CN116066025A - 一种柱塞卡定器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然气柱塞排水采气技术领域，公开了一种柱塞卡定器，包括主体、定位组件、防砂组件以及密封件。其中主体设置有贯通腔，且主体的管壁上设置有第一通孔，第一通孔与贯通腔连通，第一通孔先将油管液体中较大的砂粒进行阻挡；通过定位组件能够将该柱塞卡定器与油管的内部固定；防砂组件设置于贯通腔中，油管中的液体通过第一通孔后经过防砂组件，防砂组件能够有效过滤液体中的砂粒，避免了柱塞与油管发生卡滞而影响生产；密封件设置于主体上，密封件能够密封主体和油管之间的防砂组件上方的间隙，以使油管中的液体必须通过第一通孔和防砂组件过滤后进入贯通腔中，以到达柱塞位置处。
Description
技术领域
本发明涉及天然气柱塞排水采气技术领域，尤其涉及一种柱塞卡定器。
背景技术
柱塞是一种能够在油管中自由运动的活塞。其能够在自重的作用下下落至井底，并在井底压力的作用下上行至井口。在柱塞上行过程中，柱塞举升位于其上方的液体，使这些液体通过井口的生产管道排出至井外。通过柱塞举升，能够排出油气井井底的积液，进而提高油气井的产量，且在油管中需要设置卡定器，卡定器用于承接柱塞，以限定柱塞最大下行深度。
现有技术中，使用柱塞卡定器的生产过程为：将柱塞卡定器与油管固定，并将带有柱塞卡定器的油管输送至井底，柱塞设置于油管中且下落至柱塞卡定器位置处，井底液体通过柱塞卡定器和油管之间的间隙以及柱塞与油管之间的间隙到达柱塞的上方，以使柱塞由于井底压力上移时能够将液体排出油管外。
但一些气井在生产过程中可能会出现砂粒，砂粒通过间隙能够进入到柱塞的运行空间内，长此以往，将会导致柱塞在油管中移动不顺畅而影响正常生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柱塞卡定器，能够有效防止砂粒进入柱塞运行空间内。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种柱塞卡定器，固定设置于油管中，包括：
主体，所述主体设置有贯通腔，且所述主体的管壁上设置有第一通孔，所述第一通孔与所述贯通腔连通；
定位组件，所述定位组件固定设置于所述主体上且能够封闭所述贯通腔的一端，所述定位组件能够与所述油管的内壁固定；
防砂组件，位于所述定位组件的上方，且所述防砂组件设置于所述贯通腔中，且所述防砂组件能够过滤通过所述第一通孔进入所述贯通腔中的液体；
密封件，所述密封件固定设置于所述主体上，且位于所述防砂组件的上方，所述密封件能够密封所述主体与所述油管之间的间隙。
作为优选，所述主体包括第一主体和第二主体，所述第一主体设置有第一贯通腔，且所述第一通孔与所述第一贯通腔连通，所述防砂组件位于所述第一贯通腔中，所述第一主体和所述第二主体相互固定连接，所述密封件固定设置于所述第二主体上，且所述第二主体设置有第二贯通腔，所述第一贯通腔与所述第二贯通腔相互连通构成所述贯通腔。
作为优选，所述柱塞卡定器还包括第一连接套和第二连接套，所述第一主体的一端通过所述第一连接套与所述第二主体固定连接，所述第一主体的另一端通过所述第二连接套与所述定位组件固定连接。
作为优选，所述防砂组件包括过滤层和中心管，所述中心管的管壁上设置有第二通孔，所述过滤层夹设于所述主体和所述中心管中间，且所述过滤层同时与所述第一通孔和所述第二通孔正对设置。
作为优选，所述过滤层为钢丝布过滤网。
作为优选，所述第一通孔设置有多个，多个所述第一通孔分为多组，每组所述第一通孔沿所述主体均呈螺旋分布。
作为优选，所述密封件为橡胶密封套，所述橡胶密封套套设于所述主体上，且所述橡胶密封套的外壁与所述油管的内壁抵接。
作为优选，所述柱塞卡定器还包括缓冲组件，所述缓冲组件与所述主体背离所述定位组件的一端连接，所述油管中还设置有柱塞，所述缓冲组件能够缓冲所述柱塞下降时的惯性力。
作为优选，所述缓冲组件包括缓冲主体、弹性件以及缓冲头，所述主体背离所述定位组件的一端固定设置有限位件，且所述限位件与所述主体之间具有滑动腔，所述缓冲主体的一侧滑动限位于所述滑动腔中，另一侧与所述缓冲头固定连接，所述弹性件套设于所述缓冲主体上，且夹设于所述缓冲头和所述限位件之间。
作为优选，所述定位组件包括定位件和移动头，所述移动头与所述主体固定连接，所述定位件包括两个定位臂，所述定位件相对所述移动头能够移动，且所述移动头能够使两个所述定位臂相背移动以抵接所述油管的内壁。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种柱塞卡定器，固定设置于油管中，以限制柱塞在油管中下降的深度。该柱塞卡定器包括主体、定位组件、防砂组件以及密封件。其中主体设置有贯通腔，且主体的管壁上设置有第一通孔，第一通孔与贯通腔连通，第一通孔先将油管液体中较大的砂粒进行阻挡；定位组件与主体固定连接，且封闭贯通腔的一端，通过定位组件能够将该柱塞卡定器与油管的内部固定；防砂组件设置于贯通腔中，油管中的液体通过第一通孔后经过防砂组件，防砂组件能够有效过滤液体中的砂粒，避免了柱塞与油管发生卡滞而影响生产；密封件设置于主体上，密封件能够密封主体和油管之间的防砂组件上方的间隙，以使油管中的液体必须通过第一通孔和防砂组件过滤后才能进入贯通腔中，以到达柱塞位置处。该柱塞卡定器能够有效防止油管的液体中的砂粒进入柱塞运行空间内，以保证正常生产。
附图说明
图1是本发明实施例所述的柱塞卡定器设置于油管中的结构示意图；
图2是本发明实施例所述的柱塞卡定器的结构示意图；
图3是图2中A处的结构放大图。
图中：
1-主体；11-第一主体；111-第一通孔；12-第二主体；121-限位件；
2-定位组件；21-定位件；22-移动头；
3-防砂组件；31-过滤层；32-中心管；321-第二通孔；
4-密封件；
5-第一连接套；
6-第二连接套；
7-缓冲组件；71-缓冲主体；72-弹性件；73-缓冲头；
100-油管；
200-柱塞。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
天然气井中积液使油气田开发后期很常见的问题，随着储层能量的消耗，产气流量不断降低，气体携液能力持续减弱，若不加以有效的排水措施最终会导致液体在井底沉积，严重时会造成气井寿命降低。
柱塞举升系统用于天然气井中，可以有效消除井底积液，减小对生产层的回压，防止水淹，从而延长天然气井的寿命。柱塞举升是利用天然气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体的滑脱效应，增加柱塞举升效率。
柱塞举升系统主要包括柱塞和柱塞卡定器，通过柱塞卡定器限制柱塞在油管中下降的最大深度，以达到稳定生产。
如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种柱塞卡定器，包括主体1、定位组件2、防砂组件3以及密封件4。其中，主体1设置有贯通腔，且主体1的管壁上设置有第一通孔111，第一通孔111与贯通腔连通，第一通孔111先将油管液体中较大砂粒进行阻挡；定位组件2与主体1固定连接，且封闭贯通腔的一端，通过定位组件2能够将该柱塞卡定器与油管100的内部固定；防砂组件3设置于贯通腔中，油管100中的液体通过第一通孔111后必须经防砂组件3才能进入贯通腔中，防砂组件3能够有效过滤液体中的砂粒，避免了柱塞200与油管100发生卡滞而影响生产；密封件4设置于主体1上，密封件4能够密封主体1和油管100之间的防砂组件3上方的间隙，以使油管100中的液体必须通过第一通孔111和防砂组件3过滤后才能进入贯通腔中，以到达柱塞200位置处。
该柱塞卡定器能够有效防止油管100的液体中的砂粒进入柱塞200运行空间内，以保证正常生产。
具体地，继续参照图1-图2，为了防止油管100中的柱塞200在下降时撞击柱塞卡定器时产生过大的撞击力，该柱塞卡定器还包括缓冲组件7，缓冲组件7设置于主体1背离定位组件2的一端，当柱塞200下降时，柱塞200首先与缓冲组件7接触，缓冲组件7能够缓冲柱塞200下降的惯性力，以提高该柱塞卡定器的使用寿命。
更为具体地，缓冲组件7包括缓冲主体711、弹性件72以及缓冲头73，主体1背离定位组件2的一端固定设置有限位件121，且限位件121与主体1之间具有滑动腔，缓冲主体711的一侧滑动限位于滑动腔中，另一侧与缓冲头73固定连接，以使缓冲主体711与缓冲头73构成一个整体在滑动腔中能够滑动；弹性件72套设于缓冲主体711上，且弹性件72的一端与缓冲头73抵接，另一端与限位件121抵接，弹性件72能够使缓冲头73具有朝向柱塞200方向上的作用力。当柱塞200下降与缓冲头73抵接时，柱塞200下降的惯性力与弹性件72向上的作用力相互抵消，以使该缓冲组件7能够缓冲柱塞200的惯性力。
在本实施例中，弹性件72为压缩弹簧。
具体地，继续参照图2，主体1包括第一主体11和第二主体12，第一主体11设置有第一贯通腔，且第一通孔111与第一贯通腔连通，防砂组件3设置于第一贯通腔中，第一主体11与第二主体12相互连接，密封件4固定设置于第二主体12上，且第二主体12设置有第二贯通腔，第一贯通腔和第二贯通腔相互连通构成贯通腔。通过将主体1分为第一主体11和第二主体12，防砂组件3和密封件4分别位于第一主体11和第二主体12上，使结构设计更加合理，对各个结构的维护更加方便。
更为具体地，为了更加方便各个部件之间的连接与拆卸，该柱塞卡定器还包括第一连接套5和第二连接套6，第一主体11的一端通过第一连接套5与第二主体12固定连接，第一主体11的另一端通过第二连接套6与定位组件2固定连接。可以理解的是，第一连接套5与第一主体11、第二主体12采用螺纹连接，第二连接套6与第一主体11和定位组件2采用螺纹连接，使得安装与拆卸更加方便。
具体地，继续参照图2，定位组件2包括定位件21和移动头22，移动头22与第一主体11固定连接，定位件21包括两个定位臂，定位件21相对移动头22能够移动，且移动头22能够使两个定位臂相背移动以抵接油管100的内壁，使该柱塞卡定器与油管100的内壁固定。
具体地，如图3所示，防砂组件3包括过滤层31和中心管32，中心管32的管壁上设置有第二通孔321，过滤层31夹设于第一主体11和中心管32之间，且过滤层31同时与第一通孔111和第二通孔321正对设置，以使油管100中的液体经过过滤层31在通过第二通孔321进入贯通腔中，以防止液体的砂粒进入柱塞200的运行空间内。可以理解的是，中心管32为过滤层31提供支撑力，使过滤层31能够贴近第一主体11的内壁和中心管32的外壁。
在本实施例中，过滤层31为钢丝布过滤网，钢丝布过滤网采用钢材制作而成，具有耐腐蚀和井筒内砂粒冲蚀，质量可靠。
优选地，继续参照图3，第一通孔111设置有多个，多个第一通孔111分为多组，每组第一通孔111第一主体11均螺旋分布，第一主体11上螺旋分布多组第一通孔111的强度大于其他形式分布第一通孔111，且螺旋分布有利于液体和气体顺利通过第一通孔111，使进气更加均匀。
进一步地，第一通孔111为椭圆形孔，椭圆形孔使液体和气体进入更加顺畅。
在本实施例中，第二通孔321设置有多个，多个第二通孔321使液体和气体通过中心管32的速度更快，生产效率更高。
优选地，密封件4为橡胶密封套，橡胶密封套套设于主体1上，且橡胶密封套的外壁与油管100的内壁抵接，使密封件4与油管100的内壁密封效果更好，且橡胶具有防腐蚀、耐热、耐寒等优点，能够适应多种恶劣环境。
在本实施例中，第一主体11上的第一通孔111以及防砂组件3根据天然气井中的出砂情况来设计。首先，预测分析天然气井的出砂情况，天然气井中出砂主要是压裂砂，根据压裂砂的密度和颗粒大小确定天然气井的临界携砂流速，结合柱塞200气举时天然气井的瞬时气量和临界携砂流速综合判断生产过程中是否出砂；然后，根据压裂砂的大小等参数进行第一通孔111和防砂组件3的设计，以实现有针对性的防砂，使防砂能力更强。在实际生产过程中，如发现柱塞200磨损严重或运行异常，则可对柱塞200进行更换，且定期清除油管100的内壁，以保障柱塞200平稳运行和正常生产。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柱塞卡定器，固定设置于油管(100)中，其特征在于，包括：
主体(1)，所述主体(1)设置有贯通腔，且所述主体(1)的管壁上设置有第一通孔(111)，所述第一通孔(111)与所述贯通腔连通；
定位组件(2)，所述定位组件(2)固定设置于所述主体(1)上且能够封闭所述贯通腔的一端，所述定位组件(2)能够与所述油管(100)的内壁固定；
防砂组件(3)，位于所述定位组件(2)的上方，且所述防砂组件(3)设置于所述贯通腔中，且所述防砂组件(3)能够过滤通过所述第一通孔(11)进入所述贯通腔中的液体；
密封件(4)，所述密封件(4)固定设置于所述主体(1)上，且位于所述防砂组件(3)的上方，所述密封件(4)能够密封所述主体(1)与所述油管(100)之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述主体(1)包括第一主体(11)和第二主体(12)，所述第一主体(11)设置有第一贯通腔，且所述第一通孔(111)与所述第一贯通腔连通，所述防砂组件(3)位于所述第一贯通腔中，所述第一主体(11)和所述第二主体(12)相互固定连接，所述密封件(4)固定设置于所述第二主体(12)上，且所述第二主体(12)设置有第二贯通腔，所述第一贯通腔与所述第二贯通腔相互连通构成所述贯通腔。
3.根据权利要求2所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述柱塞卡定器还包括第一连接套(5)和第二连接套(6)，所述第一主体(11)的一端通过所述第一连接套(5)与所述第二主体(12)固定连接，所述第一主体(11)的另一端通过所述第二连接套(6)与所述定位组件(2)固定连接。
4.根据权利要求1所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述防砂组件(3)包括过滤层(31)和中心管(32)，所述中心管(32)的管壁上设置有第二通孔(321)，所述过滤层(31)夹设于所述主体(1)和所述中心管(32)中间，且所述过滤层(31)同时与所述第一通孔(111)和所述第二通孔(321)正对设置。
5.根据权利要求4所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述过滤层(31)为钢丝布过滤网。
6.根据权利要求1所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述第一通孔(111)设置有多个，多个所述第一通孔(111)分为多组，每组所述第一通孔(111)沿所述主体(1)均呈螺旋分布。
7.根据权利要求1所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述密封件(4)为橡胶密封套，所述橡胶密封套套设于所述主体(1)上，且所述橡胶密封套的外壁与所述油管(100)的内壁抵接。
8.根据权利要求1所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述柱塞卡定器还包括缓冲组件(7)，所述缓冲组件(7)与所述主体(1)背离所述定位组件(2)的一端连接，所述油管(100)中还设置有柱塞(200)，所述缓冲组件(7)能够缓冲所述柱塞(200)下降时的惯性力。
9.根据权利要求8所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述缓冲组件(7)包括缓冲主体(71)、弹性件(72)以及缓冲头(73)，所述主体(1)背离所述定位组件(2)的一端固定设置有限位件(121)，且所述限位件(121)与所述主体(1)之间具有滑动腔，所述缓冲主体(71)的一侧滑动限位于所述滑动腔中，另一侧与所述缓冲头(73)固定连接，所述弹性件(71)套设于所述缓冲主体(71)上，且夹设于所述缓冲头(73)和所述限位件(121)之间。
10.根据权利要求1所述的柱塞卡定器，其特征在于，所述定位组件(2)包括定位件(21)和移动头(22)，所述移动头(22)与所述主体(1)固定连接，所述定位件(21)包括两个定位臂，所述定位件(21)相对所述移动头(22)能够移动，且所述移动头(22)能够使两个所述定位臂相背移动以抵接所述油管(100)的内壁。
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2021
- 2021-12-27 CN CN202111619292.3A patent/CN116066025B/zh active Active
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