电子气举柱塞制造技术

提供一种电子气举柱塞，使设于柱塞主体下端壁面上的导流孔和导流通道相互连通，柱塞主体内部设有密封式内壳；密封式内壳内集成密封有供电装置、微控制器、数据采集模块、定位模块，数据采集模块中的温压测头通过密封式内壳上的测量孔和旁通孔与井筒内的积液连通；微控制器与供电装置电性连接且数据采集模块和定位模块信号输出端与微控制器的输入端连接。本发明专利技术解决了传统柱塞无法采集井下温度、压强、加速度、积液高度等数据、无法监测计算柱塞在井筒中的位置深度、柱塞排水工艺运行的效果无法准确评价的难题，可根据采集的数据确定气举柱塞排水采气运动行程轨迹，判断每次排水采气行程中气举柱塞是否都能够达到井底位置。行程中气举柱塞是否都能够达到井底位置。行程中气举柱塞是否都能够达到井底位置。

【技术实现步骤摘要】
电子气举柱塞


[0001]本专利技术属于井下测试仪器
，具体涉及一种电子气举柱塞。

技术介绍

[0002]气举柱塞排水采气工艺是利用气举柱塞在举升气和采出液之间形成机械界面，从而增加举升效率。对常规连续气举或间歇气举效率不高的井,采用气举柱塞可以有效防止气体上窜和液体滑脱，提高生产效率。气举柱塞在油管内减震弹簧与防喷管之间做周期性的上下往复运动，整个系统的工作由控制器控制气动薄膜阀的开关来完成。当气动薄膜阀关闭时，柱塞在自重作用下下落，柱塞下行过程的同时，井底能量积聚恢复，当套管压力积聚恢复到一定值时，控制器自动打开气动薄膜阀，气体迅速地从套管孔进入油管，和地层产生的气体一道推动柱塞及其上部的液体段塞一起向上运动，直至把柱塞及其上部液体举升至地面。
[0003]随着天然气的不断开采，气井能量及产气效率逐步降低,需要掌握井下的深度、温度、压强、加速度和积液高度等数据；井筒处于地下，气井纵向一般长达3
‑
4千米，气举柱塞在长达几千米的油管内作上下往复运动，其排水采气运动行程未知，同时井下为完全封闭空间，不但卫星定位信号无法穿透岩层，而且无线电信号也不能在狭小的天然气井中接收使用；井下恶劣的环境严重制约着各类定位技术在天然气井下的应用，因此，基于井筒井下环境面临的上述问题，需要研究和开发适用于井筒井下工作的定位技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题：提供一种电子气举柱塞，通过优化柱塞结构，将集成有供电装置、微控制器、用于检测井下温度和压强信息的数据采集模块、用于检测井下积液位置的定位模块的密封式内壳嵌入柱塞主体内部，解决了传统柱塞无法采集井下温度、压强、加速度、积液高度等数据、无法监测计算柱塞在井筒中的位置深度、柱塞排水工艺运行的效果无法准确评价的难题，可根据采集的数据确定气举柱塞排水采气运动行程轨迹，判断每次排水采气行程中气举柱塞是否都能够达到井底位置。
[0005]本专利技术采用的技术方案：电子气举柱塞，包括位于若干个油管首尾固连而成的井筒内并周期性的上下往复运动的柱塞主体，所述柱塞主体下端部固定有堵头而上端部固定有打捞头，设于所述柱塞主体下端壁面上的导流孔和导流通道相互连通，所述柱塞主体上端锥形外壁上制有多个与柱塞主体内部中心流通通道连通的流通通道；所述柱塞主体内部设有密封式内壳，且井底积液由导流孔、导流通道、密封式内壳与柱塞主体内孔壁之间的间隙、中心流通通道流至流通通道；所述密封式内壳内集成密封有供电装置、微控制器、用于检测井下温度和压强信息的数据采集模块、用于检测井下积液位置的定位模块，所述数据采集模块中的温压测头通过密封式内壳上的测量孔和旁通孔与井筒内的积液连通；所述微控制器与供电装置电性连接，且数据采集模块和定位模块信号输出端与微控制器的输入端连接。
[0006]其中，所述密封式内壳包括电池保护套、下内壳和端盖，所述电池保护套为上端封口而下端开口的空心结构，所述下内壳为上下端开口的阶梯套结构，所述电池保护套开口朝下套装定位于下内壳上，且电池保护套下端内壁上的密封槽内设有与下内壳外壁接触的密封圈，所述电池保护套下方设有套装于下内壳上的挡环，所述挡环下端面抵于下内壳外壁的定位台上，且挡环上端面与电池保护套下端面接触，所述挡环外壁上制有与旁通孔位置对应的测量孔，所述下内壳下端口密封安装有端盖，所述供电装置、微控制器、数据采集模块和定位模块均安装于电池保护套和下内壳形成的内腔中。
[0007]进一步地，所述数据采集模块包括温压一体化传感器，用于定位套装所述挡环的下内壳外壁处制有安装槽，且温压测头朝向挡环的温压一体化传感器嵌入安装槽内，所述温压一体化传感器通过信号线与微控制器的输入端连接。
[0008]进一步地，所述定位模块包括一级定位装置、二级定位装置和三级定位装置。
[0009]进一步地，所述一级定位装置包括加速度传感器，所述加速度传感器定位安装于下内壳内，且加速度传感器通过信号线与微控制器的输入端连接。
[0010]进一步地，所述二级定位装置采用金属信号探测模块，所述金属信号探测模块包括电感数字转换器和搜索发生器，所述电感数字转换器和搜索发生器安装于倒T形环状结构的支撑环架两侧，所述电感数字转换器和搜索发生器上端面设置的保护套通过耐油胶垫抵于下内壳内孔中的定位环上，所述支撑环架下端面设置的保护套通过耐油胶垫抵于端盖上端面，所述搜索发生器与电感数字转换器连接，且电感数字转换器的输出端与微控制器的输入端连接，所述油管首尾两端通过金属油管接箍固连为一体，且搜索发生器经过两节油管之间的感应金属油管接箍时磁通量的变化信息通过电感数字转换器反馈至微控制器。
[0011]进一步地，所述耐油胶垫采用乳胶材质制成，所述搜索发生器采用柔性PCB线圈制成。
[0012]进一步地，所述三级定位装置包括若干个电子标签和FID
‑
RC522模块，若干个所述油管外壁上均粘接固定有电子标签，且电子标签外表面粘贴有耐磨耐腐蚀的透明保护膜，所述油管位于井筒中的深度、管壁厚度和直径信息存储于对应的电子标签中，所述FID
‑
RC522模块位于一级定位装置上方并安装于下内壳内，所述FID
‑
RC522模块的输出端与位于其上方的微控制器输入端连接，所述FID
‑
RC522模块随同柱塞主体移动过程中与对应位置油管外壁上的电子标签无线连接后，实现电子标签上存储有油管深度位置的信息向FID
‑
RC522模块的发送。
[0013]进一步地，所述供电装置包括电池组和航空快速接头，所述电池组和航空快速接头由上至下依次定位安装于电池保护套内部，所述电池组与航空快速接头上端电性连接，且航空快速接头下端与其下方的微控制器电性连接。
[0014]进一步地，若干个所述油管首尾两端通过金属油管接箍固连为一体。
[0015]本专利技术与现有技术相比的优点：
[0016]1、本技术方案通过优化柱塞结构，使井底积液由导流孔、导流通道、密封式内壳与柱塞主体内孔壁之间的间隙、中心流通通道流至流通通道，而数据采集模块中的温压测头通过密封式内壳上的测量孔和旁通孔与井筒内的积液连通，为数据采集模块对井下积液温度、压力数据的测量提供条件，测量精准可靠；
[0017]2、本技术方案通过在柱塞主体内的密封式内壳中设置定位模块，实现井下积液位
置、高度以及气举柱塞排水采气运动行程轨迹的确定提供数据检测条件，为每次判断排水采气行程中气举柱塞是否都能够达到井底位置提供判断依据；
[0018]3、本技术方案解决了传统柱塞无法采集井下温度、压强、加速度、积液高度等数据、无法监测计算柱塞在井筒中的位置深度、柱塞排水工艺运行的效果无法准确评价的难题，为井下环境研究提供数据，结构简单，设计新颖，安装结构可靠。
附图说明
[0019]图1为本专利技术结构示意图；
[0020]图2为本专利技术集成于密封式内壳内的供电装置、微控制器、数据采集模块和定位模块的安装结构示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电子气举柱塞，其特征在于：包括位于若干个油管(1)首尾固连而成的井筒内并周期性的上下往复运动的柱塞主体(2)，所述柱塞主体(2)下端部螺纹固定有不锈钢材料制成的堵头(5)而上端部固定有打捞头(10)，设于所述柱塞主体(2)下端壁面上的导流孔(8)和导流通道(6)相互连通，所述柱塞主体(2)上端锥形外壁上制有多个与柱塞主体(2)内部中心流通通道(9)连通的流通通道(7)；所述柱塞主体(2)内部设有密封式内壳(3)，且井底积液由导流孔(8)、导流通道(6)、密封式内壳(3)与柱塞主体(2)内孔壁之间的间隙、中心流通通道(9)流至流通通道(7)；所述密封式内壳(3)内集成密封有无磁性非金属材料制成的供电装置、具有运算和存储功能的微控制器(4)、用于检测井下温度和压强信息的数据采集模块、用于检测井下积液位置的定位模块，所述数据采集模块中的温压测头通过密封式内壳(3)上的测量孔(12)和旁通孔(11)与井筒内的积液连通；所述微控制器(4)与供电装置电性连接，且数据采集模块和定位模块信号输出端与微控制器(4)的输入端连接。2.根据权利要求1所述的电子气举柱塞，其特征在于：所述密封式内壳(3)包括电池保护套(3
‑
1)、下内壳(3
‑
2)和端盖(3
‑
3)，所述电池保护套(3
‑
1)为上端封口而下端开口的空心结构，所述下内壳(3
‑
2)为上下端开口的阶梯套结构，所述电池保护套(3
‑
1)开口朝下套装定位于下内壳(3
‑
2)上，且电池保护套(3
‑
1)下端内壁上的密封槽(3
‑
4)内设有与下内壳(3
‑
2)外壁接触的密封圈，所述电池保护套(3
‑
1)下方设有套装于下内壳(3
‑
2)上的挡环(3
‑
5)，所述挡环(3
‑
5)下端面抵于下内壳(3
‑
2)外壁的定位台上，且挡环(3
‑
5)上端面与电池保护套(3
‑
1)下端面接触，所述挡环(3
‑
5)外壁上制有与旁通孔(11)位置对应的测量孔(12)，所述下内壳(3
‑
2)下端口密封安装有端盖(3
‑
3)，所述供电装置、微控制器(4)、数据采集模块和定位模块均安装于电池保护套(3
‑
1)和下内壳(3
‑
2)形成的内腔中。3.根据权利要求2所述的电子气举柱塞，其特征在于：所述数据采集模块包括温压一体化传感器(13)，用于定位套装所述挡环(3
‑
5)的下内壳(3
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2)外壁处制有安装槽，且温压测头朝向挡环(3
‑
5)的温压一体化传感器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国强，祁炜，杨林，肖涛，刘国庆，
申请(专利权)人：宝鸡文理学院，
类型：发明
国别省市：