[發明專利]混合動力氣舉柱塞

在審

• 申請號: 202210246908.5
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114645696A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉國強
• 申請（專利權）人: 寶雞文理學院
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12;E21B23/00
• 代理公司: 陜西科億云知識產權代理事務所(普通合伙) 61288
• 代理人: 蔣娟

提供一種混合動力氣舉柱塞，在柱塞本體上下兩端均同軸設有在回轉方向上呈角度設置的機架，柱塞本體上端的機架端部同軸設有固定座；機架靠近柱塞本體端設有爬行機構，柱塞本體內部設有與爬行機構連接的頂升驅動裝置，機架遠離柱塞本體端設有與爬行機構連接的動力驅動裝置，與動力驅動裝置和頂升驅動裝置電性連接的發電儲能裝置的動作部分設于固定座內，發電儲能裝置的儲控部分設于柱塞本體內。本發明實現了氣舉柱塞在狹小管道內運動的目的，解決了傳統裝置因缺少行走機構造成柱塞氣舉效率欠佳的問題，實現了所需電能的持續長期供給，用于低壓低產致密氣井，防止柱塞上升過程中因井底壓力不足以推動積液到達井口，大幅度提高柱塞排水采氣效率。

技術領域

本發明屬于石油天然氣開采設備技術領域，具體涉及一種混合動力氣舉柱塞。

背景技術

隨著我國氣田開采的逐漸深入，部分氣井進入生產中、后期，壓力和產能普遍偏低，不能滿足氣井生產的連續攜液要求，導致部分氣井井底或井筒內產生積液，水淹現象，嚴重時，甚至會出現低壓低產致密氣井，對氣井產能的穩固釋放產生了極其重大的影響。

氣舉柱塞排水采氣技術是以柱塞作為氣、液之間的機械界面,利用氣井自身能量推動油管內的柱塞舉水，推動柱塞在油管內進行周期地舉液，能夠有效地阻止氣體上竄和液體回落,減少液體“滑脫”效應,提升間歇氣舉效率,氣舉柱塞不需其它動力設備，生產成本低，曾經一度被認為是最佳的排水采氣工藝，引起了國內外日益廣泛的重視和現場應用，取得了明顯的生產效益。氣舉柱塞利用氣井自身能量推動柱塞，不需其它動力設備，是一種利用儲層本身能量來攜液的間歇式舉升方法；但是在氣井實際開采過程中，氣壓和產能會隨著氣田開采進行而逐漸變低，氣井自身能量有時并不足以推動柱塞至井口。

現有氣舉柱塞大都缺少輔助爬行機構，在運動過程中易卡頓，影響柱塞氣舉的工作效率，且密封性較差，經常出現液體漏出、井底積液的情況，此外缺少輔助打撈的部件，不易被打撈，常規柱塞在應用效果及經濟效益上已不能滿足氣井開發實際需求，因此，針對上述問題，有必要進行改進。

發明內容

本發明解決的技術問題：提供一種混合動力氣舉柱塞，通過在上下兩端均設有機架的柱塞本體上設置與機架上的爬行機構連接并用于控制爬行機構與油管壁緊密貼合或分離的頂升驅動裝置，并在設于機架上動力驅動裝置驅動爬行機構旋轉的情況下，實現氣舉柱塞在狹小管道內運動的目的，解決了傳統裝置因缺少行走機構造成柱塞氣舉效率欠佳的問題，具有發電功能的氣舉柱塞可應用于低壓低產致密氣井，能防止柱塞上升過程中，因井底壓力不足以推動積液到達井口，能夠大幅度提高柱塞排水采氣效率。

本發明采用的技術方案：混合動力氣舉柱塞，包括柱塞本體,所述柱塞本體上下兩端均同軸設有在回轉方向上呈角度設置的機架，所述柱塞本體上端的機架端部同軸設有固定座，且固定座上端同軸固定有打撈頭；所述機架靠近柱塞本體端設有爬行機構，且柱塞本體內部設有與爬行機構連接并控制爬行機構與油管壁緊密貼合或分離的頂升驅動裝置，所述機架遠離柱塞本體端設有與爬行機構連接并用于驅動爬行機構旋轉的動力驅動裝置，與所述動力驅動裝置和頂升驅動裝置電性連接并用于對動力驅動裝置和頂升驅動裝置供電的發電儲能裝置的動作部分設于固定座內，所述發電儲能裝置的儲控部分設于柱塞本體內。

其中，所述動力驅動裝置包括驅動電機，所述機架遠離柱塞本體端為環形套狀結構，而機架靠近柱塞本體端為板狀結構，所述驅動電機安裝于機架遠離柱塞本體端的內部，所述驅動電機輸出軸端部伸出機架環形套與爬行機構的輸入端固定連接。

進一步地，所述爬行機構包括蝸桿、蝸輪、行進輪和齒輪箱，所述機架板狀結構的兩端板面上分別制有安裝槽和導向槽，所述蝸桿一端轉動安裝于機架板狀結構的安裝槽內，且驅動電機的輸出軸與蝸桿另一端固定連接，所述機架靠近柱塞本體端的板狀結構兩側均設有齒輪箱，且位于機架安裝槽內并與蝸桿適配嚙合的蝸輪的轉軸與對應側的齒輪箱輸入端連接，所述齒輪箱輸出端固定有行進輪，且行進輪的轉軸與頂升驅動裝置一端轉動連接，并通過頂升驅動裝置控制行進輪向外或向內微移后，實現驅動電機驅動旋轉的行進輪與油管壁緊密貼合或分離。