一种组合密封式排水采气智能柱塞

本发明属于石油工程设备，特别涉及一种组合密封式排水采气智能柱塞。

背景技术：

1、在天然气井生产过程中，随着开采过程的进行，井底压力逐渐降低，开始产生井底积液，尤其是在气井生产的中后期，积液问题尤为突出，会对气井生产造成巨大危害。气井排水采气工艺有很多种，分别适应于气井不同生产阶段，其中柱塞排采工艺可以充分利用地层能量，延长气井自喷周期，且一次性投入少及后期维护成本低，是一种被广泛使用的工艺技术。柱塞排水采气技术是一种有效解决低产气井积液的有效方式。其工作原理是，将柱塞投入井下，柱塞将井下被举升液体和气体之间分隔，同时柱塞有效阻止气体上窜和液体回流，再利用气井的气体推动油管内柱塞向上运动，将柱塞上部积液有效排除井底进而达到提高产量的目的。

2、然而，现有技术中，柱塞的下行速度过快，可能会扰动底部流体，而影响排水采气的效率。因此，设计一种组合密封式排水采气智能柱塞来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种组合密封式排水采气智能柱塞，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种组合密封式排水采气智能柱塞，包括智能柱塞主体和膨胀密封结构；

3、所述智能柱塞主体包括传感器舱室、电机舱室和控制流道舱室，所述传感器舱室、所述电机舱室以及所述控制流道舱室由上至下依次设置，所述传感器舱室内设有压力传感器和加速度传感器，所述压力传感器用于检测所述智能柱塞主体上方的液柱压力，所述加速度传感器用于检测所述智能柱塞主体的速度，所述电机舱室内设有电机，所述控制流道舱室的侧壁上开设有导流孔，所述控制流道舱室内设有节流阀，所述电机与所述节流阀传动连接，所述节流阀用于堵塞所述导流孔；

4、所述膨胀密封结构包括连轴器、瓦片以及橡胶密封套，所述连轴器与所述控制流道舱室的下端连接，所述瓦片设置有多个，且多个所述瓦片环周分布在所述连轴器的周侧，所述橡胶密封套套设在多个所述瓦片的周侧，所述节流阀用于伸入到所述连轴器内，且用于推动多个所述瓦片沿所述连轴器的径向方向向外运动。

5、进一步的，所述瓦片的内侧设置有复合柱体结构，所述连轴器的周侧开设有圆孔，所述复合柱体结构穿过所述圆孔位于所述连轴器内。

6、进一步的，所述控制流道舱室内由上至下依次设置有丝杠推杆、梯形丝杠以及所述节流阀，所述电机用于与所述丝杠推杆连接，所述丝杠推杆通过螺旋副与所述梯形丝杠连接，且用于驱动所述梯形丝杆沿竖直方向运动，所述梯形丝杠与所述节流阀连接。

7、进一步的，所述膨胀密封结构还包括膨胀止水环，所述膨胀止水环环周套设在所述节流阀上。

8、进一步的，所述电机舱室内还设置有膜片联轴器，所述膜片联轴器的两端分别连接所述电机和所述丝杠推杆。

9、进一步的，所述组合密封式排水采气智能柱塞还包括无线电传输舱室、电池舱室、控制舱室以及传感器舱室，所述无线电传输舱室、所述电池舱室、所述控制舱室、所述传感器舱室、所述电机舱室以及所述控制流道舱室由上至下依次设置并相互连通，且依次通过螺纹连接。

10、进一步的，所述无线电传输舱室内设有圆盘式线圈；

11、所述电池舱室内设有锂电池，所述电池舱室内开设有电线导入口，所述圆盘式线圈穿过所述电线导入口与所述锂电池连接；

12、所述控制舱室内设有控制电路板。

13、进一步的，所述组合密封式排水采气智能柱塞还包括紊流密封结构，所述紊流密封结构与所述控制流道舱室的下端连接，所述紊流密封结构的上下两端开口，且内部开设有中心流道。

14、进一步的，所述紊流密封结构的外侧壁上开设有外部塞密封槽，所述外部塞密封槽由上至下槽深逐渐增加。

15、进一步的，所述紊流密封结构的内侧壁上设置有螺纹圆柱定位销，所述螺纹圆柱定位销用于阻碍所述节流阀向下运动。

16、本发明的技术效果和优点：

17、1、通过设置压力传感器、加速度传感器、电机以及节流阀，可以对该组合密封式排水采气智能柱塞下行和上行的速度进行控制，避免速度过快引发流体扰动和压力波动等问题，有利于提升排水采气的效率。

18、2、通过设计无线电传输舱室利用圆盘式线圈进行无线电能传输，保障系统稳定运行，避免频繁拆卸井口设备及该组合密封式排水采气智能柱塞。

19、3、通过在紊流密封结构的外侧壁上开设有外部塞密封槽，且外部塞密封槽由上至下槽深逐渐增加，有利于解决在举升积液过程中，出现的气体上窜和液体回流等问题。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书和附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，包括智能柱塞主体和膨胀密封结构(7)；

2.根据权利要求1所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，所述瓦片(7-2)的内侧设置有复合柱体结构，所述连轴器(7-1)的周侧开设有圆孔，所述复合柱体结构穿过所述圆孔位于所述连轴器(7-1)内。

3.根据权利要求1所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，所述控制流道舱室(6)内由上至下依次设置有丝杠推杆(6-1)、梯形丝杠(6-2)以及所述节流阀(6-4)，所述电机(5-1)用于与所述丝杠推杆(6-1)连接，所述丝杠推杆(6-1)通过螺旋副与所述梯形丝杠(6-2)连接，且用于驱动所述梯形丝杆沿竖直方向运动，所述梯形丝杠(6-2)与所述节流阀(6-4)连接。

4.根据权利要求1所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，所述膨胀密封结构(7)还包括膨胀止水环(6-3)，所述膨胀止水环(6-3)环周套设在所述节流阀(6-4)上。

5.根据权利要求3所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，所述电机舱室(5)内还设置有膜片联轴器(5-2)，所述膜片联轴器(5-2)的两端分别连接所述电机(5-1)和所述丝杠推杆(6-1)。

6.根据权利要求1所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，还包括无线电传输舱室(1)、电池舱室(2)、控制舱室(3)以及传感器舱室(4)，所述无线电传输舱室(1)、所述电池舱室(2)、所述控制舱室(3)、所述传感器舱室(4)、所述电机舱室(5)以及所述控制流道舱室(6)由上至下依次设置并相互连通，且依次通过螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，所述无线电传输舱室(1)内设有圆盘式线圈(1-2)；

8.根据权利要求1所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，还包括紊流密封结构(8)，所述紊流密封结构(8)与所述控制流道舱室(6)的下端连接，所述紊流密封结构(8)的上下两端开口，且内部开设有中心流道(8-1)。

9.根据权利要求8所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，所述紊流密封结构(8)的外侧壁上开设有外部塞密封槽，所述外部塞密封槽由上至下槽深逐渐增加。

10.根据权利要求8所述的组合密封式排水采气智能柱塞，其特征在于，所述紊流密封结构(8)的内侧壁上设置有螺纹圆柱定位销(8-2)，所述螺纹圆柱定位销(8-2)用于阻碍所述节流阀(6-4)向下运动。

技术总结本发明属于石油工程设备技术领域，特别涉及一种组合密封式排水采气智能柱塞，包括智能柱塞主体和膨胀密封结构；所述智能柱塞主体包括传感器舱室、电机舱室和控制流道舱室，所述传感器舱室、所述电机舱室以及所述控制流道舱室由上至下依次设置，所述传感器舱室内设有压力传感器和加速度传感器，所述压力传感器用于检测所述智能柱塞主体上方的液柱压力，所述加速度传感器用于检测所述智能柱塞主体的速度，所述电机舱室内设有电机。本发明通过设置压力传感器、加速度传感器、电机以及节流阀，可以对该组合密封式排水采气智能柱塞下行和上行的速度进行控制，避免速度过快引发流体扰动和压力波动等问题，有利于提升排水采气的效率。技术研发人员：张井龙,杨艳丽,王勇,宋玉成,王家欢,李森,徐艳受保护的技术使用者：东北石油大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15