周向间隔地开有与第一缸筒的有杆腔相通的进气道、出气道，出气道内设有用以控制第一缸筒的有杆腔内的套管气排出的第一止回阀，进气道内设有用以控制套管气进入第一缸筒的有杆腔的第二止回阀；

第一活塞远离中间体的那侧设有用以控制第一缸筒的无杆腔内的原油流入活塞杆内的第三止回阀；

第二活塞远离中间体的那侧设有用以控制活塞杆内的原油流入第二缸筒的无杆腔内的第四止回阀，第二缸筒远离中间体的那端设有用以控制第四止回阀开启的网板；

本结构工作时，第一活塞移动至第一缸筒远离中间体的那端、第二活塞与中间体之间呈非接触状态；或：第二活塞移动至第二缸筒远离中间体的那端、第一活塞与中间体之间呈非接触状态、网板与第四止回阀接触且让该阀处于开启状态。

2.根据权利要求1所述的无动力套管气回收结构，其特征在于：

所述中间体内设有若干与其共中心线、用以密封活塞杆外壁的Y型密封圈；

第三止回阀、第四止回阀均与活塞杆共中心线；

网板靠近中间体的那侧中心设有指向中间体且用以与第四止回阀的阀芯相配合的延伸杆；第二活塞移动至第二缸筒远离中间体的那端、延伸杆顶推第四止回阀的阀芯且使得该阀处于开启状态。

3.根据权利要求1或2所述的无动力套管气回收结构，其特征在于：

所述第一止回阀、第二止回阀均采用环状气阀，所述第三止回阀、第四止回阀均采用弹簧式止回阀。