一種用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤層氣開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣是指儲(chǔ)存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類(lèi)氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，屬非常規(guī)天然氣。
[0003]煤層氣是在成煤過(guò)程中形成并賦存于煤層中的一種非常規(guī)天然氣。煤層氣在開(kāi)始產(chǎn)氣之前先要排出煤層中大量的水，煤層中天然裂隙或割理通常被水飽和，煤層氣吸附在煤上，要采出煤層氣，首先要讓它從煤中解吸出來(lái)。只有抽出足夠的水，煤層壓力降至煤的解吸壓力后，煤層氣的解吸才開(kāi)始。煤層壓力小于或等于解吸壓力時(shí)，氣體從煤中解吸，順割理流動(dòng)到壓裂裂縫，然后流到井筒中，然后將煤層氣從井筒中開(kāi)采出來(lái)。
[0004]煤層氣地面鉆井排采的初期，產(chǎn)水量較大，基本不產(chǎn)氣，通常使用人工舉升設(shè)備將井底液體帶到地面，實(shí)現(xiàn)排水降壓。隨著井下水的排出，井筒附近壓力下降，逐漸有氣體解吸產(chǎn)出。進(jìn)入排采中期后，井筒附近壓力下降到一定程度后，產(chǎn)氣量逐漸升高并保持穩(wěn)定，產(chǎn)水量很低或不產(chǎn)水。
[0005]目前，常用的人工舉升設(shè)備為有桿泵設(shè)備，由地面上的抽油機(jī)通過(guò)抽油桿帶動(dòng)井下的抽油泵工作，將井筒內(nèi)的水排出至地面。隨著產(chǎn)水量的降低，產(chǎn)氣量的升高，出現(xiàn)桿管偏磨、動(dòng)力消耗大等情況。
[0006]另外，由于產(chǎn)水量是變化的，有桿泵設(shè)備的排水量變化范圍小，不適應(yīng)煤層氣井在生產(chǎn)過(guò)程中地層出水量的變化，需要頻繁調(diào)整其工作參數(shù)，并頻繁修井，不但經(jīng)濟(jì)性不好，而且很難滿(mǎn)足連續(xù)、穩(wěn)定降壓排水的要求，影響了煤層氣的開(kāi)采效率。
[0007]因此，如何設(shè)計(jì)一種水量變化時(shí)，能夠連續(xù)、穩(wěn)定降壓排水的有桿泵設(shè)備，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前急需解決的技術(shù)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備，該有桿泵設(shè)備的開(kāi)采效率較高，能夠適應(yīng)水量變化，對(duì)井筒連續(xù)、穩(wěn)定降壓排水。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型提供了一種用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備，包括抽油機(jī)、油管、抽油桿和有桿泵；所述油管的下部位于井下套管內(nèi)，形成管套環(huán)空；所述抽油桿的下部位于所述油管內(nèi)，形成桿管環(huán)空；所述有桿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與所述油管連通，所述泵筒的底部和所述柱塞的底部均設(shè)有游動(dòng)閥，所述柱塞的上殼體具有連通孔；所述抽油機(jī)位于地面上，并能夠通過(guò)所述抽油桿帶動(dòng)所述柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述抽油桿為中空結(jié)構(gòu)，所述抽油桿與所述柱塞的連接處設(shè)有可開(kāi)啟的封堵結(jié)構(gòu)，以便依次關(guān)閉所述管套環(huán)空和所述桿管環(huán)空后，開(kāi)啟所述封堵結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)所述抽油桿的內(nèi)部排采。
[0010]優(yōu)選地，所述柱塞的上殼體的所述連通孔設(shè)有單向閥，所述單向閥向所述柱塞外側(cè)單向連通。
[0011]優(yōu)選地，所述封堵結(jié)構(gòu)包括封堵板和護(hù)板，所述封堵板和所述護(hù)板固設(shè)于在所述抽油桿的內(nèi)壁；所述封堵板設(shè)有沖擊斷裂部，以便向所述抽油桿內(nèi)部投入重物時(shí)，所述封堵板能夠沿所述沖擊斷裂部斷裂并脫落；所述護(hù)板位于所述封堵板的下側(cè)，能夠避免物體落入井下。
[0012]優(yōu)選地，所述沖擊斷裂部為所述封堵板周部的環(huán)形的斷裂凹槽。
[0013]優(yōu)選地，所述封堵板上下兩側(cè)的對(duì)應(yīng)位置均設(shè)有所述斷裂凹槽。
[0014]優(yōu)選地，所述封堵板和/或所述護(hù)板與所述抽油桿的內(nèi)部焊接。
[0015]優(yōu)選地，所述封堵結(jié)構(gòu)為設(shè)置在所述抽油桿內(nèi)的井下開(kāi)關(guān)，所述井下開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)封堵所述抽油桿，所述井下開(kāi)關(guān)能夠被重物觸發(fā)開(kāi)啟或關(guān)閉。
[0016]優(yōu)選地，所述井下開(kāi)關(guān)包括旋塞及其配合結(jié)構(gòu)，所述配合結(jié)構(gòu)設(shè)于所述抽油桿的內(nèi)壁，具有與所述旋塞配合的中心孔；所述重物觸發(fā)所述旋塞時(shí)，所述旋塞能夠轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，以便開(kāi)啟或關(guān)閉所述井下開(kāi)關(guān)。
[0017]優(yōu)選地，所述配合結(jié)構(gòu)的下側(cè)具有楔形齒，所述旋塞的下側(cè)具有與所述楔形齒配合的凸塊，所述重物觸發(fā)所述旋塞時(shí)，所述凸塊能夠沿所述楔形齒的斜面移動(dòng)，以便使得所述旋塞轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]本實(shí)用新型提供的用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備，包括抽油機(jī)、油管、抽油桿和有桿泵；油管設(shè)置在井下套管內(nèi)，有桿泵包括相配合的泵筒和柱塞，泵筒位于油管的下端并與油管連通，泵筒的底部和柱塞的底部均設(shè)有游動(dòng)閥，柱塞的上殼體具有連通孔；抽油機(jī)位于地面上，并能夠通過(guò)抽油桿帶動(dòng)柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；抽油桿為中空結(jié)構(gòu)，抽油桿與柱塞的連接處設(shè)有可開(kāi)啟的封堵結(jié)構(gòu)，以便依次關(guān)閉管套環(huán)空和桿管環(huán)空后，開(kāi)啟封堵結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)抽油桿的內(nèi)部排米。
[0019]該有桿泵設(shè)備中，井下套管和油管之間形成管套環(huán)空，油管和抽油桿之間形成桿管環(huán)空。該設(shè)備工作初期，抽油桿內(nèi)部的空間被封堵結(jié)構(gòu)封閉，抽油機(jī)通過(guò)抽油桿帶動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞上行時(shí)，柱塞底部的游動(dòng)閥受柱塞上方液柱壓力處于關(guān)閉狀態(tài)，油管上方的液體排出，柱塞下部空間的壓力降低，泵筒底部的游動(dòng)閥受井筒周?chē)鷫毫ψ饔么蜷_(kāi)，泵筒內(nèi)部進(jìn)入液體；柱塞下行時(shí)，泵筒內(nèi)液體受壓，柱塞底部的游動(dòng)閥打開(kāi)，泵筒底部的游動(dòng)閥關(guān)閉，柱塞下部的液體進(jìn)入柱塞上部空間。有桿泵工作時(shí)，通過(guò)桿管環(huán)空產(chǎn)水，將井下水排出，此工作階段的產(chǎn)水量較大。隨著井下水的排出，煤層的壓力逐漸降低，煤層壓力降低至解析壓力時(shí)，煤層氣開(kāi)始解析，解析出的氣體流動(dòng)到井下套管中，通過(guò)管套環(huán)空產(chǎn)氣。進(jìn)入排采中期后，煤層的壓力下降到一定程度，產(chǎn)氣量逐漸升高并保持穩(wěn)定，產(chǎn)水量很低或不產(chǎn)水，產(chǎn)水量不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)桿管偏磨的現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力消耗較大。此時(shí)，依次關(guān)閉管套環(huán)空和桿管環(huán)空，開(kāi)啟封堵結(jié)構(gòu)，改變排采方式，則井下的水和氣體將均通過(guò)抽油桿內(nèi)部的空間產(chǎn)出，與管套環(huán)空和桿管環(huán)空相比，抽油桿內(nèi)部的空間的橫截面積較小，不需要?jiǎng)恿?，煤層的壓力可以使抽油桿產(chǎn)氣排水。
[0020]該有桿泵設(shè)備能夠采用兩種排采方式，根據(jù)產(chǎn)水量的變化選擇合適的排采方式，兩種排采方式可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)換，對(duì)井筒進(jìn)行連續(xù)、穩(wěn)定的降壓排水，不需要修井作業(yè)，從而能夠保證煤層氣井的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。
[0021]該設(shè)備改變排采方式后，通過(guò)抽油桿內(nèi)部的空間排采，不需要?jiǎng)恿Γ軌蚶妹簩託獾哪芰窟M(jìn)行排水，無(wú)需增加運(yùn)行成本，且節(jié)能顯著。通過(guò)抽油桿排采時(shí)，不需要抽油桿運(yùn)動(dòng)，從而能夠避免桿管偏磨的現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型所提供的用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為圖1中所示的有桿泵設(shè)備的井下套管的局部放大示意圖；
[0024]圖3為圖2中所示的有桿泵設(shè)備一種【具體實(shí)施方式】的工作過(guò)程示意圖；
[0025]圖4為圖2中所示的有桿泵設(shè)備另一種【具體實(shí)施方式】的工作過(guò)程示意圖；
[0026]圖5為圖2所示的有桿泵設(shè)備中抽油桿下端的封堵結(jié)構(gòu)一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6為圖2所示的有桿泵設(shè)備中抽油桿下端的封堵結(jié)構(gòu)另一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中，圖1至圖6中的附圖標(biāo)記和部件名稱(chēng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
[0029]抽油機(jī)I ;油管2 ;桿管環(huán)空23 ;管套環(huán)空25 ;
[0030]抽油桿3 ;封堵結(jié)構(gòu)31 ;封堵板32 ;護(hù)板33 ;斷裂凹槽34 ;旋塞35 ;配合結(jié)構(gòu)36
[0031]有桿泵4 ;泵筒41 ;柱塞42 ;單向閥43 ;井下套管5。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本實(shí)用新型的核心是提供一種用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備，該有桿泵設(shè)備的開(kāi)采效率較高，能夠適應(yīng)水量變化，對(duì)井筒連續(xù)、穩(wěn)定降壓排水。
[0033]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]請(qǐng)參考圖1至圖6，圖1為本實(shí)用新型所提供的用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中所示的有桿泵設(shè)備的井下套管的局部放大示意圖，圖3為圖2中所示的有桿泵設(shè)備一種【具體實(shí)施方式】的工作過(guò)程示意圖，圖4為圖2中所示的有桿泵設(shè)備另一種【具體實(shí)施方式】的工作過(guò)程示意圖，圖5為圖2所示的有桿泵設(shè)備中抽油桿下端的封堵結(jié)構(gòu)一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為圖2所示的有桿泵設(shè)備中抽油桿下端的封堵結(jié)構(gòu)另一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]在一種具體的實(shí)施方式中，本實(shí)用新型提供了一種用于煤層氣開(kāi)采的有桿泵設(shè)備，包括抽油機(jī)1、油管2、抽油桿3和有桿泵4 ;油管2的下部位于井下套管5內(nèi)，形成管套環(huán)空25 ;抽油桿3的下部位于油管2內(nèi)，形成桿管環(huán)空23 ;有桿泵4包括相配合的泵筒41和柱塞42，泵筒41位于油管2的下端并與油管2連通，泵筒41的底部和柱塞42的底部均設(shè)有游動(dòng)閥，柱塞42的上殼體具有連通孔；抽油機(jī)I位于地面上，并能夠通過(guò)抽油桿3帶動(dòng)柱塞42做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；抽油桿3為中空結(jié)構(gòu)，抽油桿3與柱塞42的連接處設(shè)有可開(kāi)啟的封堵結(jié)構(gòu)31，以便依次關(guān)閉管套環(huán)空25和桿管環(huán)空23后，開(kāi)啟封堵結(jié)構(gòu)31時(shí)，通過(guò)抽油桿3的內(nèi)部排采。
[0036]煤層氣在開(kāi)始產(chǎn)氣之前先要排出煤層中大量的水。煤層中天然裂隙或割理通常被水飽和，煤層氣吸附在煤上，要采出煤層氣，首先要讓煤層氣從煤中解吸出來(lái)，只有抽出足夠的水，煤層壓力降至煤的解吸壓力后，煤層氣才開(kāi)始解吸。
[0037]如圖1和圖2所示，該有桿泵設(shè)備中，井下套管5和油管2之間形成管套環(huán)空25，油管2和抽油桿3之間形成桿管環(huán)空23，抽油桿3內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，井下套筒5內(nèi)具有三個(gè)通道。
[0038]該設(shè)備工作初期，該有桿泵設(shè)備采用第一種排采方式工作，抽油桿3的下端被封堵結(jié)構(gòu)31封閉，抽油機(jī)I通過(guò)抽油桿3帶動(dòng)柱塞42往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0039]上沖程:柱塞42上行，柱塞42底部的游動(dòng)閥受柱塞42上方液柱壓力處于關(guān)閉狀態(tài)，油管2上方的液體排出，柱塞42下部空間的壓力降低，泵筒41底部的游動(dòng)閥受井筒周?chē)鷫毫ψ饔么蜷_(kāi)，泵筒41內(nèi)部進(jìn)入液體；
[0040]下沖程:柱塞42下行，泵筒41內(nèi)液體受壓，柱塞42底部的游動(dòng)閥打開(kāi)，泵筒41底部的游動(dòng)閥關(guān)閉，柱塞42下部的液體經(jīng)柱塞42底部的游動(dòng)閥和上殼體的連通孔進(jìn)入柱塞42上部空間。
[0041]隨著抽油機(jī)I的動(dòng)作，通過(guò)抽油桿3帶動(dòng)柱塞42重復(fù)上述動(dòng)作，通過(guò)桿管環(huán)空23產(chǎn)水，將井下水排出，此工作階段的產(chǎn)水量較大。隨著井下水的排出，煤層的壓力逐漸降低，煤層壓力降低至解析壓力時(shí)，煤層氣開(kāi)始解析，解析出的氣體流動(dòng)到井下套管5中，通過(guò)管套環(huán)空25產(chǎn)氣。
[0042]進(jìn)入排采中期后，煤層的壓力下降到一定程度，產(chǎn)氣量逐漸升高并保持穩(wěn)定，產(chǎn)水量很低或不產(chǎn)水，產(chǎn)水量不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)桿管偏磨的現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)