[发明专利]煤层气井排采泵卡爪式螺旋齿对中装置

说明书

本发明提供了一种煤层气井排采泵卡爪式螺旋齿对中装置，应用于柱塞和泵筒的井下对中。该对中装置采用螺旋齿搅拌和卡爪式对接技术，有效防止低沉没度工况煤粉在柱塞和对中罩体上方发生沉积，并避免煤粉卡泵；对中罩体依据分层排列的射流喷嘴将排采泵抽吸的井液射入排采杆和排采管的环形空间，螺旋齿搅拌器经对中罩体实现上限位并由对中接箍实现下限位，对中基体与对中罩体和对接卡爪三位一体连接并保持同轴心布置，对接卡爪实现对中罩体和对中基体与对中接箍的井下快速对接，同时依据对中接箍和对中罩体与排采杆间的双柱面移动副而实现柱塞和排采杆与泵筒间的井下实时对中，且对中接箍完成柱塞上方井液的提速。

技术领域

本发明涉及一种煤层气井排采泵作业柱塞和泵筒对中用的装置，特别是涉及一种采用螺旋齿搅拌和卡爪式对接技术的井下排采泵对中装置。

背景技术

煤层气开采进入稳产阶段，井筒中的沉没度通常较低，井液自排采泵抽吸排出后，其所携带的煤粉容易沉积在柱塞上方的杆柱和管柱所构成的环形空间中，导致煤粉卡泵问题的出现。此外，排采泵在排水采气作业期间会遇到类似于柱塞和泵筒偏磨的问题，尤其是解决煤层气水平井和斜井中的柱塞和泵筒偏磨问题将具有重要的现实意义。

目前解决煤层气井柱塞和泵筒偏磨的问题主要是采用增设抽油杆扶正器和油管扶正器的方式，而对煤层气井排采泵专用对中装置的研究则较少，常用的扶正器可以分为弹性扶正器、刚性扶正器和液压式扶正器。其中，弹性扶正器包含单弓形弹性扶正器和双弓形弹性扶正器，它是利用弹性元件的弹性变形产生较强的扶正力，从而使抽油杆和油管的居中度良好，然而单弓形弹性扶正器的弓高较小，且常用于直井或小斜度井中，双弓形弹性扶正器在入井过程中与管柱的摩阻较大，且弓形弹簧片容易刺刮管壁。刚性扶正器包括螺旋式刚性扶正器和滚柱式刚性扶正器，它具有低启动力、低下入力和高复位力的特点，然而刚性扶正器仅适用于狗腿度较小和井身结构较好的规则井中，且采用刚性扶正器过多时，会增加抽油杆和油管的刚性，而使抽油杆和油管下入困难，过少时则会影响到抽油杆和油管的居中度。液压式扶正器是运用机械和力学的相关理论知识，优化扶正片的数量和扶正片的间距，并在扶正器内部增加关闭套结构，该扶正器在现场施工中有一定的应用，然而与其他类型的扶正器相比，液压式扶正器的结构复杂，成本较高而且可控性较差，由此使得其应用受到了限制。

发明内容

为了有效解决煤层气井排采泵中柱塞和泵筒的对中问题并克服现有扶正器存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种煤层气井柱塞和泵筒偏磨以及低沉没度工况用的卡爪式螺旋齿对中装置。该对中装置采用螺旋齿搅拌和卡爪式对接技术，实现煤层气井排采泵中柱塞和泵筒的井下实时对中，有效防止低沉没度工况煤粉在柱塞上方和对中罩体上方发生沉积，并避免煤粉卡泵。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种煤层气井排采泵卡爪式螺旋齿对中装置，该对中装置主要由对中罩体、螺旋齿搅拌器、对中基体、对接卡爪和对中接箍组成。该对中装置整体呈现轴对称盒体，它通过对中接箍而接于排采管的底端，同时排采杆依次贯穿对中罩体、螺旋齿搅拌器和对中接箍并与排采泵的柱塞相连，依据对中罩体和对中接箍与排采杆间的双柱面移动副而实现柱塞和排采杆与泵筒间的井下实时对中，对中罩体、对中基体、对接卡爪和对中接箍由上而下依次同轴心布置，螺旋齿搅拌器置入对中基体并经由对中罩体和对中接箍而实现双向限位。

对中罩体依据分层排列的射流喷嘴将排采泵抽吸的井液射入排采杆和排采管的环形空间，可有效防止低沉没度工况煤粉在对中罩壳上方发生沉积，它包括对中罩壳和射流喷嘴。

对中罩壳采用钵式壳体，其顶部中央部位钻有与对中罩体同轴心的柱形孔道，对中罩壳的柱形孔道与排采杆的外环面之间精密配合而构成柱面移动副。对中罩壳的壳体上钻有分层排列的射流孔，各层射流孔沿周向均匀分布，各层射流孔倾斜放置且其轴线与水平面间的夹角沿轴向自下而上依次增大，位于顶层射流孔的轴线与对中罩体的轴线之间保持平行，各射流孔采用阶梯回转面且内粗外细，各射流孔分别内衬有射流喷嘴。