一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置。本发明专利技术进水管线连通水箱与注水泵的进水口；下行回水管路的一端与水箱连通，另一端与上行管线连通；上行管线的一端与注水泵的出水口连通；下行回水管路上安装有电磁换向阀，上行管线上安装有电磁换向阀；上行回水管路的一端与水箱连通，另一端与下行管线连通，下行管线的一端与注水泵的出水口连通；上行回水管路上安装有电磁换向阀，下行管线安装有电磁换向阀；泄压管路将水箱与注水泵出水口连通。其有益效果是，结构简单合理，通过采用PLC控制注水泵运转速度、换向阀的启闭顺序和启闭时间，实现无杆柱塞排水采气泵的上下往复运动；有效降低控制装置的故障率，提高无杆柱塞排水采气泵的运行效率。行效率。行效率。
【技术实现步骤摘要】
一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置
[0001]本专利技术涉及一种无杆柱塞排水采气泵，尤其是涉及一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，属于煤层气和页岩气开发
技术介绍
[0002]煤层气、页岩气的气井以大斜度井、水平井居多，采用无杆柱塞排水采气泵工艺进行无杆排采作业能够有效地解决有杆排采工艺因杆管偏磨造成的抽油杆断脱、油管漏失等问题，为大斜度井、水平井的排采提供了新的工艺。本申请人曾就无杆柱塞排水采气泵申请了专利技术专利(申请号：202111401957.3)，在此不在赘述。
[0003]目前，无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置大多采用液控换向阀，控制动力液轮换注入无杆柱塞排水采气泵的上行与下行空间，推动无杆柱塞排水采气泵的柱塞上下往复运行。高压水在流经液控换向阀的内腔时，不可避免的会与液压缸内液压油相互串扰，长期运行会导致液压油乳化变质，产生一系列不良后果。其副作用主要有以下四个方面：一是水分稀释液压油，破坏油膜强度，降低液压油的润滑性能，加剧液压系统内元件的磨损；二是水分使液压系统内的金属元件表面锈蚀，液压腔内活塞施压时漏失量增加，降低工作效率，同时增加系统内的金属固态污染物；三是水分会加速液压油的氧化，引起阀芯粘滞，导致液压系统不能正常工作；四是液压油乳化后抗泡性能降低，传递能量时产生的大量泡沫会对液压系统产生气蚀，增加系统的震动和噪声，同时加速液压油的氧化变质。
[0004]煤层气井的深度一般为600～1500m，页岩气井深度一般为3500～5000m。按照气井排采制度的要求，无杆柱塞排水采气泵运行范围在每分钟0.5～3次。倘若按每分钟1.5次进行计算，换向阀的开关工作频率则为2160次/天。气井深度、井底流压和运行冲次大小直接决定了无杆柱塞排水采气泵柱塞的上行压力值的高低。按煤层气井现场情况，其变化范围在7～15MPa，在页岩气井运行的压力更高。当换向阀进行换向时，管道内液体速度会发生急剧改变，产生巨大的液压冲击，引起明显的噪声和震动。高频次、大压力换向容易导致管路连接处渗漏，使得换向控制继电器寿命变短，换向阀内复位弹簧折断、顶杆变形，损坏液压元件和密封装置，最终导致设备故障频发，故障率居高不下。
[0005]采出水的水质大多为高矿度、高盐分，同时伴随煤粉、杂质、压裂用石英砂和其他沉淀物，个别还有异味和腐蚀性。设备长期运行时，这些杂质会导致换向阀内阀芯与阀座密封不严，严重时产生漏失，影响无杆柱塞排水采气泵的正常运行。
技术实现思路
[0006]为了克服现有无杆柱塞排水采气泵控制装置存在的上述不足，本专利技术提供一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，包括水箱、无杆柱塞排水采气泵、换向阀、压力表、PLC可编程逻辑控制器，水箱设置有溢流水管、排水管，PLC控制地面控制装置的运行，地面控制装置还包括进水管线、下行回
水管路、上行回水管路、泄压管路、注水泵。
[0008]所述进水管线将水箱与注水泵的进水口连通。
[0009]所述下行回水管路的一端与水箱连通，另一端与上行管线连通；上行管线的一端与注水泵的出水口Ⅰ连通；下行回水管路上安装有电磁换向阀Ⅰ，上行管线上安装有电磁换向阀Ⅱ。
[0010]所述上行回水管路的一端与水箱连通，另一端与下行管线连通；下行管线的一端与注水泵的出水口Ⅱ连通；上行回水管路上安装有电磁换向阀Ⅲ，下行管线安装有电磁换向阀Ⅳ。
[0011]所述泄压管路的一端与水箱连通，另一端与注水泵的出水口Ⅰ或出水口Ⅱ连通。
[0012]所述上行管线和无杆柱塞排水采气泵的中心管与油管形成的环形空间连通；下行管线和无杆柱塞排水采气泵的中心管连通。
[0013]进一步，所述泄压管路包括泄压管路Ⅰ、泄压管路Ⅱ，所述泄压管路Ⅰ安装有机械泄压阀，所述泄压管路Ⅱ安装有电磁泄压阀。
[0014]再进一步，所述电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电磁换向阀Ⅳ、电磁泄压阀为二位二通电磁阀；所述电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电磁换向阀Ⅳ为先导式常开电磁阀，电磁泄压阀为先导式常闭电磁阀。
[0015]所述水箱内安装有水箱过滤器将水箱分隔为左右两部分；所述进水管线、上行管线、下行管线中均安装有过滤器。
[0016]在控制无杆柱塞排水采气泵的柱塞上行时，水箱中的水通过进水管线进入注水泵的进水口，电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅳ得电关闭，电磁换向阀Ⅱ和电磁换向阀Ⅲ失电打开，形成柱塞上行通路。
[0017]在控制无杆柱塞排水采气泵的柱塞下行时，水箱中的水通过进水管线进入注水泵的进水口，电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ得电关闭，电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅳ失电打开，形成柱塞下行通路。
[0018]当所述控制装置的管路出现堵塞或无杆柱塞排水采气泵发生卡泵故障时，PLC控制打开泄压通道，电磁泄压阀得电打开，电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电磁换向阀Ⅳ失电打开，高压水通过下行回水管路、泄压管路Ⅱ、上行回水管路回流至水箱；
[0019]当所述电磁泄压阀和电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电磁换向阀Ⅳ中的一个以上失效，管路压力超过机械泄压阀预定压力值时开启泄压管路Ⅰ，高压水通过泄压管路Ⅰ回流至水箱。
[0020]一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，包括水箱、无杆柱塞排水采气泵、换向阀、压力表、PLC可编程逻辑控制器，水箱设置有溢流水管、排水管，由PLC控制地面控制装置的运行，还包括进水管线、下行回水管路、上行回水管路、泄压管路、注水泵。所述进水管线将水箱与注水泵的进水口连通；所述下行回水管路的一端与水箱连通，另一端与上行管线连通；上行管线的一端与注水泵的出水口B连通；下行回水管路上安装有电磁换向阀Ⅰ，上行管线上安装有电磁换向阀Ⅱ；所述上行回水管路的一端与水箱连通，另一端与下行管线连通，下行管线的一端与注水泵的出水口B连通；上行回水管路上安装有电磁换向阀Ⅲ，下行管线安装有电磁换向阀Ⅳ。所述泄压管路的一端与水箱连通，另一端与注水泵的出水口B连通。所述上行管线和无杆柱塞排水采气泵的中心管与油管形成的环形空间连通；下行管线
和无杆柱塞排水采气泵的中心管连通。
[0021]一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，包括水箱、无杆柱塞排水采气泵、换向阀、压力表、PLC可编程逻辑控制器，水箱设置有溢流水管、排水管，由PLC控制地面控制装置的运行，还包括进水管线、下行回水管路A、上行回水管路A、泄压管路。
[0022]所述进水管线将水箱与注水泵的进水口连通。
[0023]所述上行管线A的一端与出水口Ⅰ连通，另一端与地面管线连通，上行管线A安装有电磁换向阀ⅡA；所述下行回水管路A的一端与电磁换向阀ⅡA连通，另一端与水箱连通。
[0024]所述下行管线A的一端与出水口Ⅱ连通，另一端与地面管线连通，下行管线A安装有电磁换向阀ⅣA；所述上行回水管路A的一端与电磁换向阀ⅣA连通，另一端与水箱连通；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，包括水箱、无杆柱塞排水采气泵、换向阀、压力表、PLC可编程逻辑控制器，水箱设置有溢流水管、排水管，PLC控制地面控制装置的运行，其特征是：地面控制装置还包括进水管线、下行回水管路、上行回水管路、泄压管路、注水泵；所述进水管线将水箱与注水泵的进水口连通；所述下行回水管路的一端与水箱连通，另一端与上行管线连通；上行管线的一端与注水泵的出水口Ⅰ连通；下行回水管路上安装有电磁换向阀Ⅰ，上行管线上安装有电磁换向阀Ⅱ；所述上行回水管路的一端与水箱连通，另一端与下行管线连通；下行管线的一端与注水泵的出水口Ⅱ连通；上行回水管路上安装有电磁换向阀Ⅲ，下行管线安装有电磁换向阀Ⅳ；所述泄压管路的一端与水箱连通，另一端与注水泵的出水口Ⅰ或出水口Ⅱ连通；所述上行管线和无杆柱塞排水采气泵的中心管与油管形成的环形空间连通；下行管线和无杆柱塞排水采气泵的中心管连通。2.根据权利要求1所述无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，其特征是：所述泄压管路包括泄压管路Ⅰ、泄压管路Ⅱ，所述泄压管路Ⅰ安装有机械泄压阀，所述泄压管路Ⅱ安装有电磁泄压阀。3.根据权利要求2所述无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，其特征是：所述电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电磁换向阀Ⅳ、电磁泄压阀为二位二通电磁阀；所述电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电磁换向阀Ⅳ为先导式常开电磁阀，电磁泄压阀为先导式常闭电磁阀。4.根据权利要求3所述无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，其特征是：所述水箱内安装有水箱过滤器将水箱分隔为左右两部分；所述进水管线、上行管线、下行管线中均安装有过滤器。5.根据权利要求1
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4任一所述无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，其特征是：在控制无杆柱塞排水采气泵的柱塞上行时，水箱中的水通过进水管线进入注水泵的进水口，电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅳ得电关闭，电磁换向阀Ⅱ和电磁换向阀Ⅲ失电打开，形成柱塞上行通路。6.根据权利要求1
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4任一所述无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，其特征是：在控制无杆柱塞排水采气泵的柱塞下行时，水箱中的水通过进水管线进入注水泵的进水口，电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ得电关闭，电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅳ失电打开，形成柱塞下行通路。7.根据权利要求2所述无杆柱塞排水采气泵的地面控制装置，其特征是：当所述控制装置的管路出现堵塞或无杆柱塞排水采气...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛利俊，杜业，刘学文，周海芳，韩民强，芮巍，胡勇，郭庆荣，王刚，屈东海，朱万达，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海石油装备制造有限公司渤海石油装备天津新世纪机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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