煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统的制作方法

本发明属于煤层气开采领域，具体涉及一种煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统。

背景技术：

煤层气是一种由煤层生成并主要以吸附状态储集于煤层中的非常规天然气，主要成分为甲烷。煤层气排采又称为排水采气，通过人工升举方法，将水从煤层气井内排出，使煤储层压力降低到煤层气临界解吸压力值以下，从而使吸附态甲烷解吸为大量游离态甲烷并运移至井口。

长期以来，我国煤层气开发没有形成自己的理论体系，移植常规油气的开采设备，以三抽排采系统(抽油机、抽油杆、抽油泵组成的排采系统)为主。但是，我国煤层气现场主要应用的三抽排采系统普遍存在着投资大、设备选型不配套、杆管偏磨严重、卡泵、埋泵等问题，导致修井周期短，严重影响了煤层气井的正常排采，直接降低了煤层气的投资效益。此外，我国煤层气开发井场平台上往往多井联合排采，各井工况参数不同且同一煤层气井在不同排采阶段的液量变化也比较大，无论何种排采工艺都需要进行频繁的调参，三抽排采系统排采时调参不方便且调参范围小。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统，包括：地面液压泵站、动力液传输控制系统、井下抽油泵机组和油管。地面液压泵站是整套系统的动力源，将动力液通过动力液传输控制系统输送到井下抽油泵机组，驱动井下抽油泵机组工作以完成井液的排采，降低井底压力，实现煤层气的采收，井下抽油泵机组整体固定于油管中，检泵修井作业时可以在不起出油管的情况下起出井下抽油泵机组。

地面液压泵站，包括：动力液罐、电动机、液压泵、过滤器、单向阀、第一压力表、先导式溢流阀、两位两通式电磁阀、蓄能器；其中，液压泵是地面液压泵站的核心部件，动力液罐用来存储液压系统用动力液；液压泵由电动机驱动，将动力液罐中的动力液经过滤器过滤后泵出，动力液罐中的动力液经液压泵升压后进入高压控制管汇，液压泵出口处连接有单向阀，所述单向阀用于防止系统中液压冲击而影响液压泵的稳定工作；先导式溢流阀与液压泵并联，用于调节系统压力；所述两位两通式电磁阀与先导式溢流阀相连，所述储能器与液压泵并联，用于调节系统压力，当系统压力不足时，补给系统，当系统瞬间压力增大时，吸收部分能量，以保证整个系统压力正常。所述第一压力表与液压泵并联，计量仪表及控制系统完成系统运行参数的检测、监测参数远程传输及发送故障报警信息等。

作为优选，液压泵可以采用往复柱塞泵。

动力液传输控制系统，包括：高压控制管汇、截止阀、先导式减压阀、第二压力表、调速阀、流量表、电液换向阀、时间继电器、背压阀、动力液管线、井口装置；其中，高压控制管汇将截止阀、先导式减压阀、第二压力表、调速阀、流量表、电液换向阀、时间继电器和背压阀集成在一起，应用时安装在动力液分配间，控制输往各井口的动力液压力和流量；动力液管线为两根适用于中高压的高压软管，一端与高压控制管汇相连接，另一端穿过井口装置与井下抽油泵机组相连接。

井下抽油泵机组，包括：动力缸、动力管线一、动力管线二、中心管、双通动力管接头、缸底接头、缸底、活塞、活塞缸内筒、活塞杆、活塞缸导向套、泵动力缸接箍、阀杆活塞杆接箍、阀杆、阀杆导向套、抽油泵、支撑密封环上接箍、泵芯轴、支撑密封环下接箍、机械支撑接头、上加长泵筒、上游动阀、上游动阀阀罩、上游动阀阀球、上游动阀阀座、上内螺纹柱塞接头、内螺纹整体式柱塞、泵筒、下内螺纹柱塞接头、下游动阀、下游动阀阀罩、下游动阀阀球、下游动阀阀座、下游动阀压帽、下加长泵筒、固定阀、固定阀阀罩、固定阀阀球、固定阀阀座、固定阀阀盖、筛管、沉砂管、丝堵。

其中，动力管线一通过弯管接头与双通动力管接头连接，动力管线二的上部通过弯管接头与双通动力管接头连接，动力管线二的下部通过弯管接头与活塞缸导向套连接，中心管通过螺纹与双通动力管接头连接，缸底接头的上部通过螺纹与双通动力管接头连接，缸底接头的下部通过螺纹与缸底的上部连接，缸底的下部通过螺纹与活塞缸内筒的上部连接，活塞通过螺母与活塞杆的上部连接，活塞缸内筒的下部通过螺纹与活塞缸导向套的上部连接，活塞缸导向套的下部通过螺纹与泵动力缸接箍的上部连接，活塞杆的下部通过阀杆活塞杆接箍与阀杆的上部连接，阀杆的下部通过螺纹与上游动阀阀罩连接，阀杆导向套的上部通过螺纹与泵动力缸接箍的下部连接，泵芯轴的上部通过螺纹与阀杆导向套的下部连接，泵芯轴的下部通过螺纹与机械支撑接头的上部连接，支撑密封环上接箍通过螺纹与支撑密封环下接箍连接，上加长泵筒的上部通过螺纹与机械支撑接头的下部连接，上加长泵筒的下部通过螺纹与泵筒的上部连接，上游动阀位于上加长泵筒内，上内螺纹柱塞接头上部通过螺纹与上游动阀阀罩下部连接，并将上游动阀阀座压紧固定在上游动阀阀罩孔内，上游动阀阀球位于上游动阀阀罩内部，放置在上游动阀阀座上，上内螺纹柱塞接头下部通过螺纹与内螺纹整体式柱塞上部连接，内螺纹整体式柱塞下部通过螺纹与下内螺纹柱塞接头的上部连接，下游动阀阀罩位于泵筒内，下游动阀阀罩的上部通过螺纹与下内螺纹柱塞接头的下部连接，下游动阀阀罩的下部连接下游动阀压帽，下游动阀阀球和下游动阀阀座安装在下游动阀阀罩内部，下游动阀阀球放置在下游动阀阀座上，下游动阀压帽的上部通过螺纹与下游动阀阀罩的下部连接，并压紧固定住下游动阀阀座；井下抽油泵机组整体固定于油管中，检泵修井作业时可以在不起出油管的情况下起出井下抽油泵机组；动力缸是井下抽油泵机组的动力装置，把高压动力液的压力能转换为机械能，传递给抽油泵；抽油泵是在常规抽油泵基础上经过改造，使其更适用于煤层气排采的特定环境；筛管起到阻止煤粉进入油管中的作用；沉砂管用来沉积进入筛管内的煤粉。

本发明的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统，其工作原理如下：地面液压泵站利用液压泵将电动机的机械能转化为动力液的压力能，来自动力液罐的动力液经过液压泵升压，再通过高压控制管汇的先导式减压阀和调速阀的控制，定压定量的分配给各井，地面换向机构采用电液换向阀自动控制主油路换向，使高压液通过动力液管线到达井下的动力缸的上下腔，带动抽油泵工作。井液通过油管被举升到地面，煤层气通过油套环空进入地面集输管汇。

本发明的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统，其液压控制流程为：上行程时，电液换向阀上位接入，动力液罐的动力液，经过液压泵增压，通过高压控制管汇的先导式减压阀和调速阀调节，然后经过电液换向阀的上位进入动力液管线，然后经过中心管进入动力管线二，之后进入活塞缸导向套，然后进入活塞缸内筒下腔，之后驱动活塞上行，带动抽油泵的内螺纹整体式柱塞上行，井液通过油管被举升到地面；动力液进油路：动力液罐→过滤器→液压泵→单向阀→截止阀→先导式减压阀→调速阀→电液换向阀上位→动力液管线→中心管→动力管线二→活塞缸导向套→活塞缸内筒下腔；动力液回油路：活塞缸内筒上腔→缸底→动力管线一→动力液管线→电液换向阀上位→背压阀→动力液罐；下行程时，电液换向阀下位接入，动力液罐的动力液，经过液压泵增压，通过高压控制管汇的先导式减压阀和调速阀调节，然后经过电液换向阀的下位进入动力液管线，经过动力管线一和缸底，进入活塞缸内筒上腔，之后驱动活塞下行，带动抽油泵的内螺纹整体式柱塞下行，使抽油泵吸液；动力液进油路：动力液罐→过滤器→液压泵→单向阀→截止阀→先导式减压阀→调速阀→电液换向阀下位→动力液管线→动力管线一→缸底→活塞缸内筒上腔；动力液回油路：活塞缸内筒下腔→动力管线二→动力液管线→电液换向阀下位→背压阀→动力液罐。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统采用液压驱动无杆排采系统，从根本上解决了三抽排采系统杆管偏磨的问题，具有调参方便且调参范围大的优点；

煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统采用液压控制系统，可以实现同一平台多机联动，而且互不干扰，大大降低了排采成本；

煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统的动力液循环方式采用闭式循环的方式，动力液与煤层气井产液不混合，而是通过各自的通道返回地面，这样不仅避免了复杂地面混合液分离处理，也更容易保证动力液的质量，减少动力液的污染，从而减小液压系统因动力液污染的故障率，提高了系统效率；

煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统的井下抽油泵机组整体固定于油管中，检泵修井作业时可以在不起出油管的情况下起出井下抽油泵机组，大大提高作业效率。

附图说明

附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明具体实施方式的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统的整体图；

图2为本发明具体实施方式的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统的动力缸结构图；

图3为本发明具体实施方式的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统的抽油泵结构图；

图4为本发明具体实施方式的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统的液压控制图。

图中：100、煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统，1、地面液压泵站，11、动力液罐，12、电动机，13、液压泵，14、过滤器，15、单向阀，16、第一压力表，17、先导式溢流阀，18、两位两通式电磁阀，19、蓄能器，2、动力液传输控制系统，21、高压控制管汇，211、截止阀，212、先导式减压阀，213、第二压力表，214、调速阀，215、流量表，216、电液换向阀，217、时间继电器，218、背压阀，22、动力液管线，23、井口装置，3、井下抽油泵机组，31、动力缸，311、动力管线一，312、动力管线二，313、中心管，314、双通动力管接头，315、缸底接头，316、缸底，317、活塞，318、活塞缸内筒，319、活塞杆，3110、活塞缸导向套，3111、泵动力缸接箍，3112、阀杆活塞杆接箍，3113、阀杆，3114、阀杆导向套，32、抽油泵，321、支撑密封环上接箍，322、泵芯轴，323、支撑密封环下接箍，324、机械支撑接头，325、上加长泵筒，326、上游动阀，3261、上游动阀阀罩，3262、上游动阀阀球，3263、上游动阀阀座，327、上内螺纹柱塞接头，328、内螺纹整体式柱塞，329、泵筒，3210、下内螺纹柱塞接头，3211、下游动阀，32111、下游动阀阀罩，32112、下游动阀阀球，32113、下游动阀阀座，32114、下游动阀压帽，3212、下加长泵筒，3213、固定阀，32131、固定阀阀罩，32132、固定阀阀球，32133、固定阀阀座，32134、固定阀阀盖，33、筛管，34、沉砂管，35、丝堵，4、油管。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于所列举的具体实施方式，还包括实施方式之间的任意组合。

如附图1至图3，煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统，包括：地面液压泵站1、动力液传输控制系统2、井下抽油泵机组3和油管4。地面液压泵站1是整套系统的动力源，将动力液通过动力液传输控制系统2输送到井下抽油泵机组3，驱动井下抽油泵机组3工作以完成井液的排采，降低井底压力，实现煤层气的采收,井下抽油泵机组3整体固定于油管4中，检泵修井作业时可以在不起出油管4的情况下起出井下抽油泵机组3。

地面液压泵站1，包括：动力液罐11、电动机12、液压泵13、过滤器14、单向阀15、第一压力表16、先导式溢流阀17、两位两通式电磁阀18、蓄能器19；其中，液压泵13是地面液压泵站1的核心部件，动力液罐11用来存储液压系统用动力液；液压泵13由电动机12驱动，将动力液罐11中的动力液经过滤器14过滤后泵出，动力液罐11中的动力液经液压泵13升压后进入高压控制管汇21，液压泵13出口处连接有单向阀15，所述单向阀15用于防止系统中液压冲击而影响液压泵的稳定工作；先导式溢流阀17与液压泵13并联，用于调节系统压力；所述两位两通式电磁阀18与先导式溢流阀17相连，所述储能器19与液压泵13并联，用于调节系统压力，当系统压力不足时，补给系统，当系统瞬间压力增大时，吸收部分能量，以保证整个系统压力正常。所述第一压力表16与液压泵13并联，计量仪表及控制系统完成系统运行参数的检测、监测参数远程传输及发送故障报警信息等。

作为优选，液压泵可以采用往复柱塞泵。

动力液传输控制系统2，包括：高压控制管汇21、截止阀211、先导式减压阀212、第二压力表213、调速阀214、流量表215、电液换向阀216、时间继电器217、背压阀218、动力液管线22、井口装置23；其中，高压控制管汇21将截止阀211、先导式减压阀212、第二压力表213、调速阀214、流量表215、电液换向阀216、时间继电器217和背压阀218集成在一起，应用时安装在动力液分配间，控制输往各井口的动力液压力和流量；动力液管线22为两根适用于中高压的高压软管，一端与高压控制管汇21相连接，另一端穿过井口装置23与井下抽油泵机组3相连接。

井下抽油泵机组3，包括：动力缸31、动力管线一311、动力管线二312、中心管313、双通动力管接头314、缸底接头315、缸底316、活塞317、活塞缸内筒318、活塞杆319、活塞缸导向套3110、泵动力缸接箍3111、阀杆活塞杆接箍3112、阀杆3113、阀杆导向套3114、抽油泵32、支撑密封环上接箍321、泵芯轴322、支撑密封环下接箍323、机械支撑接头324、上加长泵筒325、上游动阀326、上游动阀阀罩3261、上游动阀阀球3262、上游动阀阀座3263、上内螺纹柱塞接头327、内螺纹整体式柱塞328、泵筒329、下内螺纹柱塞接头3210、下游动阀3211、下游动阀阀罩32111、下游动阀阀球32112、下游动阀阀座32113、下游动阀压帽32114、下加长泵筒3212、固定阀3213、固定阀阀罩32131、固定阀阀球32132、固定阀阀座32133、固定阀阀盖32134、筛管33、沉砂管34、丝堵35；

其中，动力管线一311通过弯管接头与双通动力管接头314连接，动力管线二312的上部通过弯管接头与双通动力管接头314连接，动力管线二312的下部通过弯管接头与活塞缸导向套3110连接，中心管313通过螺纹与双通动力管接头314连接，缸底接头315的上部通过螺纹与双通动力管接头314连接，缸底接头315的下部通过螺纹与缸底316的上部连接，缸底316的下部通过螺纹与活塞缸内筒318的上部连接，活塞317通过螺母与活塞杆319的上部连接，活塞缸内筒318的下部通过螺纹与活塞缸导向套3110的上部连接，活塞缸导向套3110的下部通过螺纹与泵动力缸接箍3111的上部连接，活塞杆319的下部通过阀杆活塞杆接箍3112与阀杆3113的上部连接，阀杆3113的下部通过螺纹与上游动阀阀罩3261连接，阀杆导向套3114的上部通过螺纹与泵动力缸接箍3111的下部连接，泵芯轴322的上部通过螺纹与阀杆导向套3114的下部连接，泵芯轴322的下部通过螺纹与机械支撑接头324的上部连接，支撑密封环上接箍321通过螺纹与支撑密封环下接箍323连接，上加长泵筒325的上部通过螺纹与机械支撑接头324的下部连接，上加长泵筒325的下部通过螺纹与泵筒329的上部连接，上游动阀326位于上加长泵筒325内，上内螺纹柱塞接头327上部通过螺纹与上游动阀阀罩3261下部连接，并将上游动阀阀座3263压紧固定在上游动阀阀罩3261孔内，上游动阀阀球3262位于上游动阀阀罩3261内部，放置在上游动阀阀座3263上，上内螺纹柱塞接头327下部通过螺纹与内螺纹整体式柱塞328上部连接，内螺纹整体式柱塞328下部通过螺纹与下内螺纹柱塞接头3210的上部连接，下游动阀阀罩3211位于泵筒329内，下游动阀阀罩32111的上部通过螺纹与下内螺纹柱塞接头3210的下部连接，下游动阀阀罩32111的下部连接下游动阀压帽32114，下游动阀阀球32112和下游动阀阀座32113安装在下游动阀阀罩32111内部，下游动阀阀球32112放置在下游动阀阀座32113上，下游动阀压帽32114的上部通过螺纹与下游动阀阀罩32111的下部连接，并压紧固定住下游动阀阀座32113；井下抽油泵机组3整体固定于油管4中，检泵修井作业时可以在不起出油管4的情况下起出井下抽油泵机组3；动力缸31是井下抽油泵机组3的动力装置，把高压动力液的压力能转换为机械能，传递给抽油泵32；抽油泵32是在常规抽油泵基础上经过改造，使其更适用于煤层气排采的特定环境；筛管33起到阻止煤粉进入油管4中的作用；沉砂管34用来沉积进入筛管33内的煤粉。

本发明的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统，其工作原理如下：地面液压泵站1利用液压泵13将电动机12的机械能转化为动力液的压力能，来自动力液罐11的动力液经过液压泵13升压，再通过高压控制管汇21的先导式减压阀212和调速阀214的控制，定压定量的分配给各井，地面换向机构采用电液换向阀216自动控制主油路换向，使高压液通过动力液管线22到达井下的动力缸31的上下腔，带动抽油泵32工作。井液通过油管4被举升到地面，煤层气通过油套环空进入地面集输管汇。

结合图4，本发明的煤层气多机联动液压驱动排采工艺系统，其液压控制流程为：上行程时，电液换向阀216上位接入，动力液罐11的动力液，经过液压泵13增压，通过高压控制管汇21的先导式减压阀212和调速阀214调节，然后经过电液换向阀216的上位进入动力液管线22，然后经过中心管313进入动力管线二312，之后进入活塞缸导向套3110，然后进入活塞缸内筒318下腔，之后驱动活塞317上行，带动抽油泵32的内螺纹整体式柱塞328上行，井液通过油管4被举升到地面；动力液进油路：动力液罐11→过滤器14→液压泵13→单向阀15→截止阀211→先导式减压阀212→调速阀214→电液换向阀216上位→动力液管线22→中心管313→动力管线二312→活塞缸导向套3110→活塞缸内筒318下腔；动力液回油路：活塞缸内筒318上腔→缸底316→动力管线一311→动力液管线22→电液换向阀216上位→背压阀218→动力液罐11；下行程时，电液换向阀216下位接入，动力液罐11的动力液，经过液压泵13增压，通过高压控制管汇21的先导式减压阀212和调速阀214调节，然后经过电液换向阀216的下位进入动力液管线22，经过动力管线一311和缸底316，进入活塞缸内筒318上腔，之后驱动活塞317下行，带动抽油泵32的内螺纹整体式柱塞328下行，使抽油泵32吸液；动力液进油路：动力液罐11→过滤器14→液压泵13→单向阀15→截止阀211→先导式减压阀212→调速阀214→电液换向阀216下位→动力液管线22→动力管线一311→缸底316→活塞缸内筒318上腔；动力液回油路：活塞缸内筒318下腔→动力管线二312→动力液管线22→电液换向阀216下位→背压阀218→动力液罐11。

本发明采用液压驱动无杆排采系统，从根本上解决了三抽排采系统杆管偏磨的问题，具有调参方便且调参范围大的优点；可以实现同一平台多机联动，而且互不干扰，大大降低了排采成本；动力液循环方式采用闭式循环的方式，动力液与煤层气井产液不混合，而是通过各自的通道返回地面，减小液压系统因动力液污染的故障率，提高了系统效率；井下抽油泵机组整体固定于油管中，检泵修井作业时可以在不起出油管的情况下起出井下抽油泵机组，使作业效率大大提高。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。