一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵的制作方法
【专利摘要】一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，套管的下端通过泵筒出液阀与泵筒相连通，在泵筒内设有柱塞，柱塞上端通过柱塞出液阀与两端分别套管和泵筒内的中心杆相连，泵筒下端通过进液阀与筛管相连通；煤层气排水泵通过抽油杆带动柱塞向上运动把柱塞从泵筒中提出使得整个泵腔的体积增大而导致压力减小；当压力减小至沉没压力时进液阀打开，液体通过进液阀进入泵筒；与此同时柱塞出液阀关闭，泵筒出液阀开启，柱塞从泵筒中提出的过程中使得泵筒内的液体通过泵筒出液阀进入油管内，为下冲程做准备；在抽油杆带着柱塞向下运动时，柱塞出液阀打开，与此同时泵腔体积变小导致压力增大，进液阀关闭，为上冲程做准备；具有结构简单，防砂、防气效果好的特点。
【专利说明】一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵
【技术领域】
[0001]本发明属于排水泵【技术领域】，具体涉及一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵。
【背景技术】
[0002]排水泵是煤层气开采过程中的主要设备之一，而煤层气井中常含有砂粒、煤粉和气体，这就使得排水泵容易发生气锁或者卡泵，从而导致排水泵不能正常工作，采气效率下降。
[0003]目前我国煤层气排水设备大多使用的都是管式排水泵，管式排水泵的地面设备匹配较复杂，而且还存在检泵复杂、下井深度大等缺点。而有杆泵具有较强的适应性、下井深度大、易操作、性能优良等优点，所以我们要进行有杆泵的设计与运用。煤层气的开采有别于石油、天然气的开米。一般煤层埋藏浅(小于1500m),地层压力低，煤层气井产水量较小，液流速度比较慢，进入泵筒的煤粉砂粒等固体颗粒就会对泵筒及柱塞造成磨损，严重时会出现卡泵现象，影响煤层气井的正常生产。因此，针对有杆泵受煤粉影响大的情况，排水采气还曾尝试过的泵抽设备有:螺杆泵、电潜泵、气举泵和射流泵等。但是螺杆泵存在螺杆加工和装配要求较高，泵的性能对液体的粘度变化比较敏感等缺点；电潜泵存在下井深度较浅，容易产生气锁和电机寿命较短等缺点；气举泵和射流泵的应用比较少，所以我们更需要进行有杆泵在煤层气排水工艺中的设计与运用。
[0004]煤层气井在排水过程中煤粉等固体颗粒进入井筒后容易造成卡泵、砂埋管柱等问题。煤层气井产气后气体也会对排水设备有影响，导致排水效率下降、气锁等问题。为了解决上述问题，减少固体颗粒对排水设备的影响，研制出了沉砂防气泵，该泵具有防煤粉与防气体影响的双重作用，可以防止停抽时煤粉卡泵现象的发生，经过现场实际应用结果表明，使用该泵能够有效的降低煤粉及气体影响，减少检泵作业和捞砂工作量，但是此泵具有机构较复杂等缺点。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，具有结构简单，防砂、防气效果好的特点。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，包括有套管，套管的下端通过泵筒出液阀与泵筒相连通，在泵筒内设有柱塞，柱塞上端通过柱塞出液阀与两端分别套管和泵筒内的中心杆相连，泵筒下端通过进液阀与筛管相连通。
[0007]所述的中心杆上设有放气孔。
[0008]所述的筛管进液孔直径为6-10mm。
[0009]所述柱塞出液阀为强启闭阀。
[0010]所述的泵筒出液阀设计为锥形。
[0011]本发明的有益效果是: 本发明在目前煤层气的开采机理及煤层气井下排水泵排水采气时防砂卡、防煤粉与防气锁现象不足的基础上，结合普通油田防砂泵的基本工作原理确定出了适应煤层气开采的防砂防气锁排水泵方案。该方案确定了煤层气排水泵的结构，重点设计了该泵的泵筒与柱塞等零件，并对该泵的排量与泵效进行了计算。该结构的设计能够有效地防止卡泵、气锁现象的发生，从而改善了排水泵的性能，提高了煤层气的产量，增加了煤层气开发的经济效益。具体表现在以下方面:
1)该泵采用了机械强启闭阀式柱塞出液阀，依靠抽油杆的动力来实现锥阀的启闭，来防止发生卡泵与气锁现象的发生；
2)该泵的泵筒出液阀设计为锥形，当煤层气排水泵工作或停抽时，井液中的砂粒与煤粉被锥形的泵筒出液阀阻挡，不能进入泵筒内或在泵筒内堆积，因此能有效的防止砂卡、砂埋柱塞现象的发生；
3)该泵的中心杆上部设计有放气孔，这样的中心杆能够有效地防止气锁现象发生；
4)该泵在泵筒底部进液处设置有筛管，该筛管进液孔直径为8_，此种设计能够有效地控制大径煤粉、砂粒等固体颗粒进入泵筒，从而有效地防止卡泵现象的发生。
[0012]本发明具有维护保养方便、经久耐用、工作可靠且能为煤层气开采长期服务的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的结构示意图。
[0014]图2为本发明强启闭式柱塞出液阀的结构示意图。
[0015]图3为本发明上冲程示意图。
[0016]图4为本发明下冲程示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0018]参见图1、2，一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，包括有套管1，套管I的下端通过泵筒出液阀3与泵筒4相连通，在泵筒4内设有柱塞6，柱塞6上端连接机械阀座10，柱塞出液阀5通过止推卡座9与套管I和泵筒4内的中心杆2相连，组成了强启闭式柱塞出液阀，泵筒4下端通过进液阀7与筛管8相连通。
[0019]所述的中心杆2上设有放气孔。
[0020]所述的筛管进液孔直径为8mm。
[0021 ] 所述柱塞出液阀为强启闭阀。
[0022]所述的泵筒出液阀3设计为锥形。
[0023]本发明的工作原理是:
此煤层气防砂防气锁排水泵是在标准抽油泵的结构基础上改进而来的，因此其工作原理与一般的标准抽油泵基本一致。
[0024]上冲程如图3所示，煤层气排水泵通过抽油杆带动柱塞向上运动把柱塞从泵筒中提出，使得整个泵腔的体积增大而导致压力减小。当压力减小至沉没压力时进液阀打开，液体通过进液阀进入泵筒；与此同时柱塞出液阀关闭，泵筒出液阀开启，柱塞从泵筒中提出的过程中使得泵筒内的液体通过泵筒出液阀进入油管内，因此油管内的液体上升相应的体积，为下冲程做准备工作。
[0025]下冲程如图4所示，在抽油杆带着柱塞向下运动时，柱塞出液阀打开，与此同时泵腔体积变小导致压力增大，从而进液阀关闭，这就使得柱塞内部的液体进入泵筒上部腔室内，为上冲程做准备工作。
【权利要求】
1.一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，包括有套管(1)，其特征在于，套管(I)的下端通过泵筒出液阀(3)与泵筒(4)相连通，在泵筒(4)内设有柱塞(6)，柱塞(6)上端通过柱塞出液阀(5)与两端分别套管(I)和泵筒4内的中心杆(2)相连，泵筒(4)下端通过进液阀(7)与筛管(8)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，其特征在于，所述的中心杆(2)上设有放气孔。
3.根据权利要求1所述的一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，其特征在于，所述的筛管进液孔直径为6-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，其特征在于，所述的柱塞出液阀为强启闭阀。
5.根据权利要求1所述的一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，其特征在于，所述的泵筒出液阀(3)设计为锥形。
6.根据权利要求3所述的一种煤层气机械启闭阀防砂防气锁泵，其特征在于，所述的筛管进液孔直径为8mm。
【文档编号】E21B43/08GK103452820SQ201310362196
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】屈文涛, 郭怡潇, 袁比飞, 孙艳萍, 孙旭光 申请人:西安石油大学