CN206111150U - 一种可变径排水采气柱塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变径排水采气柱塞，包括柱塞筒和阀芯，所述柱塞筒的内腔内设有与阀芯进行配合的阀座，所述柱塞筒的外周设有至少一组变径机构，所述变径机构的外径大于柱塞筒的外径，该变径机构包括多块变径块，这些变径块以周向间隔方式、弹性嵌装在柱塞筒外周的变径槽内。本实用新型在满足密封技术要求的前提下，通过变径机构使直径能够在一定范围内灵活变化，具有可调性，其既能适宜在一般气井的、内壁相对光滑的油气管内运行，亦能适宜在包括产凝析油气井在内的、内壁不光滑的油气管内运行，因而，本实用新型具有结构简单、维护方便、通用性好、使用灵活、稳定性好、可靠性高、实用性强等特点。

Description

一种可变径排水采气柱塞

技术领域

本实用新型涉及排水采气柱塞，具体是一种可变径排水采气柱塞。

背景技术

在气井的开采生产作业中，井内积液是制约气井正常生产的主要因素。为了解决井内积液过多或产水、使气井恢复正常生产，排水采气是气井开采生产作业中的一项重要技术措施，而排水采气的主要技术手段体现为泡沫排水和柱塞气举。

柱塞气举是利用气井自身的能量来携液的人工举升工艺，具体的：在油气管内设置一个与之相配、且在外力作用下能够在油气管内实现上、下自由活动的柱体活塞，以柱体活塞在井筒内的一定积液深度下形成固体的密封界面，随着气井能量的聚集，将柱体活塞和上部的液体一并举升至井口，以此排出一定的液体并减少所举升液体的滑脱量，提高气井的举升、生产效率。

目前，无论是市面上公开的产品也好、还是资料公开的技术信息也好，绝大部分都是直径特定的柱体活塞，即这些柱体活塞针对与之相匹配的油气管内径而设计，其直径是特定的、不可变化的。此类技术在一般的气井开采作业中是完全能够满足技术要求的，然而当其应用于产凝析油气井开采作业时，无法获得理想的技术效果，这是因为：产凝析油的气井随着产出流体温度压力的降低，在油气管的内壁容易结蜡，结蜡的油气管内壁容易被其它脏物聚结，这就导致油气管内壁表面的光滑性差，导致往复运行于油气管内的柱体活塞的运行效率低，严重时会出现卡死现象，进而使得柱塞气举工艺无法发挥其理想的技术效果，稳定性、可靠性和实用性差。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述现有技术不足，提供一种能够满足油气管内壁复杂状况使用要求的可变径排水采气柱塞。

本实用新型所采用的技术方案是：一种可变径排水采气柱塞，包括柱塞筒和阀芯，所述柱塞筒的内腔内设有与阀芯进行配合的阀座，所述柱塞筒的外周设有至少一组变径机构，所述变径机构的外径大于柱塞筒的外径，该变径机构包括多块变径块，这些变径块以周向间隔方式、弹性嵌装在柱塞筒外周的变径槽内。

作为优选方案，所述变径机构的变径块轴向两端的外沿为斜面结构。进一步的，所述变径块的外沿斜面以柱塞筒的径向平面为基准倾斜15～75°。

作为优选方案，所述变径机构的变径块以止口定位和/或压板锁扣的方式径向嵌装在柱塞筒外周的对应变径槽内。

作为优选方案，所述变径机构的变径块通过复位弹簧径向嵌装在柱塞筒外周的对应变径槽内。进一步的，所述变径块为高分子的弹性体。

作为优选方案，所述阀芯为钢球；所述柱塞筒内腔内的阀座为径向收缩的、具有锥形面的弹片，所述弹片的锥形面分布在弹片的上、下两侧。进一步的，所述柱塞筒内腔内的阀座处在内腔的底端处。所述弹片为径向布置于柱塞筒内腔内的V型弹片。所述阀座上方的柱塞筒内腔直径小于钢球的直径。

本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型在满足密封技术要求的前提下，通过变径机构使直径能够在一定范围内灵活变化，具有可调性，其既能适宜在一般气井的、内壁相对光滑的油气管内运行，亦能适宜在包括产凝析油气井在内的、内壁不光滑的油气管内运行，因而，本实用新型具有结构简单、维护方便、通用性好、使用灵活、稳定性好、可靠性高、实用性强等特点；

2. 本实用新型阀芯与阀座的结构设计，巧妙地将分体式柱塞的功能融合进来，从而大大的减小了柱塞下行的阻力，缩短了柱塞在油气管内的运行周期，进一步可靠地提高了运行效率，能够在不关井的状态下实现可连续性的排水采气，作业高效，经济性好。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是图1中变径机构在柱塞筒上嵌装结构的放大图。

图3是图1中阀芯与阀座配合结构的放大图。

图中代号含义：1—柱塞筒；11—内腔；12—打捞头；13—变径槽；14—锁定止口；15—阀座；2—变径机构；21—变径块；22—复位弹簧；3—钢球。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2和图3所示，本实用新型为直径可变化的、排水采气作业用的柱塞，其包括柱塞筒1、与之相配合的阀芯以及径向嵌装在柱塞筒1上的变径机构2，现详述如下。

柱塞筒1为中空的筒状结构，具有内腔11。柱塞筒1的上端外部具有打捞头12。柱塞筒1的中部外周设有两组变径槽13，这两组变径槽13以柱塞筒1的轴向方向由上而下顺序设置；每组变径槽13为多个，它们以间隔排布方式周向均布在柱塞筒1的同一圆周上，每个变径槽13的深度应当在容纳得下下述变径机构2的变径块21后、具有一定的变形空间，每个变径槽13的上、下两端分别具有带内折弯边的锁定止口14，具体的，锁定止口14呈倒扣的L型结构，当然前述锁定止口14也可以采用压板锁扣代替，即在变径槽的两端分别通过紧固螺钉连接、能够延伸变径槽内的压板即可。柱塞筒1的内腔11底端处设有与阀芯进行配合的阀座15，阀座15所在内腔11的直径略大于内腔11其它部分的直径（即内腔11的底端处为下小、上大的台阶结构或锥体结构），具体的，要求阀座15上方的内腔11直径小于阀芯-下述钢球3的直径，这样才能对阀芯的上行进行限位、并实现内腔11内部的密封；前述阀座15主要由布置于柱塞筒1内腔底端处的、能够径向收缩的、具有锥形面的多片弹片组成，这些弹片以间隔方式均布在内腔的同一圆周上；每片弹片的锥形面分布在弹片的上、下两侧，优选V型弹片，弹片的锥形面以内腔11的径向平面为基准倾斜15～75°，例如15°、30°、45°、65°或75等，通常在45°以上。

上述两组变径槽13在柱塞筒1的轴向上呈周向交错布置，即上组变径槽对应想下组变径槽的间隔空隙处，下组变径槽对应在上组变径槽的间隔空隙处。

变径机构2为两组，每组变径机构2对应上述柱塞筒1上的一组变径槽13。

每组变径机构2主要由多块变径块21和多个复位弹簧22组成。每块变径块21为弹性体，其采用耐磨的、高强度的高分子材料（例如聚乙烯材料）成型。变径块21的数量与柱塞筒1上的每组变径槽13的数量一致，即柱塞筒1上的变径槽为三个时，变径机构2的变径块21为三个、且大小与变径槽13匹配。复位弹簧22的数量根据使用要求而定。每块变径块21对应一个变径槽13，通过变径槽13上、下两端的锁定止口14径向嵌装在柱塞筒1的外周上；在变径块21的底部与变径槽13的槽底之间设置前述复位弹簧22（可以是一个、亦可以是多个，只要保持足够的弹性和平衡即可），以确保复位弹簧22始终对变径块21在变径槽13内形成可靠的径向支撑；为了保证复位弹簧22对变径块21支撑的可靠性和稳定性，在变径槽13内的支撑点和变径块21上的支撑点上分别设置有内凹的、容置槽-即弹簧座。在本实用新型自由状态下，变径机构2的变径块21外壁从对应的变径槽13槽口凸起，从而使变径机构2的多块变径块21以周向间隔方、弹性嵌装在柱塞筒1的外周上，这些变径块21所组成的变径机构2的外径大于柱塞筒1的外径，具体直径差的数值应根据实际作业中，允许柱塞在油气管内的可调直径而确定。

为了保证本实用新型在油气管内运行的可靠性，每组变径机构2的每块变径块21的轴向两端的外沿为斜面结构，具体的，变径块21的外沿斜面以柱塞筒1的径向平面为基准倾斜15～75°，例如15°、30°、45°或65°等，通常为45°即可。由此结构，使本实用新型的中部形成两段类锥体段。

阀芯为钢球3，该钢球3的直径略小于柱塞筒1内阀座15处的内腔直径，但大于阀座15上方内腔11的直径。

实施例2

本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：每组变径机构仅由弹性性能优异的多块变径块组成，即取消复位弹簧，这就要求变径块在柱塞筒上的变径槽内装配时，消除变径空间，仅需依靠变径块的材料变形即可。

实施例3

本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：变径机构的变径块为硬质材料（通常是刚性材料）成型，即变径块自身不具有变形特性，这就要求变径机构的复位弹簧具有稳定、可靠的变形特性，从而依靠复位弹簧使变径块在柱塞筒的圆周上实现变径调整。

以上各实施例仅用以说明本实用新型，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本实用新型依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可变径排水采气柱塞，包括柱塞筒（1）和阀芯，所述柱塞筒（1）的内腔（11）内设有与阀芯进行配合的阀座（15），其特征在于：所述柱塞筒（1）的外周设有至少一组变径机构（2），所述变径机构（2）的外径大于柱塞筒（1）的外径，该变径机构（2）包括多块变径块（21），这些变径块（21）以周向间隔方式、弹性嵌装在柱塞筒（1）外周的变径槽（13）内。

2.根据权利要求1所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述变径机构（2）的变径块（21）轴向两端的外沿为斜面结构。

3.根据权利要求2所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述变径块（21）的外沿斜面以柱塞筒（1）的径向平面为基准倾斜15～75°。

4.根据权利要求1或2所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述变径机构（2）的变径块（21）以止口定位和/或压板锁扣的方式径向嵌装在柱塞筒（1）外周的对应变径槽（13）内。

5.根据权利要求1或2所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述变径机构（2）的变径块（21）通过复位弹簧（22）径向嵌装在柱塞筒（1）外周的对应变径槽（13）内。

6.根据权利要求5所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述变径块（21）为高分子的弹性体。

7.根据权利要求1所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述阀芯为钢球（3）；所述柱塞筒（1）内腔内的阀座（15）为径向收缩的、具有锥形面的弹片，所述弹片的锥形面分布在弹片的上、下两侧。

8.根据权利要求7所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述柱塞筒（1）内腔内的阀座（15）处在内腔（11）的底端处。

9.根据权利要求7或8所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述阀座（15）上方的柱塞筒（1）内腔直径小于钢球（3）的直径。

10.根据权利要求7所述可变径排水采气柱塞，其特征在于：所述弹片为径向布置于柱塞筒（1）内腔内的V型弹片。