CN116146468B - 一种无杆柱塞排水采气泵 - Google Patents
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Abstract
一种无杆柱塞排水采气泵。本发明的上泵筒总成上端与中心管固定连接，中心管内孔与采气泵内的内通道连通；采气泵主体与外泵筒之间的环空为外通道；上泵筒总成、下固定总成轴向固定；采气泵工作过程中，通过交替向内通道或外通道加压，活动总成的上柱塞沿上泵筒总成的上泵筒往复运动，固定安装在上柱塞下端的下泵筒沿下固定总成的下柱塞往复运动，使采气泵的上柱塞与下柱塞之间的工作腔容积发生变化完成吸液、排液。其有益效果是，结构设计合理，能满足不同斜度井况的开采需求；不使用抽油杆，避免抽油杆偏磨的发生，有效减少检泵作业次数，降低维修费用；可有效减少采气泵砂卡、腐蚀的发生，延长检泵周期，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种柱塞泵，尤其是涉及一种无杆柱塞排水采气泵，属于煤层气开发技术领域。
背景技术
目前，煤层气田开发中应用有杆泵排水采气是机械采气方法中最主要的方法之一。随着煤层气田开发进入中期阶段，定向井及水平井的数量逐年增加，甚至90°水平井数量也在增多，在生产过程中，有杆泵在大斜度井出现了不适应性，故障频发，如抽油杆断脱、偏磨等，导致煤层气生产受到严重影响，增加煤层气开发作业中的修井费用，不利于节能环保。
发明内容
为了克服现有煤层气开采过程中有杆泵存在的在大斜度井、水平井的不适应性，抽油杆断脱、偏磨故障频发，煤层气生产受到严重影响，增加煤层气开发作业中的修井费用，不利于节能环保的不足，本发明提供一种无杆柱塞排水采气泵。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无杆柱塞排水采气泵，包括外泵筒、泵筒、游动阀、固定阀，位于外泵筒内的采气泵主体包括上泵筒总成、活动总成、下固定总成，上泵筒总成上端通过双通道主体与中心管密封连接，中心管内孔与采气泵内的内通道连通；采气泵主体与外泵筒之间的环空为外通道。
所述上泵筒总成、下固定总成轴向固定；采气泵工作过程中，通过交替向内通道或外通道加压，活动总成的上柱塞沿上泵筒总成的上泵筒往复运动，固定安装在上柱塞下端的下泵筒沿下固定总成的下柱塞往复运动，使采气泵的上柱塞与下柱塞之间的工作腔容积发生变化完成吸液、排液。
所述上泵筒总成的上泵筒上端依次安装有双通道主体、中心管密封装置。
所述活动总成的自洗井减震装置、壳体、游动阀、上柱塞、下泵筒由上至下依次固定连接，所述游动阀为弹簧式强闭结构，所述壳体设置有径向通道。
所述自洗井减震装置包括导向套、顶帽、活动接头、弹簧，阶梯轴状的活动接头的小轴径端通过导向套端部的孔伸出与顶帽固定连接，另一端位于导向套内弹簧的上方；所述导向套的下端与壳体固定连接，弹簧下端坐落在壳体上端的凹槽内。
所述下固定总成的下柱塞、固定阀、拉管、底部接箍由上至下依次固定连接，固定阀为弹簧式强闭结构；底部接箍通过内螺纹与拉管固定连接，底部接箍通过外螺纹与外泵筒固定连接。
所述下柱塞的上端安装有防气锁的下柱塞阀。
所述中心管密封装置的皮碗支承芯轴安装在双通道主体内，皮碗支承芯轴与双通道主体之间的径向环空内由上至下依次安装有皮碗座圈组件、皮碗、压帽；皮碗支承芯轴的上端通过中心管接箍与中心管连接。
进一步，所述皮碗座圈组件的数量为2个以上。
本发明的有益效果是，结构设计合理，彻底解决了因抽油杆断脱、偏磨对煤层气生产的影响，能够满足不同斜度井况的开采需求；不使用抽油杆，避免抽油杆偏磨的发生，有效减少检泵作业次数，降低维修费用；通过无杆柱塞排水采气泵的自洗井功能、防腐减震装置、阀球阀座弹簧式强闭装置可有效减少地下泵砂卡、腐蚀的发生，延长检泵周期，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明无杆柱塞排水采气泵的结构示意图。
图中：1.油管接箍，2.变径接箍，3.皮碗支承芯轴，4.皮碗，5.座圈，6.压帽，7.双通道主体，8.双通道接箍，9.外泵筒，10.上泵筒，11.顶帽，12.活动接头，13.导向套，14.弹簧，15.壳体，16.槽孔，17.阀座，18.阀球，19.阀罩，20.下柱塞阀，21.上柱塞，22.下泵筒，23.内通道，24.下柱塞，25.外通道，29.拉管，30.防撞块，31.底部接箍，100.上泵筒总成，101.中心管密封装置，200.活动总成，201.自洗井减震装置，202.游动阀，300.下固定总成，301.固定阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“垂直”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“密封”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是直接相连，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。密封可以是油封密封，也可以是盘根密封或其他密封形式。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。
参见附图1。本发明一种无杆柱塞排水采气泵，包括外泵筒9、游动阀202、固定阀301、泵筒，外泵筒9的上端通过油管接箍1与油管连接。位于所述外泵筒9内的采气泵主体包括上泵筒总成100、活动总成200、下固定总成300，上泵筒总成100上端通过变径接箍2与中心管(图中未示出)固定连接，中心管内孔与采气泵的内通道23连通；采气泵主体与外泵筒9之间的环空为外通道25。
所述上泵筒总成100、下固定总成300轴向固定；采气泵工作过程中，通过交替向内通道23或外通道25加压，活动总成200的上柱塞21沿上泵筒总成100的上泵筒10往复运动，固定安装在上柱塞21下端的下泵筒22沿下固定总成300的下柱塞24往复运动，使采气泵的上柱塞21与下柱塞24之间的工作腔容积发生变化完成吸液、排液。
所述上泵筒总成100的上泵筒10上端依次安装有双通道主体7、中心管密封装置101，双通道主体7通过双通道接箍8与上泵筒10固定连接。
所述中心管密封装置101包括皮碗支承芯轴3、皮碗4、座圈5、压帽6，所述皮碗支承芯轴3安装在双通道主体7内，皮碗支承芯轴3与双通道主体7之间有环空，皮碗支承芯轴3与双通道主体7之间的径向环空内由上至下依次安装有皮碗4和座圈5的组件、皮碗4、压帽6；皮碗支承芯轴3的上端通过中心管接箍2与中心管连接。优选的，所述皮碗4和座圈5组件的数量为2个以上。中心管与采气泵的连接采用皮碗(材质为尼龙)密封的插入坐封结构设计，密封性能好，大大提高了采气泵与中心管密封的可靠性。
所述活动总成200包括自洗井装置201、壳体15、游动阀202、上柱塞21、下泵筒22，且由上至下依次固定连接。所述游动阀202为弹簧式强闭结构(弹簧闭式阀罩)；所述壳体15设置有径向内通道；所述下泵筒21设置有径向槽孔16，径向槽孔16靠近下泵筒21的下端部。
所述自洗井减震装置201包括导向套13、顶帽11、活动接头12、弹簧14，阶梯轴状的活动接头12的小轴径端通过导向套13端部的孔伸出与顶帽11固定连接，另一端位于导向套13内弹簧14的上方；所述导向套13的下端与壳体15固定连接，弹簧14下端坐落在壳体15上端的凹槽内。
当产出液中包含煤粉和其他杂质，长期使用后的游动阀202阀球与阀座的密封面会附着较多粘性杂质致使游动阀202密封不严甚至失效。洗井作业时，只需向外通道25注入足够压力，使活动总成200运行至上死点，此时下泵筒22下端的径向槽孔16将运动到活动总成200与下固定总成300中间腔体空间位置，实现内部腔体与外泵筒环空的连通，从而达到清洗游动阀的洗井目的。由于自洗井减震装置201安装有减震弹簧装置，当外通道25注压洗井时，能够有效减小上柱塞与泵顶部之间的撞击力。
所述下固定总成300的下柱塞24、固定阀301、拉管29、底部接箍31由上至下依次固定连接，固定阀301为弹簧式强闭结构；底部接箍31通过内螺纹与拉管29固定连接，底部接箍31通过外螺纹与外泵筒9的下端固定连接。优选的，在底部接箍31的上端与拉管29之间安装有防撞块30。
所述游动阀202和固定阀301均为弹簧式强闭结构，包括阀座、阀罩、阀球、顶杆、弹簧，阀座与阀罩固定连接，阀球坐在阀座上，阀球上方依次设置的顶杆、弹簧为与阀罩内。
进一步，在所述下柱塞24的上端安装有下柱塞阀20，下柱塞阀20由阀座17、阀球18、阀罩19组成，有效防止在工作过程中采气泵发生气锁现象。
本发明无杆柱塞排水采气泵上泵筒总成100的双通道主体7与上泵筒10连接，上泵筒10为正悬挂。上泵筒10与活动总成200的上柱塞21、活动总成200的下泵筒22与下固定总成300的下柱塞24形成两个密封抽汲系统，实现采气泵上冲程的井底吸液和下冲程的顶部排液过程。
本发明的工作原理是，
通过外通道25注入压力时(外通道25压力大于内通道23压力)，外通道25中的液体通过双通道主体7的外侧通道进入至采气泵内部环形空间，对其活动总成200产生向上推力，活动总成200上行，此时游动阀会因为压力变化而关闭，从而达到上行排液的目的；同时在活动总成200上行过程中，由于工作腔容积体积变大，压力减小，下固定总成300的固定阀会打开并完成吸液过程。
通过内通道23注入压力时(内通道23压力大于外通道25压力)，内通道23中的液体通过双通道主体7的中心通道进入至采气泵上泵筒内部空间，对其活动总成200产生向下推力，活动总成200下行；此时活动总成200与下固定总成300中间工作腔容积减小，压力增大，游动阀开启，从而实现将液体由工作腔排到上泵筒内部空间。
应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。
Claims (6)
1.一种无杆柱塞排水采气泵，包括外泵筒、泵筒、游动阀、固定阀，其特征是：
位于外泵筒内的采气泵主体包括上泵筒总成、活动总成、下固定总成，上泵筒总成上端通过双通道主体与中心管密封连接，中心管内孔与采气泵内的内通道连通；采气泵主体与外泵筒之间的环空为外通道；
所述上泵筒总成、下固定总成轴向固定；采气泵工作过程中，通过交替向内通道或外通道加压，活动总成的上柱塞沿上泵筒总成的上泵筒往复运动，固定安装在上柱塞下端的下泵筒沿下固定总成的下柱塞往复运动，使采气泵的上柱塞与下柱塞之间的工作腔容积发生变化完成吸液、排液；
所述活动总成的自洗井减震装置、壳体、游动阀、上柱塞、下泵筒由上至下依次固定连接；
所述自洗井减震装置包括导向套、顶帽、活动接头、弹簧，阶梯轴状的活动接头的小轴径端通过导向套端部的孔伸出与顶帽固定连接，另一端位于导向套内弹簧的上方；所述导向套的下端与壳体固定连接，弹簧下端坐落在壳体上端的凹槽内；
所述下柱塞的上端安装有防气锁的下柱塞阀。
2.根据权利要求1所述无杆柱塞排水采气泵，其特征是：所述上泵筒总成的上泵筒上端依次安装有双通道主体、中心管密封装置。
3.根据权利要求2所述无杆柱塞排水采气泵，其特征是：所述游动阀为弹簧式强闭结构，所述壳体设置有径向通道。
4.根据权利要求3所述无杆柱塞排水采气泵，其特征是：所述下固定总成的下柱塞、固定阀、拉管、底部接箍由上至下依次固定连接，固定阀为弹簧式强闭结构；底部接箍通过内螺纹与拉管固定连接，底部接箍通过外螺纹与外泵筒固定连接。
5.根据权利要求2所述无杆柱塞排水采气泵，其特征是：所述中心管密封装置的皮碗支承芯轴安装在双通道主体内，皮碗支承芯轴与双通道主体之间的径向环空内由上至下依次安装有皮碗座圈组件、皮碗、压帽；皮碗支承芯轴的上端通过中心管接箍与中心管连接。
6.根据权利要求5所述无杆柱塞排水采气泵，其特征是：所述皮碗座圈组件的数量为2个以上。
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