一种用于煤层气开采的螺杆泵设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤层气开采技术领域，特别是涉及一种用于煤层气开采的螺杆泵设备。
【背景技术】
[0002]煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。
[0003]煤层气是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规天然气。煤层气在开始产气之前先要排出煤层中大量的水，煤层中天然裂隙或割理通常被水饱和，煤层气吸附在煤上，要采出煤层气，首先要让它从煤中解吸出来。只有抽出足够的水，煤层压力降至煤的解吸压力后，煤层气的解吸才开始。煤层压力小于或等于解吸压力时，气体从煤中解吸，顺割理流动到压裂裂缝，然后流到井筒中，然后将煤层气从井筒中开采出来。
[0004]煤层气地面钻井排采的初期，产水量较大，基本不产气，通常使用人工举升设备将井底液体带到地面，实现排水降压。随着井下水的排出，井筒附近压力下降，逐渐有气体解吸产出。进入排采中期后，井筒附近压力下降到一定程度后，产气量逐渐升高并保持稳定，产水量很低或不产水。
[0005]目前，常用的人工举升设备为螺杆泵设备，由螺杆泵作为井下泵设置在油管内，通过地面上电机提供动力驱动，带动螺杆泵工作，将地层的水排出至地面。
[0006]排采初期，产水量较大时，螺杆泵能够满足排采要求。进入排采中期后，产气量增加，产水量下降，沉没度低，泵入口吸入压力变低，排水量小，螺杆泵容易出现故障，另外，螺杆泵的温度升高的较快，也容易引起故障。
[0007]因此，如何使螺杆泵设备适应水量的变化，能够稳定可靠的工作，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供了一种用于煤层气开采的螺杆泵设备，该螺杆泵设备能够适应水量的变化，连续稳定的降压排水采气。
[0009]为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于煤层气开采的螺杆泵设备，包括电机、油管、抽油杆和螺杆泵；所述油管的下部位于井下套管内，形成管套环空；所述抽油杆的下部位于所述油管内，形成杆管环空；所述螺杆泵位于井下，其定子设置在所述油管的内壁，所述抽油杆的下端连接所述螺杆泵的转子；所述电机位于地面上，并能够通过所述抽油杆带动所述转子转动；所述抽油杆为中空结构，所述抽油杆下端设有可开启的封堵结构，以便依次关闭所述管套环空和所述杆管环空后，开启所述封堵结构时，通过所述抽油杆的内部排采。
[0010]优选地，所述封堵结构包括封堵板和护板，所述封堵板和所述护板固设于所述抽油杆的内壁；所述封堵板设有冲击断裂部，以便向所述抽油杆内部投入重物时，所述封堵板能够沿所述冲击断裂部断裂并脱落；所述护板位于所述封堵板的下侧，能够避免物体落入井下。
[0011]优选地，所述冲击断裂部为所述封堵板周部的环形的断裂凹槽。
[0012]优选地，所述封堵板上下两侧的对应位置均设有所述断裂凹槽。
[0013]优选地，所述封堵板和/或所述护板与所述抽油杆的内部焊接。
[0014]优选地，所述封堵结构为设置在所述抽油杆内的井下开关，所述井下开关关闭时封堵所述抽油杆，所述井下开关能够被重物触发开启或关闭。
[0015]优选地，所述井下开关包括旋塞及其配合结构，所述配合结构设于所述抽油杆的内壁，具有与所述旋塞配合的中心孔；所述重物触发所述旋塞时，所述旋塞能够转动一定角度，以便开启或关闭所述井下开关。
[0016]优选地，所述配合结构的下侧具有楔形齿，所述旋塞的下侧具有与所述楔形齿配合的凸块，所述重物触发所述旋塞时，所述凸块能够沿所述楔形齿的斜面移动，以便使得所述旋塞转动。
[0017]本发明提供的用于煤层气开采的螺杆泵设备，包括电机、油管、抽油杆和螺杆泵；油管设置在井下套管内；螺杆泵位于井下，螺杆泵的定子设置在油管的内壁，抽油杆的下端连接螺杆泵的转子；电机位于地面上，并能够通过抽油杆带动转子转动；抽油杆为中空结构，抽油杆下端设有可开启的封堵结构，以便依次关闭管套环空和杆管环空后，开启封堵结构时，通过抽油杆排采。
[0018]该螺杆泵设备中，井下套管和油管之间形成管套环空，油管和抽油杆之间形成杆管环空。该设备工作初期，抽油杆内部的空间被封堵结构封闭，电机通过抽油杆带动转子转动，螺杆泵的定子和转子形成密封容腔，转子转动时，密封容腔的容积将发生变化，密封容腔的容积变化能够吸入和排出液体，将井下水排出，此工作阶段的产水量较大。随着井下水的排出，煤层的压力逐渐降低，煤层压力降低至解析压力时，煤层气开始解析，解析出的气体流动到井下套管中，通过管套环空产气。进入排采中期后，煤层的压力下降到一定程度，产气量逐渐升高并保持稳定，产水量很低或不产水。此时，依次关闭管套环空和杆管环空后，开启封堵结构，改变排采方式，则井下的水和气体将均通过抽油杆内部的空间产出，与管套环空和杆管环空相比，抽油杆内部的空间的横截面积较小，不需要动力，煤层的压力可以使抽油杆产气排水。
[0019]该螺杆泵设备能够采用两种排采方式工作，根据产水量的变化选择合适的排采方式，两种排采方式可以实现连续转换，对井筒进行连续、稳定的降压排水，不需要修井作业，从而能够保证煤层气井的连续稳定生产。
[0020]该设备改变排采方式后，通过抽油杆内部的空间排采，不需要地面的电机提供动力，能够利用煤层气的能量进行排水，无需增加运行成本，且节能显著。通过抽油杆排采时，不需要螺杆泵工作，能够避免螺杆泵故障。该螺杆泵设备能够适应水量的变化，稳定可靠的工作。
【附图说明】
[0021]图1为本发明所提供的用于煤层气开采的螺杆泵设备一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0022]图2为图1所示的螺杆泵设备的另一种工作状态的结构示意图；
[0023]图3为图1所示的螺杆泵设备中抽油杆下端的封堵结构一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0024]图4为图1所示的螺杆泵设备中抽油杆下端的封堵结构另一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0025]其中，图1至图4中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下:
[0026]油管I ;抽油杆2 ;螺杆泵3 ;定子31 ;转子32 ;封堵结构4 ；
[0027]封堵板41 ;护板42 ;断裂凹槽43 ;旋塞44 ;配合结构45。
【具体实施方式】
[0028]本发明的核心是提供了一种用于煤层气开采的螺杆泵设备，该螺杆泵设备能够适应水量的变化，连续稳定的降压排水采气。
[0029]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0030]请参考图1至图4，图1为本发明所提供的用于煤层气开采的螺杆泵设备一种【具体实施方式】的结构示意图，图2为图1所示的螺杆泵设备的另一种工作状态的结构示意图，图3为图1所示的螺杆泵设备中抽油杆下端的封堵结构一种【具体实施方式】的结构示意图，图4为图1所示的螺杆泵设备中抽油杆下端的封堵结构另一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0031]在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种用于煤层气开采的螺杆泵设备，包括电机、油管1、抽油杆2和螺杆泵3 ;所述油管I的下部位于井下套管内，形成管套环空；抽油杆2的下部位于油管I内，形成杆管环空；螺杆泵3位于井下，其定子31设置在油管I的内壁，抽油杆2的下端连接螺杆泵3的转子32 ；电机位于地面上，并能够通过抽油杆2带动转子32转动；抽油杆2为中空结构，抽油杆2下端设有可开启的封堵结构4，以便依次关闭管套环空和杆管环空后，开启封堵结构4时，通过抽油杆2的内部排采。
[0032]煤层中天然裂隙或割理通常被水饱和，煤层气吸附在煤上，要采出煤层气，首先要让煤层气从煤中解吸出来，只有抽出足够的水，煤层压力降至煤的解吸压力后，煤层气才开始解吸。
[0033]该螺杆泵设备中，井下套管和油管I之间形成管套环空，油管I和抽油杆2之间形成杆管环空，抽油杆2内部为中空结构，井下套筒内具有三个通道。图1和图2中，省略了井下套管。
[0034]该螺杆泵设备工作初期，采用第一种排采方式工作，抽油杆2的下端被封堵结构封闭，电机通过抽油杆2带动转子32转动，螺杆泵3的定子31和转子32形成密封容腔，转子32转动时，密封容腔的容积将发生变化，密封容腔的容积变化能够吸入和排出液体，将井下水排出，此工作阶段的产水量较大。
[0035]随着井下水的排出，煤层的压力逐渐降低，煤层压力降低至解析压力时，煤层气开始解析，解析出的气体流动到井下套管中，通过管套环空产气。
[0036]进入排采中期后，煤层的压力下降到一定程度，产气量逐渐升高并保持稳定，产水量很低或不产水，产水量不稳定，泵入口吸入压力变低，螺杆泵3容易出现故障。
[0037]此时，可以采用第二种排采方式工作，依次关闭管套环空和杆管环空后，开启封堵结构4，改变排采方式后，井下的水和气体均通过抽油杆2内部的空间产出，与管套环空和杆管环空相比，抽油杆2内部的空间的横截面积较小，在产气量一定的情况下，可以获得较大的流速，可以由气体携带井下水将水排出，采出的水气混合物可进入气液分离装置分离。
[0038]使