一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞制造技术

技术编号:20091642 阅读:32 留言:0更新日期:2019-01-15 10:54
本发明专利技术公开了一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞,包括多组弹块式柱塞,相邻组弹块式柱塞之间通过连接管连接,最上端的弹块式柱塞连接打捞头,最下端的弹块式柱塞连接卸载逃逸装置,在多组弹块式柱塞形成的管柱内部设有内活动杆,所述内活动杆包括上撞杆和下撞杆,每个弹块式柱塞的弹块上固设有径向滑销,在内活动杆上对应每组弹块式柱塞设有内收机构,在内收机构上设有与径向滑销端头相配置的内收槽,通过内收槽与径向滑销端头的相互嵌合,实现弹块式柱塞外径收缩变小。本发明专利技术可以改变传统柱塞要依靠关井才能使柱塞下行至井底的状态,实现气井连续生产,提高气井柱塞的举升效率,适应低产页岩气井高效生产。

【技术实现步骤摘要】
一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞
本专利技术涉及一种页岩气开采工具,尤其涉及一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞。
技术介绍
柱塞排采是一种充分利用地层能量实现气井排水采气的举升方式。在实施柱塞排采的页岩气井内,柱塞的作用主要是作为液体和气体的界面,依靠来自于气井自身形成的油套压差,使柱塞能够从井底运行至井口并带出井筒内积液,降低井底流压。通常情况下,柱塞与油管采取过盈配合,上下运行主要是通过地面装置控制气动阀打开或关闭气井实现,即气动阀开启气井生产时,柱塞带液上行至井口,气动阀关闭气井时,柱塞上下压力平衡,并依靠自身重量克服井内流体的托举力,下行至油管设定位置,在这一过程中,柱塞始终与油管保持贴合。由地面装置控制气井开关实现柱塞运行状态切换的这一控制方式带来了两个实际问题:一是需要关闭气井才可以使柱塞下行至油管设定位置,在一定程度上缩短了气井持续生产时间;二是柱塞即使在关闭气井的状况下下行,也会因油管内的气井的托举作用,导致柱塞会下行缓慢,也影响力整个技术的生产效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞,以提高气井柱塞的举升效率,适应低产页岩气井高效生产。本专利技术所采用的技术方案为:适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞,其特征在于:包括多组弹块式柱塞,相邻组弹块式柱塞之间通过连接管连接,最上端的弹块式柱塞连接打捞头,最下端的弹块式柱塞连接卸载逃逸装置,在多组弹块式柱塞形成的管柱内部设有内活动杆,所述内活动杆包括上撞杆和下撞杆,每个弹块式柱塞的弹块上固设有径向滑销,在内活动杆上对应每组弹块式柱塞设有内收机构,在内收机构上设有与径向滑销端头相配置的内收槽,通过内收槽与径向滑销端头的相互嵌合,实现弹块式柱塞外径收缩变小。按上述技术方案,所述内收槽为燕尾槽,径向滑销的端头形状与燕尾槽相配置。按上述技术方案,所述弹块式柱塞包括柱塞本体,在柱塞本体上至少设有一组弹块,每组弹块包括沿柱塞本体周向方向均匀布置的多个弹块,所述弹块内壁与柱塞本体外壁之间抵接复位弹簧,弹块的两端通过其两端的连接件压装在柱塞本体的两端凹槽内,每组弹块对应设置一组径向滑销,在柱塞本体上对应每组径向滑销设有径向通孔,径向滑销的外端头伸出径向通孔外,并与径向通孔滑移配置。按上述技术方案,所述内收机构为安设在内活动杆上的花键,在花键的周向设有多个燕尾槽,燕尾槽的数量与弹块式柱塞上的径向滑销的数量相同,滑销外端为一楔形凸台,滑销的楔形凸台的两侧为翼侧面,翼侧面的上下端为向弹块侧倾斜的斜面,所述燕尾槽的下端为与滑销翼侧面相配合的向外倾斜的斜面。按上述技术方案,上撞杆的上部设有限位凸台,与打捞头的台阶孔相配置,下撞杆的下部设有限位凸台,与卸载逃逸装置的台阶孔相配置。按上述技术方案,锁爪8的上端为带有内螺纹的环形件,在环形件的下端沿周向设有多个爪手,爪手的下端内壁设有向中心线方向凸起的凸台,与撞杆上的凹槽相配置。按上述技术方案,所述内活动杆包括依次相连的上撞杆、套环、储存管、联动杆、下撞杆,设有两组弹块式柱塞,第一组弹块式柱塞对应设置在上撞杆处,在上撞杆处设有内收机构,在联动杆处设置第二组弹块式柱塞,并对应设置内收机构。按上述技术方案,存储管内部为一个空腔结构,用于存储井下的测试仪器,实现对对井筒内温度、压力等数据的测试与记录。按上述技术方案,在撞杆上设有长圆形径向长孔,其开孔长度与撞杆最大下行距离相适配,在长圆形径向通孔内穿装有防转销,所述防转销的两端穿装在柱塞本体上设置的贯穿孔内。按上述技术方案,所述卸载逃逸装置包括泄压套、阀杆、卸载弹簧、调整螺母,所述泄压套内部设置有一锥形泄压孔,该锥形泄压孔的锥面与阀杆相适配;阀杆外周套装有卸载弹簧,所述卸载弹簧的一端与锥形泄压孔的端面相抵接,下端与安设在阀杆下端的调整螺母端面相抵接,最下端的撞杆伸入阀杆的中心孔内并与其密封配置,在泄压套上设有泄压孔,所述泄压套的下端与下接头相连。本专利技术所取得的有益效果为:1、本专利技术可以使所有使用该柱塞的气井,在柱塞快速上行到井口后,通过柱塞的冲击,使最上端的撞杆被迫下行,从而切换柱塞的密封状态,实现依靠重力在正在生产的气井内快速下行至井底;在柱塞快速到达井底后,通过柱塞的冲击,使下撞杆被迫上行,从而使弹块恢复与油管的密封状态,实现依靠柱塞上下压差,使柱塞带液并快速上行至井口,如此往复气井就可以改变传统柱塞要依靠关井才能使柱塞下行至井底的状态,实现气井连续生产。2、通过设置卸载逃逸装置,使柱塞上部的液柱压力超过调载弹簧的预定设计压力,阀杆即会向下压缩弹簧,并使柱塞上部流体可以通过泄压套上设置的泄压孔,泄入到柱塞下部油管内,直到调载弹簧能够克服液柱压力使密封阀杆恢复密封状态,以实现卸载的目的,从而实现大液量气井内进行少量多次带液效。3、通过设置存储管可以实现在柱塞内安装多种测试仪器,以便于测试和记录井下各种数据,由于柱塞可以在井内多次上行和下行,并可以在井口被捕捉,因此可以改变原来只依靠通过下入钢丝或者连续油管进行井下数据测试的方式,极大的降低作业成本。附图说明图1为本专利技术的结构图。图2为滑销与花键的局部放大图。图3为滑销与花键还未相互作用时的横截面视图。图4为滑销与花键相互作用是的横截面视图。1、上撞杆;2、打捞头;3、上防转销;4、弹块;5、滑销;6、复位弹簧;7、上本体;8、上锁爪;9、连接管;10、套环;11、存储管;12、联动杆;13、连接套;14、下锁爪;15、下本体;16、中支环;17、下防转销;18、泄压套;19、下撞杆;20、卸载弹簧;21、阀杆;22、调整螺母;23、下接头。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示,本实施例提供了一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞,包括多组弹块式柱塞,每组弹块式柱塞包括至少一个弹块式柱塞,相邻组弹块式柱塞之间通过连接管9连接,最上端的弹块式柱塞连接打捞头2,最下端的弹块式柱塞连接卸载逃逸装置。在多组弹块式柱塞形成的管柱内部设有内活动杆,内活动杆包括上撞杆和下撞杆,每个弹块式柱塞的弹块上固设有径向滑销,在内活动杆上上对应每个弹块式柱塞设有内收机构,在内收机构上设有与径向滑销端头相配置的内收槽,通过内收槽与径向滑销端头的相互嵌合,实现弹块式柱塞外径收缩变小。所述弹块式柱塞包括柱塞本体,在柱塞本体上至少设有一组弹块,每组弹块包括沿柱塞本体周向方向均匀布置的多个弹块,所述弹块内壁与柱塞本体外壁之间抵接复位弹簧,弹块的两端通过其两端的连接件嵌设在柱塞本体的两端凹槽内,每组弹块对应设置一组径向滑销,在柱塞本体上对应每组径向滑销设有径向通孔,径向滑销的外端头伸出径向通孔外,并与径向通孔滑移配置。本实施例以设有两组弹块式柱塞为例进行说明,第一组弹块式柱塞的柱塞本体上设有一组弹块,第二组弹块式柱塞的柱塞本体上设有两组弹块,为了便于区分,本实施例将第一组中的弹块式柱塞命名为上弹块式柱塞,第二组中的弹块式柱塞命名为下弹块式柱塞。第一组弹块式柱塞与第二组弹块式柱塞之间通过连接管9连接。其中,内活动杆包括依次相连的上撞杆、套环、储存管、联动杆、下撞杆,设有两组弹块式柱塞,第一组弹块式柱塞对应设置在上撞杆处,在上撞杆处设有内收机构,在联动杆处设置第二组弹块式柱塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞,其特征在于:包括多组弹块式柱塞,相邻组弹块式柱塞之间通过连接管连接,最上端的弹块式柱塞连接打捞头,最下端的弹块式柱塞连接卸载逃逸装置,在多组弹块式柱塞形成的管柱内部设有内活动杆,所述内活动杆包括上撞杆和下撞杆,每个弹块式柱塞的弹块上固设有径向滑销,在内活动杆上对应每组弹块式柱塞设有内收机构,在内收机构上设有与径向滑销端头相配置的内收槽,通过内收槽与径向滑销端头的相互嵌合,实现弹块式柱塞外径收缩变小。

【技术特征摘要】
1.一种适应复杂井筒结构的组合式快速柱塞,其特征在于:包括多组弹块式柱塞,相邻组弹块式柱塞之间通过连接管连接,最上端的弹块式柱塞连接打捞头,最下端的弹块式柱塞连接卸载逃逸装置,在多组弹块式柱塞形成的管柱内部设有内活动杆,所述内活动杆包括上撞杆和下撞杆,每个弹块式柱塞的弹块上固设有径向滑销,在内活动杆上对应每组弹块式柱塞设有内收机构,在内收机构上设有与径向滑销端头相配置的内收槽,通过内收槽与径向滑销端头的相互嵌合,实现弹块式柱塞外径收缩变小。2.根据权利要求1所述的组合式快速柱塞,其特征在于:所述内收槽为燕尾槽,径向滑销的端头形状与燕尾槽相配置。3.根据权利要求1或2所述的组合式快速柱塞,其特征在于:所述弹块式柱塞包括柱塞本体,在柱塞本体上至少设有一组弹块,每组弹块包括沿柱塞本体周向方向均匀布置的多个弹块,所述弹块内壁与柱塞本体外壁之间抵接复位弹簧,弹块的两端通过其两端的连接件压装在柱塞本体的两端凹槽内,每组弹块对应设置一组径向滑销,在柱塞本体上对应每组径向滑销设有径向通孔,径向滑销的外端头伸出径向通孔外,并与径向通孔滑移配置。4.根据权利要求3所述的组合式快速柱塞,其特征在于:所述内收机构为安设在内活动杆上的花键,在花键的周向设有多个燕尾槽,燕尾槽的数量与弹块式柱塞上的径向滑销的数量相同,滑销外端为一楔形凸台,滑销的楔形凸台的两侧为翼侧面,翼侧面的上下端为向弹块侧倾斜的斜面,所述燕尾槽的下端为与滑销翼侧面相配合的向外倾斜的斜面。5.根据权利要求1或2所述的组合式快速柱...

【专利技术属性】
技术研发人员:荣莽王大江孙志扬赵胜兰方梦莉蔡凌费成俊乔闻川李婷
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院
类型:发明
国别省市:湖北,42

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