[發明專利]一種氣舉智能助力柱塞

有效

• 申請號: 202110710215.2
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113719259B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 程嘉瑞;田柯;崔璐;魏文瀾;吳松;竇益華
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12;E21B17/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 郝燕燕

一種氣舉智能助力柱塞，柱塞短節下端設置有助力運動短節，所述助力運動短節為上接頭內設置有止推套筒、外通過承壓套筒連接有下接頭，下接頭下端設置有下卡位器，下接頭內設置有電機，電機的動力輸出端上連接有傳動軸，傳動軸與下接頭之間設置有第一軸承，傳動軸上設置有主動錐齒輪，主動錐齒輪上嚙合有兩組結構相同呈對稱分布的從動助力機構，從動助力機構為連接軸的一端設置有與主動錐齒輪相嚙合的從動錐齒輪，連接軸上設置有爬行棘輪，連接軸的另一端與承壓套筒之間設置有第二軸承，承壓套筒上爬行棘輪所對位置加工有通槽露出爬行棘輪的輪齒。本發明針對老井產能不足，地層壓力低的特點，進行助力氣舉排液，將為氣井生產安全提供更好的保障。

技術領域

本發明屬于從井中開采油、氣、水、可溶解或可熔化物質或者礦物質的設備，具體涉及一種氣舉排液過程中的智能助力柱塞。

背景技術

針對氣井井下地層出液影響氣體開采問題，目前普遍采用柱塞式氣舉裝置進行間歇式氣舉排液。其特點是在井下的管柱上安裝氣舉閥，通過控制氣舉閥的開關，推動柱塞往復運行，將井內的積液帶動地面上來，解除積液對氣井生產的影響。但是，柱塞作業時與油管內壁必存在一定的環空間隙，使得柱塞舉液中發生漏失現象，僅增大柱塞外徑使得柱塞密封性能提高，而與管壁接觸摩擦力增大，會導致柱塞上行過程氣體壓力不足、氣舉排液失效；同時井底由于開采周期長壓力衰減嚴重，也導致缺少足夠氣體壓力推動柱塞向井口運動，使氣舉排液失效。因此，需要一種在氣舉壓力不足時，能夠推動液體向井口運動的柱塞裝置進行排液生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種設計合理、操作簡單、工作效率高的氣舉智能助力柱塞。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種氣舉智能助力柱塞，柱塞短節下端設置有助力運動短節，所述助力運動短節為上接頭內設置有止推套筒、外通過承壓套筒連接有下接頭，下接頭下端設置有下卡位器，下接頭內設置有電機，電機的動力輸出端上連接有傳動軸，傳動軸與下接頭之間設置有第一軸承，傳動軸上設置有主動錐齒輪，主動錐齒輪上嚙合有兩組結構相同且呈對稱分布的從動助力機構，所述從動助力機構為連接軸的一端設置有與主動錐齒輪相嚙合的從動錐齒輪，連接軸上設置有爬行棘輪，連接軸的另一端與承壓套筒之間設置有第二軸承，承壓套筒上爬行棘輪所對應位置加工有通槽露出爬行棘輪的輪齒。

作為一種優選的技術方案，所述的柱塞短節為：推拉筒下端與上接頭相連，推拉筒上至下而上依次套設有橡膠擴張筒、連接筒、上卡位器，上卡位器與連接筒之間設置有橡膠刮板，推拉筒的端部通過螺柱連接有螺紋錐頭，螺紋錐頭最大外徑大于推拉筒的端部直徑。

作為一種優選的技術方案，所述的推拉筒與連接筒之間添加有密封填料。

作為一種優選的技術方案，所述的上卡位器和推拉筒之間有環空間隙。

作為一種優選的技術方案，所述的爬行棘輪的輪齒為鋸齒形。

本發明的有益效果如下：

本發明的柱塞短節下端設置有助力運動短節，在柱塞短節上行過程中，利用電機驅動爬行棘輪壓緊套管進行快速爬行，在柱塞短節上下壓差小于柱塞重力和上端流體重力時，可以提供額外推力，輔助柱塞向井口運動，同時柱塞短節通過推拉圓筒、橡膠刮板和橡膠擴張筒使柱塞在推拉圓筒受到助力運動短節助力時，擠壓橡膠擴張筒伸出接觸油管內壁密封柱塞短節上部流體，實現了柱塞短節與油管內壁的充分密封，減少了柱塞短節舉升的漏失量；在柱塞短節下落時，推拉筒下端助力運動短節助力消失，橡膠擴張筒收縮，柱塞與油管內壁間環空間隙增大，實現了柱塞的快速下行；本發明利用電機驅動爬行棘輪提供柱塞短節上行過程的爬行力，可防止柱塞短節舉升過程中氣舉壓力因井底壓力衰減而不足以推動液體向井口運動，實現排液生產；本發明通過柱塞短節和助力運動短節的聯合工作，既提高柱塞密封性能，也可以防止因柱塞與油管內壁的充分接觸、外壁摩擦力增大而氣舉壓力不足發生失效，實現氣井排液采氣高效生產。

本發明針對老井產能不足，地層壓力低的特點，進行助力氣舉排液。因此，本發明的成功應用將為氣井生產安全提供更好的保障。