CN114370258A - 一种单阀压差型排水采气柱塞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单阀压差型排水采气柱塞，用于石油天然气开采领域。其技术方案：由上行减漏系统、可调式分区系统和减震密封系统组成。上行减漏系统包括柱塞本体、回水槽、隔液板、连接柱；可调式分区系统包括隔板、支撑柱；减震密封系统包括密封环、环形凹槽、弹簧减震器。采用上行减漏系统的结构设计，降低了举升过程中的漏液量，提高了柱塞气举排水采气的效率，采用了可调式分区系统，可根据实际的需要安装不同的传感模块，完成柱塞井下运行状态的数据采集，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种可调式分区的单阀压差型排水采气柱塞，用于石油天然气开采领域。
背景技术
天然气作为一种安全、高效、环保的绿色能源，是我国以及世界能源不可或缺的主要组成部分，但是在天然气开采过程中，产水气井在生产一段时间后经常会遇到由于井底积液导致生产效率降低甚至停产的问题，柱塞气举排水采气技术是解决此类问题的常用手段。
传统柱塞气举排水采气技术存在举升过程中漏液严重,以及现有的智能柱塞虽然通过控制柱塞的直径改变等方法提高了柱塞与管道之间的密封性，在一定程度上减少了漏液，但是增加了结构的复杂性和忽略了智能柱塞中传感、控制以及电源等模块之间的相互干扰，不能满足石油天然气行业对天然气开采的高效、智能化的要求，亟待设计一种结构简单实用的减少漏液和相互干扰的柱塞。
发明内容
本发明的目的是：为了解决柱塞气举排水采气过程中，柱塞上行时柱塞和管道缝隙之间存在较大压差，造成漏液严重和智能柱塞各模块之间相互干扰影响工作效率和测量精度的问题，特提供一种包含上行减漏系统和可调式分区设计的单阀压差型排水采气柱塞，实现柱塞快速下行、举升过程密封性提升以及内部各模块相互干扰减小。
1、一种单阀压差型排水采气柱塞，其特征在于，包括上行减漏系统、可调式分区系统和减震密封系统，所述上行减漏系统包括柱塞本体、回水槽、隔液板、连接柱；所述可调式分区系统包括隔板、支撑柱；所述减震密封系统包括密封环A、密封环B、环形凹槽、弹簧减震器A、弹簧减震器B；柱塞整体可分为柱塞盖和柱塞本体两个部分，柱塞盖位于柱塞本体上方，柱塞盖和柱塞本体之间通过螺纹连接，柱塞盖和柱塞本体之间设有环形密封槽、密封环A和密封环B，环形密封槽由柱塞本体上端面的环形凹槽与柱塞盖下端面的环形凸起组成，密封环B位于环形凹槽内，密封环A在柱塞本体与柱塞盖螺纹连接处下方的端面上；可调式分区系统位于柱塞本体内部的空腔之中，可调式分区系统与柱塞本体的上下接触面分别设有弹簧减震器A和弹簧减震器B；弹簧减震器A和弹簧减震器B由垫片和弹簧组成，弹簧均匀分布在上下两个垫之间；回水槽均匀环绕在柱塞本体外部，连接柱六根纵向贯穿柱塞本体，隔液板通过连接柱与柱塞本体之间焊接连接在回水槽内部；柱塞外部的上行减漏系统在工作时与管道之间的缝隙形成一个环形的单向导通阀。
柱塞本体外侧均匀环绕着由回水槽和隔液板组成的回水结构，回水槽为U型结构，回水槽与柱塞本体呈一定角度，隔液板在回水槽内部，隔液板和柱塞本体之间的角度与回水槽的角度一致。
可调式分区系统包含隔板和支撑柱，隔板平行于柱塞横截面，隔板可将柱塞内部空间分割为上、下两个部分，相邻的两个隔之间为一个独立区间，支撑柱位于两块相邻的隔板之间并且垂直于隔板，每个独立的区间用来分类、安装不同种类的模块，每个独立区间的大小由隔板间支撑柱的长度调节，所需独立区间的数量通过增加或减少隔板的数量来调节，每个隔板上设有各独立区间相互通信的线孔。本发明的有益效果是：(1)本装置采用上行减漏系统的结构设计，降低了柱塞与管道之间漏液的流动速度，减小了柱塞上方被举升液体与缝隙中漏液的压力差，降低了举升过程中的漏液量，提高了柱塞气举排水采气的效率，达到了增加产量降低成本的目的；(2)本装置在柱塞的内部采用了可调式分区系统的设计方案，对不同特性的模块进行分类安装，减少了各个模块在井下工作时由于复杂的工作环境导致的相互影响，提高了测量精度和工作效率；(3)打破了传统柱塞功能单一的特点，本设计可根据实际的需要安装不同的传感模块，完成柱塞井下运行状态的数据采集，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的主体装配图。
图2是本发明上行减漏系统局部剖图。
图3是本发明立体结构示意图。
图中：1、柱塞本体，2、弹簧减震器A，3、上行减漏系统4、可调试分区系统，5、回水槽，6、线孔，7、隔液板，8、出液口，9、隔板，10、连接柱，11、入液口，12、密封环A，13、密封环B，14、环形凸起，15、打捞颈，16、柱塞头，17、柱塞盖，18、环形凹槽，19、环形密封槽，20、密封减震系统，21、弹簧减震器B，22、支撑柱，23、弹簧，24、垫片，25、管道；
具体实施方式
下面结合附图1,2,3对本发明作进一步说明。
柱塞气举排水采气的一个工作周期分为下行阶段和上行阶段两个部分：柱塞下行阶段，井上阀门关井复压，柱塞依靠自身重力下行到井下卡定装置的位置；柱塞上行阶段，开井气举，柱塞在举升气体和被举升液体之间形成“封隔”，柱塞在井下压力的作用下上行举升积液到井口处排出。
柱塞在管道25中工作时，设有上行减漏系统3的柱塞与管道25之间形成一个导通方向向上的单向导通阀。柱塞下行过程中，单向导通阀处于导通状态，柱塞快速下行到井下卡定装置处；柱塞上行过程中，漏液从进液口11进入回水槽5内，从出液口8出来，在柱塞出液口8与管道25之间形成与漏液流向相反的出液，单向导通阀处于不导通状态，对漏液产生阻碍，减小漏液流速，从而减少柱塞上方液体与漏液之间的压力差，进而减少漏液。
一个排水采气周期完成后，柱塞依靠自身重力再次下行，进入第二个工作周期。可调式分区系统4，用来分类安装、放置智能柱塞的传感模块、控制模块、存储模块、电源模块等，在柱塞下行和上行举升液体时，传感模块检测柱塞运行过程中的速度等数据，检测数据储存在存储模块内，柱塞出井后将数据导出。
可调式分区系统4的每个独立区间的大小由相邻隔板9之间支撑柱22的长度调节，所需独立区间的数量通过增加或减少隔板9的数量来调节，根据各个模块的特性采取分区安装，各独立空间通过隔板9上的线孔6相互通信。弹簧减震器A2和弹簧减震器B21安装在可调试分区系统4上下两端，在柱塞工作时起到缓冲作用，可调式分区系统4与柱塞本体1之间无固定连接，便于可调式分区系统4的调节。
Claims (3)
1.一种单阀压差型排水采气柱塞，其特征在于，包括上行减漏系统(3)、可调式分区系统(4)和减震密封系统(20)，所述上行减漏系统包括柱塞本体(1)、回水槽(5)、隔液板(7)、连接柱(10)；所述可调式分区系统包括隔板(9)、支撑柱(22)；所述减震密封系统(19)包括密封环A(12)、密封环B(13)、环形凹槽(18)、弹簧减震器A(2)、弹簧减震器B(21)；柱塞整体可分为柱塞盖(17)和柱塞本体(1)两个部分，柱塞盖(17)位于柱塞本体(1)上方，柱塞盖(17)和柱塞本体(1)之间通过螺纹连接，柱塞盖(17)和柱塞本体(1)之间设有环形密封槽(19)、密封环A(12)和密封环B(13)，环形密封槽(19)由柱塞本体(1)上端面的环形凹槽(18)与柱塞盖(17)下端面的环形凸起(14)组成，密封环B(13)位于环形凹槽(18)内，密封环A(12)在柱塞本体(1)与柱塞盖(17)螺纹连接处下方的端面上；可调式分区系统(4)位于柱塞本体(1)内部的空腔之中，可调式分区系统(4)与柱塞本体(1)的上下接触面分别设有弹簧减震器A(2)和弹簧减震器B(21)；弹簧减震器A(2)和弹簧减震器B(21)由垫片(24)和弹簧(23)组成，弹簧(3)均匀分布在上下两个垫片(24)之间；回水槽(5)均匀环绕在柱塞本体(1)外部，连接柱(10)六根纵向贯穿柱塞本体(1)，隔液板(7)通过连接柱(10)与柱塞本体(1)之间焊接连接在回水槽(5)内部；柱塞外部的上行减漏系统(3)在工作时与管道(25)之间的缝隙形成一个环形的单向导通阀。
2.根据权利要求1所述上行减漏系统(3)，其特征在于：所述柱塞本体(1)外侧均匀环绕着由回水槽(5)和隔液板(7)组成的回水结构，回水槽(5)为U型结构，回水槽(5)与柱塞本体(1)呈一定角度，隔液板(7)在回水槽(5)内部，隔液板(7)和柱塞本体(1)之间的角度与回水槽(5)的角度一致。
3.根据权利要求1所述的可调式分区系统(4)，其特征在于：所述可调式分区系统(4)包含隔板(9)和支撑柱(22)，隔板(9)平行于柱塞横截面，隔板(9)可将柱塞内部空间分割为上、下两个部分，相邻的两个隔板(9)之间为一个独立区间，支撑柱(22)位于两块相邻的隔板(9)之间并且垂直于隔板(9)，每个独立的区间用来分类、安装智能柱塞的传感、控制、存储、电源等不同类别和不同特性的模块，每个独立区间的大小由隔板(9)间支撑柱(22)的长度调节，所需独立区间的数量通过增加或减少隔板(9)的数量来调节，每个隔板(9)上设有各独立区间相互通信的线孔(6)。
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