CN112523728B - 一种套管气回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套管气回收装置，涉及油气开采领域，包括气体压缩缸以及排液缸，排液缸设置于气体压缩缸的底部并同轴布置，排液缸中的下活塞连接至气体压缩缸中的上活塞，排液缸底部连通至进液管，排液缸的近顶部连通至排液管；气体压缩缸的底部连接有四通，四通的两个端口分别通过单向阀连通至进气管以及排气管，上活塞顶部的连杆伸出气体压缩缸，气体压缩缸外部设置有应急机构，应急机构连接至连杆，气体压缩缸的近顶部设置有回液管，回液管连通至排液管，下活塞包括活套以及活杆，活杆滑动连接至活套中，活套活塞连接至排液缸中，所述气体压缩缸的长度不小于所述活套与所述活杆的长度之和，仅有所述活杆固定至所述上活塞底部。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采领域，更具体地，涉及一种套管气回收装置。
背景技术
采油井的井口由套管和套管组成，在采油过程中，原油在抽油机的带动下通过油管向外输送，而在套管中会留存有大量油井分理出的气体，该部分气体叫做套管气，一般会将套管气回收利用。
现有的套管气回收装置，如公开号为CN108457623A的发明专利，在无需新的外部动力能源的情况下，实现了对油井套管气的回收，解决了气锁现象。但是该种回收装置在工作中每个工作节拍下仅能够回收一定量的套管气，套管气回收量与原油开采量的比值固定，然而在实际的应用过程中，由于套管气的排气量并非固定不变，由于特殊的地质环境，套管中气体的压力升高时，在原有开采量不变的情况下，若不及时提高套管气的回收量，会因为套管中压力升高造成危险。
因此，需要一种新的套管气回收装置，能够解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种套管气回收的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种套管气回收装置，包括气体压缩缸以及排液缸，所述排液缸设置于所述气体压缩缸的底部并同轴布置，所述排液缸中的下活塞连接至所述气体压缩缸中的上活塞，所述排液缸底部连通至进液管，所述排液缸的近顶部连通至排液管；所述气体压缩缸的底部连接有四通，所述四通的两个端口分别通过单向阀连通至进气管以及排气管，所述上活塞顶部的连杆伸出所述气体压缩缸，所述气体压缩缸外部设置有应急机构，所述应急机构连接至所述连杆，所述气体压缩缸的近顶部设置有回液管，所述回液管连通至所述排液管，所述下活塞包括活套以及活杆，所述活杆滑动连接至所述活套中，所述活套活塞连接至所述排液缸中，所述气体压缩缸的长度不小于所述活套与所述活杆的长度之和，仅有所述活杆固定至所述上活塞底部。
通过本方案，上冲程时，高压原油进入排液缸中后，下活塞向上挤压上活塞使气体压缩缸抽取套管气，原油通过进液管到达排液缸后排出排液管完成排液；下冲程时进液管中原油压力降低，排液管中原油压力较高，高压原油通过回液管进入气体压缩缸，挤压上活塞向下运动，同时挤压下活塞向下到达初始位置，下活塞的移动挤压气体压缩缸中的套管气，使之通过四通压入进液管中与原油的融合，实现套管气的回收；在上冲程时，由于活套与活杆的滑动连接，高压原油在推动活套向上移动的过程中推动活杆向上移出活套，从而使活杆向上推动上活塞，进而使上活塞的移动距离大于活套长度，实现同等排液体积时回收更多气体的目的。
优选地，所述活杆的外壁轴向布置有限位槽，所述活套的内壁设置有与所述限位槽相匹配的限位块，所述限位块位于所述限位槽中。
通过本方案，限位槽能够对活杆的位置进行限定，避免活杆脱离活套。
优选地，所述排液缸上设置有变缸驱动器，所述变缸驱动器连接至压力传感器上；所述活套与所述活杆之间设置有变缸装置，所述变缸装置能够将所述活杆固定至所述活套上。
通过本方案，压力传感器实时监测套管中气体的压强，当压强在安全范围内时，活杆与活套固定并同时进行动作，此时套管气回收量与排液体积比较小，处于正常工作的范围内；当压强达到设定值时，变缸驱动器驱动变缸装置动作，使活杆脱离与活套的固定，实现上活塞的远距离移动，从而使气体压缩缸能够吸取更多的套管气，提高了套管气回收量与排液体积比，从而快速实现套管气的降压作用，保持其在安全范围内，无需释放多余套管气，提高回收效果，保护了环境。
优选地，所述变缸驱动器为电磁铁，所述变缸装置为定位块，所述定位块沿径向滑动连接至所述活套内壁上，所述活杆的外侧壁设置有与所述定位块相配合的定位槽。
通过本方案，当压力传感器检测到压力超出设定值，电磁铁动作吸引定位块，使定位块脱离与定位槽的固定，实现活杆的释放。
优选地，所述活套的内壁设置有容纳槽，所述容纳槽中设置有顶紧弹簧，所述顶紧弹簧始终对所述定位块施加朝向所述活杆的推力。
通过本方案，顶紧弹簧始终对定位块施加弹力，避免定位块因振动而脱离与定位槽的配合，提高活杆与活套之间的固定效果。
优选地，所述变缸驱动器与所述排液缸内壁齐平，所述容纳槽朝向所述排液缸内壁凸出并紧贴所述排液缸内壁。
通过本方案，容纳槽尽量贴近变缸驱动器，使电磁铁能够有效的吸引定位块，避免活杆与活套之间存在的原油影响电磁吸引力，提高本装置的可靠性。
优选地，所述定位块的顶面设置有倾斜布置的滑坡，所述滑坡向上延伸至所述容纳槽中；所述活杆底部的四周设置有与所述滑坡相配合的倒角，所述倒角能够沿所述滑坡将所述定位块完全挤压至所述容纳槽中。
通过本方案，当套管气的压力减小后，电磁铁失电，定位块会因顶紧弹簧而挤压至活杆外壁上，活杆在向下移动过程中，倒角能够挤开定位块，使定位块重新插入定位槽中进行固定，等待下一次的动作。
优选地，所述应急机构包括应急电机以及驱动辊组，所述驱动辊组中包括两根驱动辊，两根所述驱动辊通过齿轮相互连接，两个所述驱动辊夹紧所述连杆，所述应急电机驱动所述齿轮转动。
通过本方案，当出现气锁现象等特殊情况时，本装置由于没有高压原油的驱动而不能够动作，启动应急机构，驱动辊组夹紧连杆并通过转动实现连杆的上下移动，进而带动上活塞的移动；在应急机构无需启动时，连杆推动驱动辊组跟随转动，本设置能够适应上活塞的不同移动距离，相较于转盘和曲柄，适应连杆的移动范围更广。
优选地，所述驱动辊中间设置有凹槽，所述驱动辊通过所述凹槽夹紧所述连杆。
通过本方案，凹槽能够对连杆的移动起到导向的作用，在抱紧连杆后能够更加可靠的对连杆起到驱动作用。
优选地，所述进液管与所述排液管之间设置有泄压管，所述泄压管上设置有定压单流阀。
通过本方案，当油压较高超过安全压力值后，高压原油顶开定压单流阀直接流向排液管进行泄压，提高本装置使用的安全性。
根据本公开的一个实施例，本套管气回收装置能够根据套管中气体的压力实现变缸，即实现套管气回收量与原油开采量之比产生改变，以适应不同套管气压力的不同回收量，大大提高了安全性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例的套管气回收装置的结构示意图。
图2是图1中套管气回收装置中气体压缩缸与排液缸的结构示意图。
图3是图2中下活塞的截面结构示意图。
图4是图2中变缸驱动器与变缸装置的结构示意图。
图5是图2中活杆的底部结构示意图。
图6是图1中应急机构的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例
如图1至图6所示，本实施例中的套管气回收装置，包括气体压缩缸1100以及排液缸1200，所述排液缸1200设置于所述气体压缩缸1100的底部并同轴布置，所述排液缸1200中的下活塞1210连接至所述气体压缩缸1100中的上活塞1110，所述排液缸1200底部连通至进液管1410，所述排液缸1200的近顶部连通至排液管1430；
所述气体压缩缸1100的底部连接有四通1440，所述四通1440的两个端口分别通过单向阀1441连通至进气管1421以及排气管1422，所述上活塞1110顶部的连杆1120伸出所述气体压缩缸1100，所述气体压缩缸1100外部设置有应急机构1300，所述应急机构1300连接至所述连杆1120，所述气体压缩缸1100的近顶部设置有回液管1450，所述回液管1450连通至所述排液管1430，气体压缩缸1100与回液管1450的连接处以及排液缸1200与进液管1410处均设置有手动阀门1401；
所述下活塞1210包括活套1211以及活杆1212，所述活杆1212滑动连接至所述活套1211中，所述活套1211活塞连接至所述排液缸1200中，所述气体压缩缸1100的长度不小于所述活套1211与所述活杆1212的长度之和，仅有所述活杆1212固定至所述上活塞1110底部。
通过本实施例该方案，上冲程时，高压原油进入排液缸1200中后，下活塞1210向上挤压上活塞1110使气体压缩缸1100通过四通1440抽取套管气，由于单向阀1441的作用，套管气仅能够通过进气管1421进入气体压缩缸1100中，原油通过进液管1410到达排液缸1200后排出排液管1430完成排液；
下冲程时进液管1410中原油压力降低，排液管1430中原油压力较高，高压原油通过回液管1450进入气体压缩缸1100，挤压上活塞1110向下运动，同时挤压下活塞1210向下到达初始位置，上活塞1110的移动挤压气体压缩缸1100中的套管气，使之通过四通1440和排气管1422压入进液管1410中与原油的融合，实现套管气的回收；
在上冲程时，由于活套1211与活杆1212的滑动连接，高压原油在推动活套1211向上移动的过程中会推动活杆1212相对于活套1211向上移动，从而使活杆1212向上推动上活塞1110，进而使上活塞1110的移动距离大于活套1211长度，实现同等排液体积时抽取并回收更多套管气的目的。
该实施例中的连杆1120上还可以套设有复位弹簧（图中未示出），复位弹簧能够向下挤压上活塞1110，使上活塞1110更加快速的向下移动，提高套管气的回收效率，避免排液管1430中压力不足而导致的上活塞1110无法及时归位的问题。
在本实施例或其他实施例中，所述活杆1212的外壁轴向布置有限位槽1212-1，所述活套1211的内壁设置有与所述限位槽1212-1相匹配的限位块1211-1，所述限位块1211-1位于所述限位槽1212-1中，限位槽1212-1能够对活杆1212的位置进行限定，避免活杆1212脱离活套1211而造成本装置无法回位损坏。
在本实施例或其他实施例中，所述排液缸1200上设置有变缸驱动器1230，所述变缸驱动器1230连接至压力传感器（图中未示出）上压力传感器设置于套管中；所述活套1211与所述活杆1212之间设置有变缸装置1240，所述变缸装置1240能够将所述活杆1212固定至所述活套1211上。
压力传感器实时监测套管中气体的压强，当压强在安全范围内时，活杆1212与活套1211相互固定并同时进行动作，此时套管气回收量与原油采集量的比值固定不变，处于正常工作的范围内；当压强较大达到或超过设定值时，变缸驱动器1230驱动变缸装置1240动作，使活杆1212脱离与活套1211的固定，实现上活塞1110的远距离移动，从而使气体压缩缸1100能够吸取更多的套管气，提高了套管气回收量与原油采集量的比值，从而快速实现套管气的回收降压，保持其在安全范围内，无需因套管气压力过高而释放多余套管气，提高回收效果，节约了能源，保护了环境。
在本实施例或其他实施例中，所述变缸驱动器1230为电磁铁，所述变缸装置1240为定位块1241，所述定位块1241沿径向滑动连接至所述活套1211内壁上，所述活杆1212的外侧壁设置有与所述定位块1241相配合的定位槽1244。当压力传感器检测到压力超出设定值，电磁铁动作吸引定位块1241，使定位块1241脱离与定位槽1244的固定，实现活杆1212的释放。
在本实施例或其他实施例中，所述活套1211的内壁设置有容纳槽1242，所述容纳槽1242中设置有顶紧弹簧1243，所述顶紧弹簧1243始终对所述定位块1241施加朝向所述活杆1212的推力，避免定位块1241因振动而脱离与定位槽1244的配合，提高活杆1212与活套1211之间的固定效果；该容纳槽1242为盲孔结构，能够使活套1211侧壁保持密封装置，避免高压原油外泄。
在本实施例或其他实施例中，所述变缸驱动器1230与所述排液缸1200内壁齐平，所述容纳槽1242朝向所述排液缸1200内壁凸出并紧贴所述排液缸1200内壁，容纳槽1242尽量贴近变缸驱动器1230，使电磁铁能够有效的吸引定位块1241，避免活杆1212与活套1211之间因存在原油或其他杂质影响电磁吸引力对定位块1241的吸引效果，提高本装置的可靠性。
在本实施例或其他实施例中，所述定位块1241的顶面设置有倾斜布置的滑坡1245，所述滑坡1245向上延伸至所述容纳槽1242中；所述活杆1212底部的四周设置有与所述滑坡1245相配合的倒角1212-2，所述倒角1212-2能够沿所述滑坡1245将所述定位块1241完全挤压至所述容纳槽1242中。当套管气的压力减小后，电磁铁失电，定位块1241会因顶紧弹簧1243而挤压至活杆1212外壁上，活杆1212在向下移动过程中，倒角1212-2能够挤开定位块1241继续向下移动，当移动至定位槽1244处定位块1241在顶紧弹簧1243的挤压下，使定位块1241重新插入定位槽1244中进行固定，等待下一次的动作。
在本实施例或其他实施例中，所述应急机构1300包括应急电机1310以及驱动辊组1320，所述驱动辊组1320中包括两根驱动辊1321，两根所述驱动辊1321通过齿轮1330相互连接，两个所述驱动辊1321夹紧所述连杆1120，所述应急电机1310驱动所述齿轮1330转动，当出现气锁现象等特殊情况时，本装置由于没有高压原油的驱动而不能够动作，启动应急机构1300，应急电机1310呈规律性的正反转，驱动辊组1320夹紧连杆1120并通过转动实现连杆1120的上下移动，进而带动上活塞1110的移动，在连杆1120上下移动过程中，上活塞1110带动活杆1212抽出活套1211，活杆1212移动至活套1211顶部时带动活套1211向上移动，为提高排气效率以及方便维修，可以将排液缸1200底部以及气体压缩缸1100顶部的手动阀门1401关闭；
在应急机构1300无需启动时，连杆1120推动驱动辊组1320跟随转动，无需启动应急电机1310做功，本设置能够使应急机构1300适应上活塞1110的不同移动距离，相较于传统的转盘和曲柄，更加适应本实施例中连杆1120的移动范围。
在本实施例或其他实施例中，所述驱动辊1321中间设置有凹槽1322，所述驱动辊1321通过所述凹槽1322夹紧所述连杆1120。凹槽1322能够对连杆1120的移动起到导向的作用，在抱紧连杆1120后能够更加可靠的对连杆1120起到驱动作用。
在本实施例或其他实施例中，所述进液管1410与所述排液管1430之间设置有泄压管1460，所述泄压管1460上设置有定压单流阀1461。当油压较高超过安全压力值后，高压原油顶开定压单流阀1461直接流向排液管1430进行泄压，提高本装置使用的安全性。
本装置在使用过程中，若套管气压力处于正产范围内，变缸驱动器1230不动作，活杆1212与活套1211在变缸装置1240的固定作用下相互固定并同时进行动作，此时套管气回收量与原油采集量的比值固定不变，处于正常工作的范围内；
当压强较大达到或超过设定值时，变缸驱动器1230驱动变缸装置1240动作，即变缸驱动器1230的电磁铁得电吸引定位块1241，定位块1241脱离定位槽1244，使活杆1212脱离与活套1211的固定，活杆1212在高压原油的推动下向上移出活套1211，同时推动上活塞1110的移动，当活杆1212被限位块1211-1阻挡后，活杆1212带动活套1211向上移动，直至活套1211移动至排液管1430上方实现排液，同时上活塞1110一直被向上推动，从而使气体压缩缸1100能够吸取更多的套管气，提高了套管气回收量与原油采集量的比值，从而快速实现套管气的回收降压，保持其在安全范围内，无需因套管气压力过高而释放多余套管气，提高回收效果，节约了能源，保护了环境；
当排液完成后，进液管1410中原油压力降低，排液管1430中原油压力较高，高压原油通过回液管1450进入气体压缩缸1100，挤压上活塞1110向下运动，同时挤压下活塞1210向下移动，使活杆1212进入到活套1211中并到达初始位置，上活塞1110的移动挤压气体压缩缸1100中的套管气，使之通过四通1440和排气管1422压入进液管1410中与原油的融合，实现套管气的回收。
根据本实施例，本套管气回收装置能够根据套管中气体的压力实现变缸，即实现套管气回收量与原油开采量之比产生改变，以适应不同套管气压力的不同回收量，大大提高了安全性。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种套管气回收装置，包括气体压缩缸以及排液缸，所述排液缸设置于所述气体压缩缸的底部并同轴布置，所述排液缸中的下活塞连接至所述气体压缩缸中的上活塞，所述排液缸底部连通至进液管，所述排液缸的近顶部连通至排液管；所述气体压缩缸的底部连接有四通，所述四通的两个端口分别通过单向阀连通至进气管以及排气管，所述上活塞顶部的连杆伸出所述气体压缩缸，所述气体压缩缸外部设置有应急机构，所述应急机构连接至所述连杆，所述气体压缩缸的近顶部设置有回液管，所述回液管连通至所述排液管，其特征在于，所述下活塞包括活套以及活杆，所述活杆滑动连接至所述活套中，所述活套与所述活杆之间设置有变缸装置，所述变缸装置能够将所述活杆固定至所述活套上，所述活套通过活塞方式连接至所述排液缸中，所述气体压缩缸的长度不小于所述活套与所述活杆的长度之和，仅有所述活杆固定至所述上活塞底部。
2.根据权利要求1所述的套管气回收装置，其特征在于，所述活杆的外壁轴向布置有限位槽，所述活套的内壁设置有与所述限位槽相匹配的限位块，所述限位块位于所述限位槽中。
3.根据权利要求2所述的套管气回收装置，其特征在于，所述排液缸上设置有变缸驱动器，所述变缸驱动器连接至压力传感器上。
4.根据权利要求3所述的套管气回收装置，其特征在于，所述变缸驱动器为电磁铁，所述变缸装置为定位块，所述定位块沿径向滑动连接至所述活套内壁上，所述活杆的外侧壁设置有与所述定位块相配合的定位槽。
5.根据权利要求4所述的套管气回收装置，其特征在于，所述活套的内壁设置有容纳槽，所述容纳槽中设置有顶紧弹簧，所述顶紧弹簧始终对所述定位块施加朝向所述活杆的推力。
6.根据权利要求5所述的套管气回收装置，其特征在于，所述变缸驱动器与所述排液缸内壁齐平，所述容纳槽朝向所述排液缸内壁凸出并紧贴所述排液缸内壁。
7.根据权利要求6所述的套管气回收装置，其特征在于，所述定位块的顶面设置有倾斜布置的滑坡，所述滑坡向上延伸至所述容纳槽中；所述活杆底部的四周设置有与所述滑坡相配合的倒角，所述倒角能够沿所述滑坡将所述定位块完全挤压至所述容纳槽中。
8.根据权利要求1所述的套管气回收装置，其特征在于，所述应急机构包括应急电机以及驱动辊组，所述驱动辊组中包括两根驱动辊，两根所述驱动辊通过齿轮相互连接，两个所述驱动辊夹紧所述连杆，所述应急电机驱动所述齿轮转动。
9.根据权利要求8所述的套管气回收装置，其特征在于，所述驱动辊中间设置有凹槽，所述驱动辊通过所述凹槽夹紧所述连杆。
10.根据权利要求9所述的套管气回收装置，其特征在于，所述进液管与所述排液管之间设置有泄压管，所述泄压管上设置有定压单流阀。
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