CN209523737U - 一种气井排液柱塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气井排液柱塞，包括下轴套，在下轴套的上端设有上芯轴，下端设有下芯轴，两者均与下轴套轴向滑移配置，在上芯轴上至少设有两组伸缩滑块机构，所述伸缩滑块机构包括依次设置的外套于上芯轴外并与其固连的收缩套、径向伸缩滑块组件、下挡环，所述径向伸缩滑块组件的外壁与收缩套滑移配置，通过上芯轴的上下运动实现径向伸缩滑块组件的径向伸缩，径向伸缩滑块组件通过限位机构与上芯轴实现限位，在下芯轴内设有调载机构。本实用新型能够实现对注塞单趟排液量的调整，并能通过撞击控制柱塞滑块在上行和下行的自动张开和收缩状态，达到减小柱塞上行时液体漏失和下行运动阻力的目的，并能减低柱塞通过油管缩径处的风险。

Description

一种气井排液柱塞

技术领域

本实用新型属于气田排水采气领域，具体涉及一种气井排液柱塞。

背景技术

当气井的井底压力较低或井筒液体较多时，气体无法将大量的液体携带至地面，液体就会在井筒中集聚并形成一定高度的液柱，从而影响气井产量。柱塞举升工艺作为一种较常规的人工举升方式，已经被越来越广泛的用于低压低产气田的开发中。在注塞运动过程中，柱塞作为一个固体界面介于液体和气体之间，能够减少液体与气体之间的滑脱损失，很大程度地提高举升效率。为此，柱塞的结构关系到气井排液的效率，是设计是关键。

相关技术中提供了多种柱塞结构能够通过在井筒中上下运动实现排液，但实用新型人发现上述的柱塞结构至少存在以下问题：

（1）注塞自身无法调整单趟排出的液量

柱塞在井筒中的沉没度决定了单趟排液量，如果柱塞下入沉没度较大会导致柱塞上端的液柱较高，而井底压力不足以推动注塞向上移动或需要较长时间等待井底压力恢复，导致柱塞排液效果降低。

（2）柱塞下行耗时较长，运行效率低

柱塞运动过程中，滑块与管壁保持较紧的贴合有利于减小液体的滑脱，但也会导致下行阻力增大，降低柱塞运行效率。

（3）柱塞通过变径存在风险

部分气井管柱中安装有堵塞器坐落工作筒，工作筒内台阶导致管柱内缩径。由于柱塞下行过程中滑块处于张开状态，存在至缩径处遇阻风险。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种气井排液柱塞结构，能对柱塞单趟排液量进行调整，且能够实现柱塞上行时柱塞各滑块张开以减小液体漏失率，柱塞下行各滑块收缩减下运动阻力，降低通过缩径处的风险。

本实用新型所采用的技术方案为：一种气井排液柱塞，包括下轴套，在下轴套的上端设有上芯轴，下端设有下芯轴，两者均与下轴套轴向滑移配置，在上芯轴上至少设有两组伸缩滑块机构，所述伸缩滑块机构包括依次设置的外套于上芯轴外并与其固连的收缩套、径向伸缩滑块组件，所述径向伸缩滑块组件的外壁与收缩套滑移配置，通过上芯轴的上下运动实现径向伸缩滑块组件的径向伸缩，径向伸缩滑块组件通过限位机构与上芯轴实现限位，在下芯轴内设有调载机构，用于调节柱塞单趟排液量。

按上述技术方案，所述上芯轴的下端内套于下轴套内，上端伸出下轴套外，在上芯轴的中心设有中心孔。

按上述技术方案，所述收缩套通过径向螺栓固定在上芯轴上。

按上述技术方案，所述径向伸缩滑块组件包括固定轴套，在固定轴套外设有多片弧形滑块，所述滑块的内壁配置有径向支撑弹簧，其两端分别通过上挡环和下挡环限位在固定轴套上设置的环槽内，在上挡环与固定轴套上配置有限位机构。

按上述技术方案，所述限位机构包括在上挡环内固设的径向弹销，所述径向弹销伸入固定轴套内的径向孔内，所述径向弹销与在上芯轴上设置的多个环形凹槽相对应配置，实现径向伸缩滑块组件与上芯轴的限位。

按上述技术方案，所述调载机构包括在下芯轴内设置的阀杆，在阀杆的上端面与下芯轴之间设有阀腔，在下芯轴上设有与阀腔连通的中心孔，在阀杆下端内设有下盲孔，在下芯轴上设有过流通道，所述阀杆的上端外壁与下芯轴内壁密封配置，下端外套设弹簧，并通过调节螺母调节弹簧的压缩量，在下芯轴上设有径向泄流孔与泄流通道相连，通过液柱重量弹簧使阀杆向下滑移，从而打开径向泄流孔，使柱塞上部的液体从径向泄流孔泄流至柱塞下端。

按上述技术方案，在下芯轴上设有限位台阶，阀杆的上端通过限位台阶限位，下端通过调节螺母固定在下芯轴上，所述径向泄流孔设置在限位台阶的下方。

按上述技术方案，所述下芯轴的下端伸出下轴套外。

按上述技术方案，所述下轴套为外径上小下大的变径结构，小头端与上芯轴滑移配置，大头端与下芯轴滑移配置，在下轴套的下端部连接有背帽，所述背帽实现下芯轴下行程的限位。

本实用新型所取得的有益效果为：

1、运行过程中，柱塞能够通过撞击实现滑块组件张开与收缩，可使柱塞上行时滑块组件自动张开减小液体滑脱，柱塞下行时滑块组件自动收缩减小运行阻力和降低柱塞通过缩径风险的目的。

2、通过调节柱塞调载机构可以控制柱塞单趟排液量，增加柱塞往返频次，提高排液效果。

附图说明

图1为本实用新型结构及向上运动的状态示意图。

图2为向上运动过程中伸缩滑块机构的横截面示意图。

图3为上芯轴部分结构示意图。

图4为本实用新型结构及向下运动的状态示意图。

图5为向下运动过程中伸缩滑块机构的横截面示意图。

附图编号为：1、上芯轴，2、螺栓，3、收缩套，4、上挡环，5、定位螺钉，6、弹簧，7、定位钢珠，8、固定轴套，9、滑块组件，10、支撑弹簧，11、下挡环，12、下轴套，13、下芯轴，14、阀杆，15、背帽，16、调节弹簧，17、调节螺母，18、上芯轴螺栓孔，19、第一凹槽，20、第二凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种气井排液柱塞，包括下轴套12，下轴套12为外径上小下大的变径结构，小头端与上芯轴1滑移配置，大头端与下芯轴13滑移配置。其中，上芯轴1的下端内套于下轴套12内，上端伸出下轴套12外，下芯轴13的下端伸出下轴套12外，在下轴套的下端部连接有背帽15，所述背帽15实现下芯轴13下行程的限位。在上芯轴1的中心设有中心孔，在上芯轴1上至少设有两组伸缩滑块机构，本实施例以为两组伸缩滑块机构为例进行说明；每组伸缩滑块机构包括依次设置的外套于上芯轴1外并与其固连的收缩套3、径向伸缩滑块组件，其中，在上芯轴1上设有径向通孔18用于穿装螺栓2，螺栓2将收缩套3固定于上芯轴1上。所述径向伸缩滑块组件的外壁与收缩套3滑移配置，通过上芯轴1的上下运动实现径向伸缩滑块组件的径向伸缩，径向伸缩滑块组件通过限位机构与上芯轴实现限位，在下芯轴内设有调载机构，用于调节柱塞单趟排液量。

所述径向伸缩滑块组件包括固定轴套8，在固定轴套8外设有多片径向突出的弧形滑块9，所述滑块9的内壁配置有径向支撑弹簧6，其两端分别通过上挡环4和下挡环11限位在固定轴套8上设置的环槽内，数片弧形滑块9围合形成一个环状的滑块组件，突出后的最大外径值不小于管壁的内径值。在上挡环4与固定轴套8上配置有限位机构。

所述限位机构包括在上挡环4内固设的径向弹销，所述径向弹销伸入固定轴套8内的径向孔内，所述径向弹销与在上芯轴上设置的多个环形凹槽相对应配置，实现径向伸缩滑块组件与上芯轴的限位。具体的，所述径向弹销包括定位螺钉5、弹簧6、定位钢珠7，在上芯轴上设有第一凹槽19、第二凹槽20，在上芯轴1相对固定轴套滑移的过程中，定位钢珠7可以从第一凹槽19跳至第二凹槽20中，或者反方面亦可，根据上芯轴1的上行或下行决定，起到锁定上芯轴1的作用。

所述调载机构包括在下芯轴13内孔内设置的阀杆14，在阀杆14的上端面与下芯轴13之间设有阀腔，在下芯轴13上设有与阀腔相连通的中心孔，在阀杆14的下端内设有中心盲孔，所述阀杆的上端外壁与下芯轴内壁密封配置，下端外套设弹簧16，并通过调节螺母17调节弹簧的压缩量。如图所示，在下芯轴13上设有限位台阶，阀杆14的上端通过限位台阶限位，并通过o型圈与下芯轴13内壁密封配置，下端通过调节螺母17固定在下芯轴13上，在限位台阶的下方设有径向泄流孔21，径向泄流孔21与泄流通道相连通，泄流通道为背帽15与阀杆14之间的环隙（图上省略掉了）。

通过液柱重量弹簧16使阀杆14向下滑移，从而打开径向泄流孔21，使柱塞上部的液体从径向泄流孔21泄流至柱塞下端。这样可以控制柱塞单趟排液量，增加柱塞往返频次，提高排液效果。

本实用新型的工作过程为：在向井下运动的过程中，柱塞会逐渐沉没于井筒液体中。当柱塞达到井下管柱内安置的卡定器上方时，柱塞的下芯轴13会与卡定器发生碰撞，碰撞后柱塞下芯轴13会在下轴套12中向上运动并推动上芯轴1向上移动。上芯轴1通过螺栓2带动收缩套3向上移动，滑块9失去收缩套3的约束后在支撑弹簧10的作用下径向张开与油管内壁贴合。

1、柱塞上行

如图1、2所示，在注塞上行过程中，柱塞上所有的滑块9在支撑弹簧10的作用下伸出，并与油管内壁贴合。当井下压力逐步恢复至能够推动柱塞移动时，柱塞沿着油管内壁向井口方向运动并将井筒液体推出井口，达到排液目的。

通过调整柱塞调载机构中的调节螺母17可调整阀杆14的开启值达到调节柱塞单趟排液量的目的。根据生产经验，柱塞单趟排液量的调整可改变柱塞的运动速度和往返频次。

2、柱塞下行

当柱塞运行至井口时，柱塞的上芯轴1会与井口限位装置发生碰撞，碰撞后上芯轴1通过上芯轴轴螺栓孔18带动螺栓2、收缩套3向下运动，滑块组件9被压入收缩套3中，使滑块组件9的最大外径值小于柱塞本体最小外径值。此时，定位钢珠7在弹簧6的作用下从上芯轴第二凹槽20跳至上芯轴第一凹槽19中，起锁定上芯轴1的作用。

如图4、5所示，柱塞在下行过程中，由于滑块9被收回，其最大外径值小于柱塞本体外径，可使柱塞不与油管内壁接触，下行阻力减小且更容易通过油管缩径处。同时，由于柱塞的横截面积减小，井底气体对柱塞的托举力也进一步减小，更有利于柱塞下行。

Claims (9)

1.一种气井排液柱塞，包括下轴套，在下轴套的上端设有上芯轴，下端设有下芯轴，两者均与下轴套轴向滑移配置，其特征在于：在上芯轴上至少设有两组伸缩滑块机构，所述伸缩滑块机构包括依次设置的外套于上芯轴外并与其固连的收缩套、径向伸缩滑块组件，所述径向伸缩滑块组件的外壁与收缩套滑移配置，通过上芯轴的上下运动实现径向伸缩滑块组件的径向伸缩，径向伸缩滑块组件通过限位机构与上芯轴实现限位，在下芯轴内设有调载机构，用于调节柱塞单趟排液量。

2.根据权利要求1所述的气井排液柱塞，其特征在于：所述上芯轴的下端内套于下轴套内，上端伸出下轴套外，在上芯轴的中心设有中心孔。

3.根据权利要求2所述的气井排液柱塞，其特征在于：所述收缩套通过径向螺栓固定在上芯轴上。

4.根据权利要求1或2所述的气井排液柱塞，其特征在于：所述径向伸缩滑块组件包括固定轴套，在固定轴套外设有多片弧形滑块，所述滑块的内壁配置有径向支撑弹簧，其两端分别通过上挡环和下挡环限位在固定轴套上设置的环槽内，在上挡环与固定轴套上配置有限位机构。

5.根据权利要求4所述的气井排液柱塞，其特征在于：所述限位机构包括在上挡环内固设的径向弹销，所述径向弹销伸入固定轴套内的径向孔内，所述径向弹销与在上芯轴上设置的多个环形凹槽相对应配置，实现径向伸缩滑块组件与上芯轴的限位。

6.根据权利要求1或2所述的气井排液柱塞，其特征在于：所述调载机构包括在下芯轴内设置的阀杆，在阀杆的上端面与下芯轴之间设有阀腔，在下芯轴上设有与阀腔连通的中心孔，在阀杆下端内设有下盲孔，在下芯轴上设有过流通道，所述阀杆的上端外壁与下芯轴内壁密封配置，下端外套设弹簧，并通过调节螺母调节弹簧的压缩量，在下芯轴上设有径向泄流孔与泄流通道相连，通过液柱重量弹簧使阀杆向下滑移，从而打开径向泄流孔，使柱塞上部的液体从径向泄流孔泄流至柱塞下端。

7.根据权利要求6所述的气井排液柱塞，其特征在于：在下芯轴上设有限位台阶，阀杆的上端通过限位台阶限位，下端通过调节螺母固定在下芯轴上，所述径向泄流孔设置在限位台阶的下方。

8.根据权利要求6所述的气井排液柱塞，其特征在于：所述下芯轴的下端伸出下轴套外。

9.根据权利要求1或2所述的气井排液柱塞，其特征在于：所述下轴套为外径上小下大的变径结构，小头端与上芯轴滑移配置，大头端与下芯轴滑移配置，在下轴套的下端部连接有背帽，所述背帽实现下芯轴下行程的限位。