一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除装置及方法与流程

本发明涉及一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除装置及方法，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术：

在石油天然气开采领域，煤层气作为非常规天然气近些年得到了高度关注。但是目前煤层气排采设备的选择主要依赖油田方面的经验。由于煤系地层在地质条件和岩石性质等与常规油储层有明显的差别，使得用到煤层气井的排采设备针对性和适应性低，同时煤层气井地层液中含有较多的煤粉、悬浮砂粒和其他固体颗粒存在，常会造成卡泵、停抽等事故，也会造成检泵周期短、设备不配套等诸多问题，严重影响了煤层气的正常开采。

虽然目前市面上少有的专门用于煤层气的有杆泵，但基本都是煤层气井防煤粉有杆泵，常采用长柱塞或加筛管等防止煤粉进入柱塞内，使煤粉沉降到泵底，但最终还需要将泵取出井底，清除泵底的煤粉。该方式虽然能延长抽油泵的寿命，但清除煤粉方法复杂，过程麻烦，需要投入大量的人力、物力和财力，而且不能从根本上解决煤层出煤粉的问题。

由此我们发明一种用于煤层气井有杆泵排采的煤粉携带及清除装置与方法，利用有杆泵上下运动产生能量使井底煤粉悬浮在水中，无法沉积在井底，利用流体将煤粉携带至井口。同时可利用空心抽油杆进行泵内、泵上高低压射流冲煤粉，清理泵内及泵上沉积煤粉的装置及方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除装置及方法，主要针对出煤粉严重的煤层气井。该装置利用空心抽油杆在下冲程中产生的能量，带动叶轮旋转在井底产生扰动，煤粉悬浮在水中，不能沉积在泵底，与水充分混合，利用液体将煤粉携带至井口。同时还可以利用空心抽油杆进行泵内、泵上高低压射流冲煤粉，清理泵内及泵上沉积的煤粉。最终实现有杆泵排采的煤粉携带及清除。

本发明采用的技术方案是：

本发明一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除装置，主要由油管、空心抽油杆、油杆接头、出油接头、游动阀、油管接头、游动阀底座、第一扶正器、外管、保护接头、固定阀、固定阀底座、泵筒、柱塞、连接杆、第一连杆、管部件、缩口管、第二扶正器、叶轮、底座组成。所述油杆接头与上部空心抽油杆连接，油管接头与上部油管连接；所述游动阀上部与出油接头通过螺栓连接，其底部与游动阀底座通过螺栓连接；第一扶正器上部与游动阀底座连接，其下部与泵筒连接；固定阀上部与保护接头连接，其下部与固定阀底座通过螺栓连接；所述柱塞经连接杆与底座通过螺栓固定；第一连杆上部与泵筒连接，其下部与管部件固定；叶轮上部与缩口管连接，其下部与底座连接；第二扶正器与底座通过螺栓固定。

本发明一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除方法，利用煤粉携带清除装置，包括以下步骤：

①井底携尘：下冲程时，利用泵筒向下运动产生的能量，使叶轮旋转，在井底产生扰动，煤粉悬浮在水中，上冲程时，游动阀关闭，固定阀打开，泵吸入混合液体；在下一个下冲程时，固定阀关闭，游动阀打开，泵将混合液体排出泵内，最终将含有煤粉的流体携至井口，起到携带的作用；低压泵上射流冲煤粉：由于部分煤粉因重力回落，沉积在有杆泵泵上，这时，停止采气，将水以较低压力从空心抽油杆注入，压开冲砂阀，水从射流油嘴进去油管内，将煤粉从油管带到井口；高压泵内射流冲煤粉：若有部分煤粉沉积在有杆泵泵内时，将水以较高压力从空心抽油杆注入到达有杆泵上部，使冲砂阀关闭，球阀打开，水进入泵内，清除泵内沉积煤粉，最后压开游动阀，携带煤粉的混合液从出油口进入油管，最终将煤粉带到井口。这样实现不用将有杆泵上提至地面，而将泵底、泵内、泵上的煤粉清除。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、将过去煤层气开采过程中的防煤粉有杆泵改变为携带及清除煤粉的有杆泵，解决煤层气井出煤粉的问题，更加有利于有杆泵采气的实施。2、通过叶轮旋转，将井下的煤粉与水充分混合，利用有杆泵将煤粉携带至地面，防止煤粉沉降井底，造成有杆泵堵塞、卡泵的问题。3、连接有杆泵的油杆为空心抽油杆。若煤粉与水同时向上运动时，部分煤粉回落沉积在有杆泵泵上或沉积在泵内，可采取高低压射流冲煤粉的方法将泵上、泵内的煤粉清理出去，实现有杆泵排采的煤粉携带及清除。

附图说明

图1是本发明一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除装置的结构示意图；

图2是本发明的管部件、缩口管结构示意图；

图3是本发明的冲砂阀结构示意图。

图中：1．油管；2．空心抽油杆；3．油杆接头；4．出油接头；5．游动阀；6．油管接头；7．游动阀底座；8．第一扶正器；9．外管；10．保护接头；11．固定阀；12．固定阀底座；13．泵筒；14．柱塞；15．连接杆；16．第一连杆：17．管部件；18．缩口管；19．第二扶正器；20．叶轮；21．底座；22．麻花杆；23．卡槽；24．第一冲砂阀块；25．第一流体通道；26．第二连杆；27．第二冲砂阀块；28．第一射流喷嘴；29．低压力弹簧；30．球阀；31．高压力弹簧；32．第二流体通道；33．出油口；34．第三流体通道；35．第二射流喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2、图3所示，本发明一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除装置，主要由油管1、空心抽油杆2、油杆接头3、出油接头4、游动阀5、油管接头6、游动阀底座7、第一扶正器8、外管9、保护接头10、固定阀11、固定阀底座12、泵筒13、柱塞14、连接杆15、第一连杆16、管部件17、缩口管18、第二扶正器19、叶轮20、底座21组成。所述油杆接头3与上部空心抽油杆2连接，油管接头6与上部油管连接；所述游动阀5上部与出油接头4通过螺栓连接，其底部与游动阀底座7通过螺栓连接；第一扶正器8上部与游动阀底座7连接，其下部与泵筒13连接；固定阀11上部与保护接头10连接，其下部与固定阀底座12通过螺栓连接；所述柱塞14经连接杆15与底座21通过螺栓固定；第一连杆16上部与泵筒13连接，其下部与管部件17固定；叶轮20上部与缩口管18连接，其下部与底座21连接；第二扶正器19与底座21通过螺栓固定。

本发明一种煤层气井有杆泵排采的煤粉携带清除方法，利用煤粉携带清除装置，包括以下步骤：

①井底携尘：下冲程时，利用泵筒13向下运动产生的能量，使叶轮20旋转，在井底产生扰动，煤粉悬浮在水中，上冲程时，游动阀5关闭，固定阀11打开，泵吸入混合液体；在下一个下冲程时，固定阀11关闭，游动阀5打开，泵将混合液体排出泵内，最终将含有煤粉的流体携至井口，起到携带的作用；

②低压泵上射流冲煤粉：由于部分煤粉因重力回落，沉积在有杆泵泵上，这时，停止采气，将水以较低压力从空心抽油杆2注入，压开冲砂阀，水从第一射流油嘴28进去油管1内，将煤粉从油管带到井口；

③高压泵内射流冲煤粉：若有部分煤粉沉积在有杆泵泵内时，将水以较高压力从空心抽油杆2注入到达有杆泵上部，使冲砂阀关闭，球阀30打开，水从第二射流喷嘴35进入泵内，清除泵内沉积煤粉，最后压开游动阀5，携带煤粉的混合液从出油口33进入油管1，最终将煤粉带到井口。这样实现不用将有杆泵上提至地面，而将泵底、泵内、泵上的煤粉清除。

工作时：

下冲程中，空心抽油杆2带动泵筒13向下运动，将动力传给第一连杆16，经第一连杆16到内有麻花杆22的管部件17，使管部件17向下运动，由于缩口管18内有卡槽23，会使缩口管18和叶轮20同时旋转，在井底产生扰动，使煤粉悬浮在水中。上冲程中，游动阀5关闭，固定阀11打开，泵吸入携带煤粉的水，等到下一个下冲程时，游动阀5打开，携带煤粉的水经出油口33到达油管1，最终将煤粉和水带到地面，达到携带煤粉的目的。

如图3所示，若油管内的部分煤粉沉积在有杆泵泵上。可采取低压泵上射流冲煤粉。停止采气，将水以较小压力从空心抽油杆2注入，使第一冲砂阀块24、第二连杆26、第二冲砂阀块27下移较小距离，这时第一射流喷嘴28打开，射流水进入油管内，将煤粉从油管携至井口。此时，由于水压低，球阀30不会打开。

如图3所示，若有杆泵泵内有部分煤粉沉积。可采取高压泵内射流冲煤粉。以较大压力将水从空心抽油杆2注入，使第一冲砂阀块24、第二连杆26、第二冲砂阀块27下移较大距离，第一射流喷嘴28被第二冲砂阀块27关闭。球阀30打开，高压水从第一流体通道25、第二流体通道32和第三流体通道34经第二射流喷嘴35到达泵内，清洗泵筒内部沉积煤粉。最后携带煤粉的水压开游动阀6，从出油口33流到油管，最终携带至地面。