一种用于煤层气开采的有杆泵设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于煤层气开采的有杆泵设备，包括抽油机、油管、抽油杆和有杆泵；油管设置在井下套管内，有杆泵包括相配合的泵筒和柱塞，泵筒位于油管的下端并与油管连通，泵筒的底部和柱塞的底部均设有游动阀，柱塞的上壳体具有连通孔；抽油机位于地面上，并能够通过抽油杆带动柱塞做往复运动；抽油杆为中空结构，抽油杆与柱塞的连接处设有可开启的封堵结构，以便关闭管套环空和杆管环空，开启封堵结构时，通过抽油杆内部排采。该有杆泵设备能够采用两种排采方式，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。

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤层气开采的有杆泵设备
本专利技术涉及煤层气开采
，特别是涉及一种用于煤层气开采的有杆泵设备。
技术介绍
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。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。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。目前，常用的人工举升设备为有杆泵设备，由地面上的抽油机通过抽油杆带动井下的抽油泵工作，将井筒内的水排出至地面。随着产水量的降低，产气量的升高，出现杆管偏磨、动力消耗大等情况。另外，由于产水量是变化的，有杆泵设备的排水量变化范围小，不适应煤层气井在生产过程中地层出水量的变化，需要频繁调整其工作参数，并频繁修井，不但经济性不好，而且很难满足连续、稳定降压排水的要求，影响了煤层气的开采效率。因此，如何设计一种水量变化时，能够连续、稳定降压排水的有杆泵设备，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于煤层气开采的有杆泵设备，该有杆泵设备的开采效率较高，能够适应水量变化，对井筒连续、稳定降压排水。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种用于煤层气开采的有杆泵设备，包括抽油机、油管、抽油杆和有杆泵；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；所述有杆泵包括相配合的泵筒和柱塞，所述泵筒位于所述油管的下端并与所述油管连通，所述泵筒的底部和所述柱塞的底部均设有游动阀，所述柱塞的上壳体具有连通孔；所述抽油机位于地面上，并能够通过所述抽油杆带动所述柱塞做往复运动；所述抽油杆为中空结构，所述抽油杆与所述柱塞的连接处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。优选地，所述柱塞的上壳体的所述连通孔设有单向阀，所述单向阀向所述柱塞外侧单向连通。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在所述抽油杆的内壁；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。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。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。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。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。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。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。本专利技术提供的用于煤层气开采的有杆泵设备，包括抽油机、油管、抽油杆和有杆泵；油管设置在井下套管内，有杆泵包括相配合的泵筒和柱塞，泵筒位于油管的下端并与油管连通，泵筒的底部和柱塞的底部均设有游动阀，柱塞的上壳体具有连通孔；抽油机位于地面上，并能够通过抽油杆带动柱塞做往复运动；抽油杆为中空结构，抽油杆与柱塞的连接处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，通过抽油杆的内部排采。该有杆泵设备中，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，抽油机通过抽油杆带动柱塞往复运动。柱塞上行时，柱塞底部的游动阀受柱塞上方液柱压力处于关闭状态，油管上方的液体排出，柱塞下部空间的压力降低，泵筒底部的游动阀受井筒周围压力作用打开，泵筒内部进入液体；柱塞下行时，泵筒内液体受压，柱塞底部的游动阀打开，泵筒底部的游动阀关闭，柱塞下部的液体进入柱塞上部空间。有杆泵工作时，通过杆管环空产水，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，产水量不稳定，会出现杆管偏磨的现象，同时对动力设备的动力消耗较大。此时，依次关闭管套环空和杆管环空，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。该有杆泵设备能够采用两种排采方式，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。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，不需要抽油杆运动，从而能够避免杆管偏磨的现象。附图说明图1为本专利技术所提供的用于煤层气开采的有杆泵设备一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1中所示的有杆泵设备的井下套管的局部放大示意图；图3为图2中所示的有杆泵设备一种具体实施方式的工作过程示意图；图4为图2中所示的有杆泵设备另一种具体实施方式的工作过程示意图；图5为图2所示的有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6为图2所示的有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。其中，图1至图6中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：抽油机1；油管2；杆管环空23；管套环空25；抽油杆3；封堵结构31；封堵板32；护板33；断裂凹槽34；旋塞35；配合结构36有杆泵4；泵筒41；柱塞42；单向阀43；井下套管5。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种用于煤层气开采的有杆泵设备，该有杆泵设备的开采效率较高，能够适应水量变化，对井筒连续、稳定降压排水。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。请参考图1至图6，图1为本专利技术所提供的用于煤层气开采的有杆泵设备一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1中所示的有杆泵设备的井下套管的局部放大示意图，图3为图2中所示的有杆泵设备一种具体实施方式的工作过程示意图，图4为图2中所示的有杆泵设备另一种具体实施方式的工作过程示意图，图5为图2所示的有杆泵设备中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤层气开采的有杆泵设备，包括抽油机(1)、油管(2)、抽油杆(3)和有杆泵(4)；所述油管(2)的下部位于井下套管(5)内，形成管套环空(25)；所述抽油杆(3)的下部位于所述油管(2)内，形成杆管环空(23)；所述有杆泵(4)包括相配合的泵筒(41)和柱塞(42)，所述泵筒(41)位于所述油管(2)的下端并与所述油管(2)连通，所述泵筒(41)的底部和所述柱塞(42)的底部均设有游动阀，所述柱塞(42)的上壳体具有连通孔；所述抽油机(1)位于地面上，并能够通过所述抽油杆(3)带动所述柱塞(42)做往复运动；其特征在于，所述抽油杆(3)为中空结构，所述抽油杆(3)与所述柱塞(42)的连接处设有可开启的封堵结构(31)，以便依次关闭所述管套环空(25)和所述杆管环空(23)后，开启所述封堵结构(31)时，通过所述抽油杆(3)的内部排采。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤层气开采的有杆泵设备，包括抽油机(1)、油管(2)、抽油杆(3)和有杆泵(4)；所述油管(2)的下部位于井下套管(5)内，形成管套环空(25)；所述抽油杆(3)的下部位于所述油管(2)内，形成杆管环空(23)；所述有杆泵(4)包括相配合的泵筒(41)和柱塞(42)，所述泵筒(41)位于所述油管(2)的下端并与所述油管(2)连通，所述泵筒(41)的底部和所述柱塞(42)的底部均设有游动阀，所述柱塞(42)的上壳体具有连通孔；所述抽油机(1)位于地面上，并能够通过所述抽油杆(3)带动所述柱塞(42)做往复运动；其特征在于，所述抽油杆(3)为中空结构，所述抽油杆(3)与所述柱塞(42)的连接处设有可开启的封堵结构(31)，以便依次关闭所述管套环空(25)和所述杆管环空(23)后，开启所述封堵结构(31)时，通过所述抽油杆(3)的内部排采。2.如权利要求1所述的用于煤层气开采的有杆泵设备，其特征在于，所述柱塞(42)的上壳体的所述连通孔设有单向阀(43)，所述单向阀(43)向所述柱塞(42)外侧单向连通。3.如权利要求1或2所述的用于煤层气开采的有杆泵设备，其特征在于，所述封堵结构(31)包括封堵板(32)和护板(33)，所述封堵板(32)和所述护板(33)固设于在所述抽油杆(3)的内壁；所述封堵板(32)设有冲击断裂部，以便向所述抽油杆(3)内部投入重物时，所述封堵板(32)能够沿所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军，綦耀光，郭本广，莫日和，孟尚志，张文忠，刘一楠，张贺，
申请(专利权)人：中联煤层气有限责任公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：北京;11