一种智能柱塞排水采气系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能柱塞排水采气系统及其使用方法，包括用于排水采气的且具有能量转换的智能柱塞、位于井口处且用于对智能柱塞进行捕捉和能量供给的井口组件以及用于对智能柱塞动作状态进行控制的控制机构；智能柱塞内设置有为智能柱塞提供能量供给的能量转换组件，通过能量转换组件使得井内气流产生的动能转换为电能以及将智能柱塞在井内运动时的势能转换为电能；通过设置在智能柱塞内部和防喷盒内部的发电机组，将井内的气流及流体产生的动能转化为电能，同时，在智能柱塞下行过程中的势能转换为电能，并储存在电池仓内，大大提高能量利用率，大大降低了对外部能源的依赖，提高使用性能。提高使用性能。提高使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种智能柱塞排水采气系统及其使用方法


[0001]本专利技术涉及井筒排水采气
，具体涉及一种智能柱塞排水采气系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]气井井底积液问题是天然气开采中常见的问题，尤其是在气井生产的中后期，积液问题尤为突出。在现代化的排水采气工艺中，为了更好解决气井的产水生产阶段，并且能够节省在排水采气过程中所需要的能源，故采用智能化的气井控制系统以及智能化的智能柱塞，既可以减少井底积液，提高天然气开采效率、延长气井的生产寿命，又保证排水采气的稳产。
[0003]而现有的智能柱塞系统中需要完全依赖外部能源供给，保证智能柱塞的可靠运行，从而导降低了智能柱塞的使用性能，在使用过程中需要定时对智能柱塞进行能源补给，降低了工作效率，同时对智能柱塞运动过程中产生的能量并不能得到可靠利用，大大降低了能源利用率。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种智能柱塞排水采气系统及其使用方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能柱塞排水采气系统，包括用于排水采气的且具有能量转换的智能柱塞、位于井口处且用于对智能柱塞进行捕捉和能量供给的井口组件以及用于对智能柱塞动作状态进行控制的控制机构；
[0006]智能柱塞内设置有为智能柱塞提供能量供给的能量转换组件，通过能量转换组件使得井内气流产生的动能转换为电能以及将智能柱塞在井内运动时的势能转换为电能。
[0007]进一步地，智能柱塞包括打捞头、用于检测井内压力的压力传感器、用于检测智能柱塞位置的位置传感器、变径后与套管壁贴合的密封结构、与能量转换组件电性连接的电控系统、用于对井筒出水口进行开闭的控制的阀门、连接在阀门上的传动机构以及用于对传动机构提供动力且与能量转换组件电性连接的驱动电机。
[0008]进一步地，能量转换组件包括发电机、设置在发电机输出端的涡轮以及与发电机电性连接的电池仓，电池仓为智能柱塞内的用电部件进行供电。
[0009]进一步地，井口组件包括防喷盒、位于防喷盒内壁且用于卡定智能柱塞的卡定结构以及位于防喷盒内部且用于对智能柱塞上行时产生能量进行转换的发电机组，发电机组与设置在防喷盒内的蓄电仓电性连接，且当智能柱塞到达井口位置时，蓄电仓为智能柱塞的电池仓充电。
[0010]进一步地，发电机组包括小型发电机以及设置在小型发电机上的发电涡轮，发电涡轮中部设置有上传端口，上传端口与设置在智能柱塞的打捞头上的信息传送端口相配合。
[0011]进一步地，智能柱塞还包括逆变器，逆变器分别与智能柱塞的发电机和电池仓电性连接。
[0012]进一步地，电池仓的外部套设有导压管。
[0013]进一步地，发电机的上端和下端均设置有输出端，且两个输出端上分别设置有所述涡轮。
[0014]本专利技术还提供了一种智能柱塞排水采气系统的使用方法，包括以下步骤：
[0015]S1：智能柱塞下落，阀门打开，水流从出水口进入流至智能柱塞的上部，同时利用井内的气流及流体推动智能柱塞内部的涡轮的叶片转动进行发电，并将电量经逆变器作用后储存在电池仓内；
[0016]S2：当智能柱塞上部积累可承受压力的最大液柱后，打开薄膜阀，关闭阀门，智能柱塞的密封结构膨胀贴紧套管壁，形成智能柱塞下部与气井之间的封闭空间，随后推动智能柱塞和上部液柱上行；
[0017]S3：当智能柱塞上行至防喷盒和捕捉器处时，智能柱塞上部的打捞头的信息传送端口与防喷盒的发电涡轮上的上传端口对接，实现井底数据的上传，同时在上传过程中对智能柱塞进行补电作业；
[0018]S4：当井底数据上传完毕后，关闭薄膜阀和阀门，智能柱塞下行，在压力传感器受到与液面接触时的压力变化后，智能柱塞在套管内自动悬停，重复S1至S3步骤，继续完成下一个排水采气动作。
[0019]进一步地，当智能柱塞因环境因素无法正常上行时，通过电控系统发出放电指令，使得电池仓满功率放电驱动电机，同时通过电控系统发出指令使得智能柱塞内的发电机反转作为电动机使用，并打开阀门及保证密封结构膨胀始终紧贴在套管内壁上。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的一种智能柱塞排水采气系统及其使用方法，其结构可靠，使用性能好，通过智能柱塞的特定性结构设置以及分别设置在智能柱塞内部和防喷盒内部的发电机组，将井内的气流及流体产生的动能转化为电能，同时，在智能柱塞下行过程中的势能转换为电能，并储存在电池仓内，大大提高能量转换率，并且在智能柱塞上行至防喷盒时，在信息上传端口连接后，也可使防喷盒内部的储能电池仓为智能柱塞充电，大大降低了对外部能源的依赖。此外，本申请中，通过电控系统对发电机的工作状态进行控制，能够使得智能柱塞内部的发电机反转作为电动机使用，从而在涡轮叶片转动过程中，产生旋流，对气井出砂及其他导致智能柱塞卡住的状况进行紧急处理，将智能柱塞内的砂砾等杂质排除至智能柱塞外部，保证智能柱塞的可靠上行。
附图说明
[0021]图1为本专利技术结构示意图；
[0022]图2为本专利技术中智能柱塞结构示意图；
[0023]图3为本专利技术中防喷盒结构示意图；
[0024]图4为本专利技术中防喷盒内部的发电涡轮结构示意图；
[0025]图5为本专利技术中能量转换组件工作流程示意图；
[0026]图6为本专利技术中紧急状态下能量转换组件工作流程示意图；
[0027]图7为本专利技术中气井内排水采气流程示意图；
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0029]如图1至图2所示，一种智能柱塞排水采气系统，包括用于排水采气的且具有能量转换的智能柱塞1、位于井口处且用于对智能柱塞1进行捕捉和能量供给的井口组件2以及用于对智能柱塞1动作状态进行控制的控制机构。控制机构可采用单片机等控制设备，能够对井内的各项数据信息和智能柱塞的位置信息进行实时采集，完成对智能柱塞上下行过程中的智能控制、监控井内积液排放和收集井下各类数据。此外，该系统还包括有薄膜阀、气体分离器，薄膜阀为控制气井的开关，也能同时控制智能柱塞的上下行动作。气体分离器为薄膜阀提供所需的压力。
[0030]智能柱塞1内设置有为智能柱塞提供能量供给的能量转换组件10，通过能量转换组件10使得井内气流产生的动能转换为电能以及将智能柱塞在井内运动时的势能转换为电能，转换后的电能储存在电池仓103内。电池仓103的外部套设有导压管104，其为绝缘材料，对电池仓103起到保护作用。能量转换组件10包括发电机101、设置在发电机101输出端的涡轮102以及与发电机101电性连接的电池仓103，电池仓103为智能柱塞内的用电部件进行供电。涡轮102上设置有涡轮102叶片，在工作中，利用井内的气流及流体推动涡轮102叶片转动带动发电机101内部的转子转动切割磁感线，从而实现发电过程，然后将此过程所发的储存在电池仓103内。在能量转换组件10中，考虑到其电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能柱塞排水采气系统，其特征在于，包括用于排水采气的且具有能量转换的智能柱塞(1)、位于井口处且用于对智能柱塞(1)进行捕捉和能量供给的井口组件(2)以及用于对智能柱塞(1)动作状态进行控制的控制机构；所述智能柱塞(1)内设置有为智能柱塞提供能量供给的能量转换组件(10)，通过所述能量转换组件(10)使得井内气流产生的动能转换为电能以及将智能柱塞在井内运动时的势能转换为电能。2.根据权利要求1所述的智能柱塞排水采气系统，其特征在于，所述智能柱塞(1)包括打捞头(11)、用于检测井内压力的压力传感器(12)、用于检测智能柱塞位置的位置传感器(120)、变径后与套管壁贴合的密封结构(13)、与所述能量转换组件(10)电性连接的电控系统(14)、用于对井筒出水口进行开闭的控制的阀门(15)、连接在所述阀门(15)上的传动机构(16)以及用于对传动机构(16)提供动力且与所述能量转换组件(10)电性连接的驱动电机(17)。3.根据权利要求1所述的智能柱塞排水采气系统，其特征在于，所述能量转换组件(10)包括发电机(101)、设置在发电机(101)输出端的涡轮(102)以及与发电机(101)电性连接的电池仓(103)，所述电池仓(103)为智能柱塞内的用电部件进行供电。4.根据权利要求3所述的智能柱塞排水采气系统，其特征在于，井口组件(2)包括防喷盒(20)、位于防喷盒(20)内壁且用于卡定智能柱塞的卡定结构(21)以及位于所述防喷盒(20)内部且用于对智能柱塞上行时产生能量进行转换的发电机组(22)，所述发电机组(22)与设置在防喷盒(20)内的蓄电仓(23)电性连接，且当智能柱塞(1)到达井口位置时，所述蓄电仓(23)为所述智能柱塞(1)的电池仓(103)充电。5.根据权利要求4所述的智能柱塞排水采气系统，其特征在于，所述发电机组(22)包括小型发电机(220)以及设置在所述小型发电机(220)上的发电涡轮(221)，所述发电涡轮(221)中部设置有上传端口(222)，所述上传端口(222)与设置在智能柱塞(1)的打捞头(11)上的信息传送端口(18)相配合。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王川，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：