[发明专利]一种排水采气智能可变径柱塞

说明书

本发明涉及一种智能可变径柱塞，用于石油天然气开采领域。其技术方案：由机械系统、柱塞控制系统和减震密封系统组成；机械系统包括底座、弹簧、滑套进液孔、柱塞进液孔、柱塞本体、滑套、扶正器、打捞头；柱塞控制系统包括主动制动模块、控制模块、电源模块、传感器模块；减震密封系统包括减震密封模块。本装置利用加速度传感器、可变径设计和独特制动设计，灵活调整柱塞在井下的下落位置，避免了井下卡定装置的安装，实现了柱塞举液量的灵活控制。

技术领域

本发明涉及一种排水采气智能可变径柱塞，用于石油天然气开采领域。

背景技术

天然气是我国能源结构中的重要一环，而天然气开采过程中常常会遇到井底积液问题，若不及时解决该问题，会对天然气开采造成巨大影响。柱塞气举排水采气技术是解决此类问题的一类常用手段，该技术基于气举排水原理，将柱塞投入井下，落到井底卡定装置处，柱塞作为固体分界面使得井底积液与所需开采气体分隔开，再利用气井自身能量将柱塞与井底积液举升到井口进行排水采气。传统柱塞气举排水采气技术会有举升过程漏液严重、需安装繁琐的井下卡定装置等缺点，不能满足石化行业对天然气开采高效、智能化的要求，亟需改进。

发明内容

本发明旨在提供一种排水采气智能可变径柱塞，解决现有柱塞下行速度慢、上行漏液严重和需安装井下卡定装置的缺点，实现柱塞的快速下行、井下下降深度控制以及举升过程密封性提升。

一种排水采气智能可变径柱塞，其特征是：包括机械系统、柱塞控制系统和减震密封系统，所述机械系统包括底座、弹簧、滑套进液孔、柱塞进液孔、柱塞本体、滑套、扶正器、打捞头；所述柱塞控制系统包括主动制动模块、控制模块、电源模块、传感器模块,所述主动制动模块包含步进电机、连接轴和带有橡胶垫的轴头，步进电机与连接轴首段相连接，连接轴末端固定有轴头，需要主动制动时，步进电机转动带动连接轴及轴头径向运动挤压井壁；所述减震密封系统包括减震密封模块；柱塞本体内部部分为中空结构；所述减震密封系统包括减震密封模块；柱塞本体内部部分为中空结构，柱塞本体的下方为底座，主动制动模块、控制模块、电源模块、传感器模块依次位于底座上方的柱塞本体内部，减震密封模块位于柱塞本体的下方和底座的上方，与柱塞本体和底座通过螺纹连接，将主动制动模块、控制模块、电源模块、传感器模块完全覆盖保护，传感器模块上方为中空的柱塞本体结构，弹簧上方与滑套焊接连接，滑套上方与扶正器相连接，扶正器上方固定有打捞头。

一种排水采气智能可变径柱塞，其特征是：所述柱塞控制系统中传感器模块包括加速度传感器和压力传感器。

一种排水采气智能可变径柱塞，其特征是：所述减震密封系统中减震密封模块采用隔层设计，利用钢结构板A和钢结构板B之间夹弹片的设计，与元器件接触一侧钢结构板B上涂有散热材料。

一种排水采气智能可变径柱塞，其特征是：所述机械系统中底座为圆弧形且具有一定锥度；所述机械系统中柱塞本体径向分布有2个柱塞进液孔，所述滑套径向分布有2个滑套进液孔，柱塞进液孔与滑套进液孔具有相同的开孔大小，且滑套进液孔与柱塞进液孔开孔位置相对应；所述机械系统中扶正器包括套环A、套环B、固定环A、固定环B、弹簧片A、弹簧片B和弹簧片C，弹簧片A、弹簧片B和弹簧片C安装于分布在固定环A和固定环B上的卡槽内，固定环A通过螺纹固定住套环A，固定环B通过螺纹固定住套环B。

本发明的有益效果是：1.利用加速度传感器和可变径设计，灵活调整柱塞在井下的下落位置，避免了井下卡定装置的安装；2.采用独特制动设计，设计实现了柱塞下行阶段的快速下行和上行阶段接触式密封，改善传统柱塞下行速度慢和上行漏液严重的缺点；3.打破了传统柱塞机械结构固定的缺点，本设计可根据现场开采效率灵活更换不同弹性系数的柱塞内弹簧，控制进入柱塞进液孔和滑套进液孔的液量，实现了柱塞举液量的灵活控制，达到增产和提升生产效率的目的。

附图说明

图1为本发明整体装置结构示意图。

图2为本发明立体结构示意图。

图3为本发明扶正器结构示意图。