CN113719259A - 一种气举智能助力柱塞 - Google Patents

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Abstract

一种气举智能助力柱塞，柱塞短节下端设置有助力运动短节，所述助力运动短节为上接头内设置有止推套筒、外通过承压套筒连接有下接头，下接头下端设置有下卡位器，下接头内设置有电机，电机的动力输出端上连接有传动轴，传动轴与下接头之间设置有第一轴承，传动轴上设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮上啮合有两组结构相同呈对称分布的从动助力机构，从动助力机构为连接轴的一端设置有与主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮，连接轴上设置有爬行棘轮，连接轴的另一端与承压套筒之间设置有第二轴承，承压套筒上爬行棘轮所对位置加工有通槽露出爬行棘轮的轮齿。本发明针对老井产能不足，地层压力低的特点，进行助力气举排液，将为气井生产安全提供更好的保障。

Description

一种气举智能助力柱塞
技术领域
本发明属于从井中开采油、气、水、可溶解或可熔化物质或者矿物质的设备，具体涉及一种气举排液过程中的智能助力柱塞。
背景技术
针对气井井下地层出液影响气体开采问题，目前普遍采用柱塞式气举装置进行间歇式气举排液。其特点是在井下的管柱上安装气举阀，通过控制气举阀的开关，推动柱塞往复运行，将井内的积液带动地面上来，解除积液对气井生产的影响。但是，柱塞作业时与油管内壁必存在一定的环空间隙，使得柱塞举液中发生漏失现象，仅增大柱塞外径使得柱塞密封性能提高，而与管壁接触摩擦力增大，会导致柱塞上行过程气体压力不足、气举排液失效；同时井底由于开采周期长压力衰减严重，也导致缺少足够气体压力推动柱塞向井口运动，使气举排液失效。因此，需要一种在气举压力不足时，能够推动液体向井口运动的柱塞装置进行排液生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、操作简单、工作效率高的气举智能助力柱塞。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种气举智能助力柱塞，柱塞短节下端设置有助力运动短节，所述助力运动短节为上接头内设置有止推套筒、外通过承压套筒连接有下接头，下接头下端设置有下卡位器，下接头内设置有电机，电机的动力输出端上连接有传动轴，传动轴与下接头之间设置有第一轴承，传动轴上设置有主动锥齿轮，主动锥齿轮上啮合有两组结构相同且呈对称分布的从动助力机构，所述从动助力机构为连接轴的一端设置有与主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮，连接轴上设置有爬行棘轮，连接轴的另一端与承压套筒之间设置有第二轴承，承压套筒上爬行棘轮所对应位置加工有通槽露出爬行棘轮的轮齿。
作为一种优选的技术方案，所述的柱塞短节为：推拉筒下端与上接头相连，推拉筒上至下而上依次套设有橡胶扩张筒、连接筒、上卡位器，上卡位器与连接筒之间设置有橡胶刮板，推拉筒的端部通过螺柱连接有螺纹锥头，螺纹锥头最大外径大于推拉筒的端部直径。
作为一种优选的技术方案，所述的推拉筒与连接筒之间添加有密封填料。
作为一种优选的技术方案，所述的上卡位器和推拉筒之间有环空间隙。
作为一种优选的技术方案，所述的爬行棘轮的轮齿为锯齿形。
本发明的有益效果如下：
本发明的柱塞短节下端设置有助力运动短节，在柱塞短节上行过程中，利用电机驱动爬行棘轮压紧套管进行快速爬行，在柱塞短节上下压差小于柱塞重力和上端流体重力时，可以提供额外推力，辅助柱塞向井口运动，同时柱塞短节通过推拉圆筒、橡胶刮板和橡胶扩张筒使柱塞在推拉圆筒受到助力运动短节助力时，挤压橡胶扩张筒伸出接触油管内壁密封柱塞短节上部流体，实现了柱塞短节与油管内壁的充分密封，减少了柱塞短节举升的漏失量；在柱塞短节下落时，推拉筒下端助力运动短节助力消失，橡胶扩张筒收缩，柱塞与油管内壁间环空间隙增大，实现了柱塞的快速下行；本发明利用电机驱动爬行棘轮提供柱塞短节上行过程的爬行力，可防止柱塞短节举升过程中气举压力因井底压力衰减而不足以推动液体向井口运动，实现排液生产；本发明通过柱塞短节和助力运动短节的联合工作，既提高柱塞密封性能，也可以防止因柱塞与油管内壁的充分接触、外壁摩擦力增大而气举压力不足发生失效，实现气井排液采气高效生产。
本发明针对老井产能不足，地层压力低的特点，进行助力气举排液。因此，本发明的成功应用将为气井生产安全提供更好的保障。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中：螺纹锥头1；螺柱2；上卡位器3；橡胶刮板4；连接筒5；橡胶扩张筒6；推拉筒7；上接头8；承压套筒9；止推套筒10；主动锥齿轮11；连接轴12；从动锥齿轮13；第二轴承14；爬行棘轮15；第一轴承16；传动轴17；联轴器18；电机19；下接头20；下卡位器21；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施方式。
在图1中，本实施例的一种气举智能助力柱塞为柱塞短节下端连接有助力运动短节，助力运动短节用于提供柱塞短节上行过程的爬行力，柱塞短节由螺纹锥头1、螺柱2、上卡位器3、橡胶刮板4、连接筒5、橡胶扩张筒6、推拉筒7连接构成，推拉筒7上至下而上依次套装有橡胶扩张筒6、连接筒5、上卡位器3，推拉筒7与连接筒5之间添加有密封填料，上卡位器3与连接筒5之间安装有橡胶刮板4，上卡位器3与连接筒5通过螺纹固定相联使上卡位器3与推拉筒7之间有环空间隙，同时将橡胶刮板4卡紧，防止橡胶刮板4轴向和径向窜动，推拉筒7的端部设通过螺柱2连接有螺纹锥头1，螺纹锥头1最大外径大于推拉筒7的端部直径，在推拉筒7受到助力运动短节推动时，带动螺纹锥头1和螺柱2一起轴向运动，同时挤压橡胶扩张筒6沿径向伸出接触油管壁，在下落时，推拉筒7下端助力运动短节轴向力消失，受到螺纹锥头1的限位，推拉筒7恢复原位，助力运动短节由上接头8、承压套筒9、止推套筒10、主动锥齿轮11、连接轴12、从动锥齿轮13、第二深沟球轴承14、爬行棘轮15、第一深沟球轴承16、传动轴17、联轴器18、直流电机19、下接头20、下卡位器21连接构成，上接头8上端与推拉筒7的下端通过螺纹紧固相联，上接头8内部通过螺纹固定安装有止推套筒10、外部通过螺纹固定连接有承压套筒9，承压套筒9的下端通过螺纹固定连接有下接头20，下接头20下端通过螺纹固定连接有下卡位器21，下接头20内通过螺纹紧固连接件固定安装有电机19，电机19的动力输出端上通过联轴器18固定连接有传动轴17，传动轴17与下接头20之间安装有第一轴承16，传动轴17的端部固定安装有主动锥齿轮11，主动锥齿轮11与传动轴17同轴，主动锥齿轮11上啮合有两组结构相同且呈对称分布的从动助力机构，从动助力机构为连接轴12的一端固定安装有与主动锥齿轮11相啮合的从动锥齿轮13，连接轴12上固定安装有爬行棘轮15，爬行棘轮15的轮齿为锯齿形，连接轴12的另一端与承压套筒9之间安装有第二轴承14，第二轴承14通过承压套筒9上的台肩限位，承压套筒9的筒壁上爬行棘轮15所对应位置加工有通槽，棘轮15的轮齿通过通槽露出承压套筒9进行爬行。工作时电机19轴旋转带动传动轴17与主动锥齿轮11旋转，主动锥齿轮11与从动锥齿轮13啮合同步转动，带动两组爬行棘轮15同步旋转，使爬行棘轮15咬入油管壁，利用爬行棘轮15端面锯齿状特殊结构与油管壁间的摩擦力提供爬行动力，实现柱塞助力运动。

Claims (5)

1.一种气举智能助力柱塞，其特征在于：柱塞短节下端设置有助力运动短节，所述助力运动短节为上接头(8)内设置有止推套筒(10)、外通过承压套筒(9)连接有下接头(20)，下接头(20)下端设置有下卡位器(21)，下接头(20)内设置有电机(19)，电机(19)的动力输出端上连接有传动轴(17)，传动轴(17)与下接头(20)之间设置有第一轴承(16)，传动轴(17)上设置有主动锥齿轮(11)，主动锥齿轮(11)上啮合有两组结构相同且呈对称分布的从动助力机构，所述从动助力机构为连接轴(12)的一端设置有与主动锥齿轮(11)相啮合的从动锥齿轮(13)，连接轴(12)上设置有爬行棘轮(15)，连接轴(12)的另一端与承压套筒(9)之间设置有第二轴承(14)，承压套筒(9)上爬行棘轮(15)所对应位置加工有通槽露出爬行棘轮(15)的轮齿。
2.根据权利要求1所述的气举智能助力柱塞，其特征在于所述的柱塞短节为：推拉筒(7)下端与上接头(8)相连，推拉筒(7)上至下而上依次套设有橡胶扩张筒(6)、连接筒(5)、上卡位器(3)，上卡位器(3)与连接筒(5)之间设置有橡胶刮板(4)，推拉筒(7)的端部通过螺柱(2)连接有螺纹锥头(1)，螺纹锥头(1)最大外径大于推拉筒(7)的端部直径。
3.根据权利要求2所述的气举智能助力柱塞，其特征在于所述的推拉筒(7)与连接筒(5)之间添加有密封填料。
4.根据权利要求2所述的气举智能助力柱塞，其特征在于：所述的上卡位器(3)和推拉筒(7)之间有环空间隙。
5.根据权利要求1所述的气举智能助力柱塞，其特征在于所述的爬行棘轮(15)的轮齿为锯齿形。
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