倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置及其排水采气系统的制作方法

1.本实用新型属于煤层气排水采气技术领域，具体涉及一种倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置及其排水采气系统。


背景技术：

2.煤层气在近期的开发中多为水平井，有杆抽油机在水平井中会产生杆管偏磨、砂卡检泵等问题，无杆举升设备可有效解决杆管偏磨问题，尤其是螺杆泵对出气、出砂适应性更强，因此电潜螺杆泵设备在煤层气开采过程中有很强的的实用性。但煤层气在下井方案的设计中，抽采设备下入井中的位置一般位于射孔以上，且距离煤层底板较近，这就需要机组具备防气和防砂的功能。另外煤层气在排采过程中前期水量大后期水量小，一种型号的机组不能满足较宽的排量范围，就会造成机组在后期排采中需要间抽运行频繁启停，另外后期起水量小，排出水的携带粉煤灰的能力不足，就会造成粉煤灰的沉积堵塞机组流道造成检泵作业。
3.专利申请号为201921481183.8《倒置式潜油直驱螺杆泵采油设备》中公开了一种倒置式潜油直驱螺杆泵采油设备，包括井上部分、中间部分和井下部分，井上部分包括控制柜和接线盒，中间部分包括电缆，控制柜通过电缆与接线盒连接，井下部分从上至下依次连接有电机、保护器、连接器和螺杆泵，电机通过电缆与设置在井上部分控制柜内的控制器连接，在电机的上方连接有出油管；在螺杆泵的下方设置有扶正器，在扶正器的下方设置有吸入口，该采油设备针对对含砂井减少砂吸入机组内部，减小砂对螺杆泵及其它部件影响，增加整机的寿命。但是该机组对于砂的过滤不彻底，还有待进一步改进。
4.专利申请号为202111410483.9《一种循环回注洗井系统及方法》中公开的了一种用于煤层气开采中后期的回注系统，系统包括直排系统、回注系统和螺杆泵，可以解决煤层气开采过程中中后期水量逐渐降低，井的供液能力不足，导致螺杆泵无法正常运行，增加作业成本的问题。但是该系统针对含砂井没有解决井内含砂量多，容易造成砂卡检泵的问题。
5.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置及其排水采气系统，以至少解决目前常规电潜螺杆泵连接防砂防气装置难度大，机组对砂的过滤不彻底容易造成砂卡检泵的问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，所述导流装置包括：
9.内管，所述内管的顶端与所述倒置式电潜螺杆泵的进液口连接，所述内管的管壁上设置有第一孔洞，用于进液，所述第一孔洞上固定有筛网；
10.外管，所述外管套设在所述内管的外围，所述外管与所述内管之间形成环空的导流口；
11.单向阀，所述单向阀固定在所述内管的底端，所述单向阀的内部设置有贯穿上下的中空腔体，所述单向阀的壁面上设置有连通环空和所述中空腔体的第二孔洞；
12.沉砂管，所述沉砂管设置在所述单向阀的下方，固定在所述外管和所述单向阀之间。
13.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，优选，所述中空腔体包括从上至下设置的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的外径大于所述第二腔体；
14.所述第一腔体的底部设置有封堵件，所述封堵件通过固定在所述单向阀腔壁上弹簧抵触在第一腔体和第二腔体连接处，并将所述第二腔体的一端封堵，所述封堵件的外径处于第一腔体的外径和第二腔体的外径之间。
15.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，优选，所述第一孔洞设置有多个，每个所述第一孔洞上均固定有筛网。
16.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，优选，所述第二孔洞为中心轴线从外向内向下倾斜的斜孔。
17.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，优选，所述第二孔洞设置有至少两层，每层上设置有多个第二孔洞，每层中的多个所述第二孔洞沿所述第二腔体的周向均匀排布。
18.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，优选，所述外管和所述内管之间的环空空间内设置有卡件，所述卡件固定在所述外管和所述内管之间，所述卡件用于吊装。
19.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，优选，所述封堵件为钢球。
20.一种倒置式电潜螺杆泵排水采气系统，所述系统包括倒置式电潜螺杆泵采油设备，所述设备包括井上部分、中间部分和井下部分；
21.所述井上部分包括机组控制柜和接线盒，所述中间部分包括电缆，所述机组控制柜通过电缆与接线盒连接，所述井下部分从上至下依次连接有电机、保护器、连接器和螺杆泵，所述电机通过所述电缆与设置在所述机组控制柜内的控制器连接，在所述电机的上方连接有出油管；所述电机、保护器、连接器和螺杆泵为同轴连接，所述螺杆泵的下方设置有如上所述的防砂防气导流装置。
22.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵排水采气系统，优选，所述排水采气系统还包括循环回注洗井系统；所述循环回注洗井系统包括直排系统和回注系统。
23.在如上所述的倒置式电潜螺杆泵排水采气系统，优选，所述循环回注洗井系统中的回注控制柜内控制器单元与所述机组控制柜内的控制器连接，以实现所述循环回注洗井系统通过机组控制柜的gprs模块进行远程传输控制。
24.有益效果：
25.本实用新型提供的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置安装在倒置式电潜螺杆泵的下端，解决了常规螺杆泵不能防砂和防气的问题，导流装置能够有效过滤砂子同时具有排气的功能，单向阀的设置降低了螺杆泵因缺水导致的干磨烧泵的风险；同时，本实用新型提供的电潜螺杆泵排水采气系统包含了循环回注洗井系统，可以使用一种泵型满足煤层气的整个排采周期，并且解决了因废煤灰而导致井下堵塞检泵，延长了检泵周期，节省了作业费用。
附图说明
26.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：
27.图1为本实用新型实施例的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置的结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例的倒置式电潜螺杆泵排水采气系统的结构示意图；
29.图3为本实用新型实施例的倒置式电潜螺杆泵采油设备的结构示意图；
30.图4为本实用新型实施例的循环回注洗井系统的结构示意图。
31.图中：1、电潜螺杆泵采油设备；1.1、导流装置；1.1.1、沉砂管；1.1.2、单向阀；1.1.2.1、弹簧；1.1.2.2、封堵件；1.1.2.3、第二孔洞；1.1.3、外管；1.1.4、内管；1.1.5、第一孔洞；1.1.6、筛网；1.1.7、卡件；1.2、螺杆泵；1.3、连接器；1.4、保护器；1.5、电机；1.6、井下温度压力传感器；1.7、油管；1.8、电缆；1.9、密封装置；1.10、接线盒；1.11、套压传感器；1.12、机组控制柜；
32.2、循环回注洗井系统；2.1、回注水罐；2.2、回注泵柜；2.3、回注控制柜；2.4、回注水高压软管；2.5、产出水入罐管线；2.6、产出水直排管线。
具体实施方式
33.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
35.如图1所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置，导流装置1.1包括内管1.1.4、外管1.1.3、单向阀1.1.2和沉砂管1.1.1。
36.内管1.1.4的顶端与倒置式电潜螺杆泵1.2的进液口连接，内管1.1.4的管壁上设置有第一孔洞1.1.5，用于进液，第一孔洞1.1.5上固定有筛网1.1.6。
37.外管1.1.3套设在内管1.1.4的外围，外管1.1.3与内管1.1.4之间形成环空的导流口。
38.单向阀1.1.2固定在内管1.1.4的底端，单向阀1.1.2的内部设置有贯穿上下的中空腔体，单向阀1.1.2的壁面上设置有连通环空和中空腔体的第二孔洞1.1.2.3。
39.沉砂管1.1.1设置在单向阀1.1.2的下方，固定在外管1.1.3和单向阀1.1.2之间，用于接收筛网1.1.6筛余后沉积的砂子。
40.本实用新型的具体实施例中，中空腔体包括从上至下设置的第一腔体和第二腔体，第一腔体的外径大于第二腔体；第一腔体的底部设置有封堵件1.1.2.2，封堵件1.1.2.2通过固定在单向阀1.1.2腔壁上弹簧1.1.2.1抵触在第一腔体和第二腔体连接处，并将第二
腔体的一端封堵，封堵件1.1.2.2的外径处于第一腔体的外径和第二腔体的外径之间。优选地，封堵件1.1.2.2为钢球。
41.本实用新型的具体实施例中，第一孔洞1.1.5设置有多个，每个第一孔洞1.1.5上均固定有筛网1.1.6，筛网1.1.6用于对进入内管1.1.4中的井液过滤砂子，防止大量含砂液体进入螺杆泵1.2内。
42.本实用新型的具体实施例中，第二孔洞1.1.2.3为中心轴线从外向内向下倾斜的斜孔。筛网1.1.6筛出的砂子下落至内管1.1.4和外管1.1.3之间的环空底部，然后进入斜孔，通过单向阀1.1.2内的中空腔体流落至沉砂管1.1.1。
43.当筛网1.1.6上没有被砂堵塞，液体能够进入螺杆泵1.2内时，单向阀1.1.2的钢球堵塞第二腔体，第二腔体内的液体无法进入内管1.1.4及螺杆泵1.2，当筛网1.1.6被砂堵塞后，内管1.1.4内出现负压，将钢球向上吸附，钢球向上抵压弹簧1.1.2.1，此时第二腔体和第一腔体打通，从第二孔洞1.1.2.3进入的液体从单向阀1.1.2中空内腔进入内管1.1.4及螺杆泵1.2，保证螺杆泵1.2不会因缺水而导致干磨烧泵。
44.本实用新型的具体实施例中，第二孔洞1.1.2.3设置有至少两层，每层上设置有多个第二孔洞1.1.2.3，每层中的多个第二孔洞1.1.2.3沿第二腔体的周向均匀排布。多个第二孔洞1.1.2.3的设置便于下落沉积的砂子及时的落入沉砂管1.1.1内。
45.本实用新型的具体实施例中，外管1.1.3和内管1.1.4之间的环空空间内设置有卡件1.1.7，卡件1.1.7固定在外管1.1.3和内管1.1.4之间，卡件1.1.7用于吊装。
46.实施例1
47.如图2和图3所示，本实用新型提供一种倒置式电潜螺杆泵排水采气系统，系统包括倒置式电潜螺杆泵采油设备，设备包括井上部分、中间部分和井下部分；
48.井上部分包括机组控制柜1.12和接线盒1.10，井上部分还设置有套压传感器1.11，套压传感器1.11固定在四通连接件上，套压传感器1.11用于检测井筒套管中的气体压力，从而保证沉没度控制更加精准。
49.中间部分包括电缆1.8，机组控制柜1.12通过电缆1.8与接线盒1.10连接，井下部分从上至下依次连接有井下温度压力传感器1.6、电机1.5、保护器1.4、连接器1.3、螺杆泵1.2和导流装置1.1，电机1.5通过电缆1.8与设置在机组控制柜1.12内的控制器连接，在电机1.5的上方连接有油管1.7；油管1.7的上方一侧设置有井下环空回注管道；电机1.5、保护器1.4、连接器1.3和螺杆泵1.2为同轴连接，螺杆泵1.2的下方设置有防砂防气导流装置1.1。
50.为解决常规螺杆泵连接防砂防气装置难度大的问题，在常规螺杆泵的基础上，调整结构形式，将机组(即倒置式电潜螺杆泵采油设备)整体倒置，让螺杆泵1.2的吸入口处于机组下端。倒置式电潜螺杆泵采油设备的吸入口在最下端，可以和导流装置1.1便捷连接。
51.防砂防气导流装置1.1采用重力式原理，液体由上端敞开口(即内管1.1.4和外管1.1.3之间形成的环空口)进入，而气体上行直至进入井下环空回注管道排至地面，并且一部分随着液体进入环空的气体，将在下行的过程中气液固混合物进行二次分离，气体上升，液体和固体下沉，起到排气的作用。
52.液体在进入外管1.1.3和内管1.1.4环形空间后，通过筛网1.1.6过滤后进入内管1.1.4内，而内管1.1.4和螺杆泵1.2直接连接，液体直接进入螺杆泵1.2内，过滤的砂通过下
部单向阀1.1.2上的斜孔漏入沉沙管内，起到防砂的作用。
53.在筛网1.1.6被完全堵住后，单向阀1.1.2内的钢球向上运动，单向阀1.1.2就会被打开，液体通过单向阀1.1.2进入螺杆泵1.2内，保证螺杆泵1.2不会因缺水而导致的干磨烧泵。
54.实施例2
55.如图4所示，为解决螺杆泵排量范围窄不能满足煤层气整个排采生命周期的问题，以及因后期液量低井携带粉煤灰的能力不足而导致的井下堵塞等问题，倒置式电潜螺杆泵排水采气系统还包括循环回注洗井系统2；循环回注洗井系统2包括直排系统和回注系统。
56.循环回注洗井系统2包括回注水罐2.1、回注泵柜2.2、回注控制柜2.3、回注水高压软管2.4、产出水入罐管线2.5、产出水直排管线2.6。循环回注洗井系统2中的输出总管和回注水高压软管2.4通过密封装置1.9与四通连接件连接。
57.回注水罐2.1具备沉淀过滤装置，包含多个沉淀腔室和一个过滤腔室。
58.循环回注洗井系统2中的回注控制柜2.3内控制器单元与机组控制柜1.12内的控制器连接，以实现循环回注洗井系统通过机组控制柜1.12的gprs模块进行远程传输控制。回注控制柜2.3具备本地和远程两种控制模式，并且采集回注系统压力、流量信号进行基于压力或流量的闭环控制，可以和电潜螺杆泵采油设备1的控制柜1.12联动进行控制，并且具备远程传输功能，可通过手机app和电脑软件查看实时数据，以及进行远程启停、调参等。
59.回注泵柜2.2包括增压泵、流量计、压力计等，增压泵可为柱塞泵、螺杆泵等，增压值大于8mpa，流量大于30m3/d。
60.回注泵柜2.2通过回注水高压软管2.4连接回注水罐2.1，在回注水罐2.1的最后一个腔室取水，经过增压泵增压后，通过回注水高压软管2.4连接井口，将水注入井内。
61.回注水高压软管2.4绑缚在油管1.7上，下至机组的吸入口。
62.电潜螺杆泵采油设备1从井内排出的水，通过产出水入罐管线2.5进入回注水罐2.1的第一个腔室，经过多级沉淀一级过滤后进入回注水罐2.1的最后一个腔室，重新被注入井中循环利用，而井自身的产出水会通过回注水罐2.1最后一个腔室上的溢流口排出。
63.倒置式电潜螺杆泵采油设备1，在煤层气排采中后期水量减小，机组在最低的转速时仍然不能连续工作时，就需要开启循环回注洗井系统2进行回注水，保证电潜螺杆泵采油设备1正常连续工作，避免了频繁启停，延长机组寿命。
64.倒置式电潜螺杆泵采油设备1，在煤层气排采中后期水量减小，携带粉煤灰的能力不足，为了防止粉煤灰沉积在过液通道，可以通过加大回注水量，同时提高电潜螺杆泵1.3的的转速，通过大排量抽采进行反洗井，解决井下堵塞的问题，延长检泵周期，降低作业费用，提高产能，同时反洗井可实现远程操作。
65.实施例3
66.倒置式电潜螺杆泵排水采气系统，在煤层气排采前期，井本身的排量大，循环回注系统2处于关闭状态，电潜螺杆泵采油设备1产出水通过产出水直排管线2.6直接排至蒸发池，在进行一段抽采后，通过远程数据分析，判断是否开启回注系统，如需开启循环回注系统2或反洗井，可远程进行操作控制。
67.综上，本实用新型提供的倒置式电潜螺杆泵的防砂防气导流装置安装在倒置式电潜螺杆泵的下端，解决了常规螺杆泵不能防砂和防气的问题，导流装置能够有效过滤砂子
同时具有排气的功能，单向阀的设置降低了螺杆泵因缺水导致的干磨烧泵的风险；同时，本实用新型提供的电潜螺杆泵排水采气系统包含了循环回注洗井系统，可以使用一种泵型满足煤层气的整个排采周期，并且解决了因废煤灰而导致井下堵塞检泵，延长了检泵周期，节省了作业费用。
68.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。