[發明專利]頁巖氣井砂水排送柱塞器

有效

• 申請號: 201811285706.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109236245B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 錢玉寶;凌振芳;嚴梁柱;楊青華;劉梓鵬;桂志偉;魯鄭
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: E21B43/02
• 分類號: E21B43/02;E21B43/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本發明公開了一種頁巖氣井砂水排送柱塞器，其包括主軸、水平扇葉組件、扇葉開啟軸套、扇葉關閉軸套以及縱向扇葉組件；利用頁巖氣井內氣體的上涌動力，通過氣體的上涌動力帶動縱向扇葉組件將井底的砂水進行混合并向上翻攪至水平扇葉組件上方，然后利用柱塞器與頁巖氣井底的碰撞，使扇葉關閉軸套將水平扇葉形成的密封面，在氣體的推動下推動頁巖氣井砂水排送柱塞器整體向上運動，將水平扇葉密封面帶上來的砂水自頁巖井口處的砂水排送通道流出，接著利用柱塞器與頁巖氣井頂的碰撞，使扇葉開啟軸套將水平扇葉再次開啟，如此往復，不停的將頁巖氣井底的砂水向上排出。

技術領域

本發明涉及頁巖氣生產開采技術領域，具體涉及一種頁巖氣井砂水排送柱塞器。

背景技術

隨著全球能源結構發生變化，頁巖氣這種新能源的開發力度正在不斷加大，隨之而來的一系列問題也亟待解決。在頁巖氣的開采過程中，存在部分砂和水堵塞在管道中有礙氣體的聚集、甚至堵塞氣體的逸出，大大降低頁巖氣采集速率，傳統的裝置無法解決水和砂的堵塞管道的問題，嚴重的甚至會導致頁巖氣井的停產。目前，開采如果遇到了堵塞一般用連續油管沖砂來解決問題，但是沖砂成本昂貴周期長，并且帶壓作業、不夠安全。因此，在開采頁巖氣中急需一種能夠同時提高頁巖氣收集速率、降低開采成本、去除多余的砂水的裝置。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提供一種頁巖氣井砂水排送柱塞器，解決現有技術中砂水的裝置存在成本昂貴、操作難度大、消耗大量的人力，并且是帶壓作業，安全系數低、危險性大等技術問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種頁巖氣井砂水排送柱塞器，其包括

主軸；

水平軸承套設在所述主軸上、且直徑與頁巖氣井直徑配合設置的水平扇葉組件，所述水平扇葉組件包括沿主軸周向均勻分布活動設置的多個水平扇葉，多個所述水平扇葉旋轉至水平設置時能夠合圍形成一與頁巖井軸向橫截面一致的密封面；

縱向軸承套設在主軸下端的縱向扇葉組件，所述縱向扇葉組件包括縱向渦輪和套設在縱向渦輪外側的防護網，所述縱向渦輪的旋轉中心軸與所述主軸中心軸垂直設置；

彈性套設在水平扇葉組件上方主軸上的扇葉開啟軸套，所述扇葉開啟軸套上端軸向突出主軸設置，下端周向均勻分布有多個與水平扇葉一一對應的軸向下延部，所述軸向下延部指向水平扇葉旋轉支點的一側設置，并在彈性下壓時軸向向下抵接水平扇葉一側，直至水平扇葉傾斜開啟；

彈性套設在水平扇葉組件下方主軸上的扇葉關閉軸套，所述扇葉關閉軸套下端軸向突出于主軸、并與縱向扇葉組件連接設置，上端周向均勻分布有多個與水平扇葉一一對應的軸向上延部，所述軸向上延部相對所述軸向下延部指向水平扇葉旋轉支點的另一側設置，并在彈性上壓時軸向向上抵接水平扇葉另一側，直至水平扇葉水平合圍形成密封面。

優選的，所述主軸上端設有水平同軸設置的圓形扶正盤，所述扶正盤沿其中心軸向下延伸出一中心軸套筒，所述中心軸套筒通過第一彈性部件同軸套裝在主軸上端，所述中心軸套筒的下端與扇葉開啟軸套的上端相對設置。

優選的，所述水平扇葉組件通過一球形軸承套裝在主軸上，所述球形軸承包括圓形內環和球形外環，所述內環固定套裝在主軸上，所述水平扇葉沿球形外環的最大圓周周向均勻分布活動設置球形外環上，且所述水平扇葉內側的弧度與球形外環的弧度一致。

優選的，所述球形外環的最大圓周上周向均勻分布有多個安裝盲孔，每一個所述安裝盲孔的一側均設有以安裝盲孔為中心的弧形旋轉槽，所述水平扇葉的內側徑向設有旋轉支點，所述旋轉支點的一側設有旋轉滑塊，所述水平扇葉的旋轉支點活動安裝在安裝盲孔中，且一側的旋轉滑塊對應設置在所述弧形旋轉槽中。

優選的，所述扇葉開啟軸套與所述球形軸承之間的主軸上套設有第二彈性部件，所述第二彈性部件一端抵接扇葉開啟軸套內側設置的階梯部上，另一端抵接在球形軸承上。