本发明公开了一种基于气井压力自抽泵的改进装置，应用于天然气开采领域，本发明利用气井积液处的天然气通过第一流体通道，给动力活塞提供抽动的动力，从而带动抽液活塞进行抽液工作；本发明设计了巧妙的换向装置，能够利用天然气的动力驱动动力活塞往返运动；除此之外，本发明还设计了下浮球液位开关，使得自抽泵能够在气井积液较少的情况下自动停止工作；使用本发明装置，可以在无需外界动力驱动的情况下，利用天然气的动力进行抽取气井积液的工作，而现有技术则未有利用天然气动力抽取气井积液的装置，因此本发明更加节能。
1.一种基于气井压力自抽泵的改进装置，其特征在于，包括中空柱状的换向阀体，所述换向阀体上方设置有多个沿轴向排列且相互隔离的动力缸筒，每个所述动力缸筒内设置有一个动力活塞；每个所述动力活塞将每个所述动力缸筒分割为动力上腔室和动力下腔室；
所述换向阀体的下方设置有抽液缸筒，所述抽液缸筒内设置有抽液活塞；所述抽液活塞将所述抽液缸筒分割为抽液上腔室和抽液下腔室；
所述换向阀体的中部穿过一根中空的活塞杆，所述活塞杆贯通连接每个所述动力活塞和所述抽液活塞；所述活塞杆的顶端穿出位于最上方的动力缸筒，所述活塞杆的底端连接于所述抽液活塞；所述抽液上腔室与所述活塞杆的中空区域之间开设有连通通道；所述抽液下腔室与所述活塞杆的中空区域通过第一单向阀单向连通；
所述换向阀体内壁紧贴设置有可轴向移动的滑阀；所述换向阀体内壁还垂直嵌入有第一弹簧、第二弹簧，以及分别连接于所述第一弹簧和第二弹簧并朝向所述换向阀体中轴线的第一插销和第二插销；所述滑阀的侧壁开设有贯通的第一插销孔和第二插销孔，并在所述第一插销孔和所述第二插销孔内嵌入设置有第一辅助插销和第二辅助插销，所述第一辅助插销和所述第二辅助插销的长度与所述第一插销孔和所述第二插销孔的深度分别对应相同；
当所述滑阀移动到上止点时，所述第二插销受弹力作用插入所述第二插销孔从而将所述滑阀固定，所述第二辅助插销部分移出所述第二插销孔；当所述滑阀移动至下止点时，所述第一插销受弹力作用插入所述第一插销孔从而将所述滑阀固定，所述第一辅助插销部分移出所述第一插销孔；
所述滑阀内壁紧贴设置有可轴向移动的阀信管，在所述阀信管和所述滑阀的接触面内嵌入有压紧弹簧从而所述阀信管可通过所述压紧弹簧对所述滑阀施加轴向拖拽力；
当所述阀信管移动至上止点时，所述阀信管推动所述第一辅助插销使其完全嵌入所述第一插销孔，所述第一辅助插销推动所述第一插销从而解除所述滑阀的固定，同时所述滑阀受所述压紧弹簧作用移动至上止点；
当所述阀信管移动至下止点时，所述阀信管推动所述第二辅助插销使其完全嵌入所述第二插销孔，所述第二辅助插销推动所述第二插销从而解除所述滑阀的固定，同时所述滑阀受所述压紧弹簧作用移动至下止点；
在所述换向阀体的侧壁沿轴向从上往下等间距开设有贯穿所述侧壁的辅助上通道孔，第一通道孔、第二通道孔、第三通道孔以及辅助下通道孔；所述第一通道孔通过管道连通于所述动力下腔室；所述第三通道孔通过管道连通于所述动力上腔室；所述第二通道孔与提供所述自抽泵动力的流体输入管道连接；
在所述滑阀外壁沿轴向从上往下开设有第一凹槽和第二凹槽；
当所述滑阀移动到上止点时，所述辅助上通道孔与所述第一通道孔通过所述第一凹槽连通，所述第二通道孔与所述第三通道孔通过所述第二凹槽连通；当所述滑阀移动到下止点时，所述第一通道孔与所述第二通道孔通过所述第一凹槽连通，所述第三通道孔与所述辅助下通道孔通过所述第二凹槽连通；
当所述抽液活塞移动至上止点时，所述阀信管受所述抽液活塞推动移动至上止点；当所述动力活塞移动至下止点时，所述阀信管受所述动力活塞推动移动至下止点；
环绕所述抽液缸筒并紧邻所述换向阀体还设置有隔离体，所述隔离体的外径大于所述换向阀体的外径；所述隔离体内分别开设有连通所述隔离体两侧的第一流体通道和第二流体通道，所述第一流体通道与所述流体输入管道连接，所述第二流体通道通过位于所述隔离体下方的下浮球液位开关控制流通或关闭。
2.根据权利要求1所述基于气井压力自抽泵的改进装置，其特征在于，所述动力缸筒设置三个。
3.根据权利要求1所述基于气井压力自抽泵的改进装置，其特征在于，所述活塞杆顶部连接有油管。
4.根据权利要求1或3所述基于气井压力自抽泵的改进装置，其特征在于，环绕该装置还设置有两端均带有开口的集气管，所述集气管与所述隔离体密封连接。
5.根据权利要求4所述基于气井压力自抽泵的改进装置，其特征在于，所述集气管外部还套设有套管。
6.根据权利要求1所述基于气井压力自抽泵的改进装置，其特征在于，所述抽液下腔室底部与外界通过第二单向阀连通。
7.根据权利要求1所述基于气井压力自抽泵的改进装置，其特征在于，所述隔离体内还开设有连通所述隔离体两侧的第三流体通道，所述第三流体通道通过位于所述隔离体上方的上浮球液位开关控制流通或关闭。
基于气井压力自抽泵的改进装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种开采天然气的泵，更具体地说，涉及一种基于气井压力自抽泵的改进装置。
背景技术
[0002] 在开采天然气时，开采所用的深入地底的气井在生产后期，由于地层压力、气井产能下降、井筒温度梯度增大、温度下降等会导致天然气中的部分成分在井筒内凝析而形成凝析液，而气井产气量又不足以带出该部分凝析液时，凝析液就回落至井底，产生气井积液。气井积液的聚集将增加对气层的回压,并限制井的生产能力，因此需要将其抽出。而利用泵体抽取气井积液时，天然气其实能够提供上升的动力，但现有技术中几乎没有装置利用了这种动力。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于气井压力自抽泵的改进装置，能够利用天然气的动力驱动装置将气井积液抽出地面，另外还通过设计改进装置使得够在液位过低的时候让装置自动停止工作。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0005] 一种基于气井压力自抽泵的改进装置，包括中空柱状的换向阀体，换向阀体上方设置有多个沿轴向排列且相互隔离的动力缸筒，每个动力缸筒内设置有一个动力活塞；每个动力活塞将每个动力缸筒分割为动力上腔室和动力下腔室；
[0006] 换向阀体的下方设置有抽液缸筒，抽液缸筒内设置有抽液活塞；抽液活塞将抽液缸筒分割为抽液上腔室和抽液下腔室；
[0007] 换向阀体的中部穿过一根中空的活塞杆，活塞杆贯通连接每个动力活塞和抽液活塞；活塞杆的顶端穿出位于最上方的动力缸筒，活塞杆的底端连接于抽液活塞；抽液上腔室与活塞杆的中空区域之间开设有连通通道；抽液下腔室与活塞杆的中空区域通过第一单向阀单向连通；
[0008] 换向阀体内壁紧贴设置有可轴向移动的滑阀；换向阀体内壁还垂直嵌入有第一弹簧、第二弹簧，以及分别连接于第一弹簧和第二弹簧并朝向换向阀体中轴线的第一插销和第二插销；滑阀的侧壁开设有贯通的第一插销孔和第二插销孔，并在第一插销孔和第二插销孔内嵌入设置有第一辅助插销和第二辅助插销，第一辅助插销和第二辅助插销的长度与第一插销孔和第二插销孔的深度分别对应相同；
[0009] 当滑阀移动到上止点时，第二插销受弹力作用插入第二插销孔从而将滑阀固定，第二辅助插销部分移出第二插销孔；当滑阀移动至下止点时，第一插销受弹力作用插入第一插销孔从而将滑阀固定，第一辅助插销部分移出第一插销孔；
[0010] 滑阀内壁紧贴设置有可轴向移动的阀信管，在阀信管和滑阀的接触面内嵌入有压紧弹簧从而阀信管可通过压紧弹簧对滑阀施加轴向拖拽力；
[0011] 当阀信管移动至上止点时，阀信管推动第一辅助插销使其完全嵌入第一插销孔，第一辅助插销推动第一插销从而解除滑阀的固定，同时滑阀受压紧弹簧作用移动至上止点；
[0012] 当阀信管移动至下止点时，阀信管推动第二辅助插销使其完全嵌入第二插销孔，第二辅助插销推动第二插销从而解除滑阀的固定，同时滑阀受压紧弹簧作用移动至下止点；
[0013] 在换向阀体的侧壁沿轴向从上往下等间距开设有贯穿侧壁的辅助上通道孔，第一通道孔、第二通道孔、第三通道孔以及辅助下通道孔；第一通道孔通过管道连通于动力下腔室；第三通道孔通过管道连通于动力上腔室；第二通道孔与提供自抽泵动力的流体输入管道连接；
[0014] 在滑阀外壁沿轴向从上往下开设有第一凹槽和第二凹槽；
[0015] 当滑阀移动到上止点时，辅助上通道孔与第一通道孔通过第一凹槽连通，第二通道孔与第三通道孔通过第二凹槽连通；当滑阀移动到下止点时，第一通道孔与第二通道孔通过第一凹槽连通，第三通道孔与辅助下通道孔通过第二凹槽连通；
[0016] 当抽液活塞移动至上止点时，阀信管受抽液活塞推动移动至上止点；当动力活塞移动至下止点时，阀信管受动力活塞推动移动至下止点；
[0017] 环绕抽液缸筒并紧邻换向阀体还设置有隔离体，隔离体的外径大于换向阀体的外径；隔离体内分别开设有连通隔离体两侧的第一流体通道和第二流体通道，第一流体通道与流体输入管道连接，第二流体通道通过位于隔离体下方的下浮球液位开关控制流通或关闭。
[0018] 优选的，动力缸筒设置三个。
[0019] 优选的，活塞杆顶部连接有油管。
[0020] 优选的，环绕该装置还设置有两端均带有开口的集气管，集气管与隔离体密封连接，且集气管外部还套设有套管。
[0021] 优选的，抽液下腔室底部与外界通过第二单向阀连通。
[0022] 优选的，隔离体内还开设有连通隔离体两侧的第三流体通道，第三流体通道通过位于隔离体上方的上浮球液位开关控制流通或关闭。
[0023] 本发明的优点在于，无需利用外来的动力，仅仅通过天然气的升力即可以为该自抽泵提供动力；而通过换向装置的巧妙设计，天然气的单向升力可以转化为活塞的不同方向的动力，从而能够使得活塞上下反复运动进行抽液。另外通过下浮球液位开关的设计，又可以使得该自抽泵能够在气井积液较少的情况下可以自动停止工作而无需人为操控，非常方便。
附图说明
[0024] 图1、图2和图3是当滑阀移动到下止点时的本发明装置的拆分图，其中，图1是上部分，图2中间部分，图3是下部分；
[0025] 图4是当滑阀移动到上止点时的换向阀体的示意图。
[0026] 图中，1、换向阀体，11、滑阀，12、阀信管，13、压紧弹簧，141、第一弹簧，142、第二弹簧，151、第一插销，152、第二插销，161、第一辅助插销，162、第二辅助插销，171、第一通道孔，172、第二通道孔，173、第三通道孔，174、辅助上通道孔，175、辅助下通道孔，181、第一凹槽，182、第二凹槽，2、动力缸筒，21、动力上腔室，22、动力下腔室，23、动力活塞，3、抽液缸筒，31、抽液上腔室，32、抽液下腔室，33、抽液活塞，41、动力下腔室管道，42、流体输入管道，43、动力上腔室管道，5、隔离体，51、第一流体通道，52、第二流体通道，53、第三流体通道，
62、下浮球液位开关，63、上浮球液位开关，7、活塞杆，71、中空区域，81、第一单向阀，82、第二单向阀，9、油管，91、液排出口，101、气井积液，102、天然气排出口，103、集气管，104、套管。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。由于本发明装置图较大，且其中涉及一些精细内容，因此将装置的整体图拆分为图1、图2和图3，它们分别代表装置的上中下部分；为了体现出三张图是一张整体图的部分，三张图在拼接处有少部分重叠。图1、图2和图3表现的是滑阀11移动到下止点时的装置图，为了表现出滑阀11移动到上止点的情形，还设有图4，但是图4仅重点展示了换向阀体1处情形，因为其他部分都和上面三张图相同。接下来结合这四张图进行描述。
[0028] 本发明的目的在于将气井积液101抽出地面。而采用的方案是，利用气井积液101处的天然气通过第一流体通道51，给动力活塞23提供抽动的动力，从而带动抽液活塞33将气井积液101从活塞杆7的中空区域71抽至油管9。而如何利用天然气的动力驱动动力活塞23，尤其是使其能够往复运动，则是该发明的重点。
[0029] 接下来对该装置各个部件进行介绍。该装置包括中空柱状的换向阀体1，换向阀体1上方设置有多个沿轴向排列且相互隔离的动力缸筒2，每个动力缸筒2内设置有一个动力活塞23；
[0030] 每个动力活塞23将每个动力缸筒2分割为动力上腔室21和动力下腔室22，如果天然气进入动力上腔室21，就会对动力活塞23提供往下的动力，如果天然气进入动力下腔室22，就会对动力活塞23提供往上的动力，这其实就是换向的方式，后面我们将会说到具体如何做到；另外，从这里也能看出设置多个动力缸筒2的原因，因为天然气升起的动力有限，多个动力缸筒2就能够提供更多的动力。从图中可以看出优选了3个动力缸筒2。
[0031] 除了作为动力的动力缸筒2，还有起抽液功能的抽液缸筒3；从图中可以看出，换向阀体1的下方设置有抽液缸筒3，抽液缸筒3内设置有抽液活塞33；抽液活塞33将抽液缸筒3分割为抽液上腔室31和抽液下腔室32；原则上只要设置一个抽液缸筒3即可。
[0032] 本发明利用的是中空的活塞杆7，活塞杆7穿过换向阀体1的中部并贯通连接每个动力活塞23和抽液活塞33；活塞杆7的顶端穿出位于最上方的动力缸筒2并且于油管9连接，因此最后便可将液体输送至该处；而活塞杆7的底端连接于抽液活塞33，并且抽液下腔室32与活塞杆7的中空区域71通过第一单向阀81单向连通，如此一来，抽液下腔室32里的液体便可以流通至中空区域71；在抽液下腔室32底部还连接有与外界(实际上就是气井积液101处)单向连通的第二单向阀82，如此一来便可将气井积液101处的积液抽至抽液下腔室32。
[0033] 除此之外，在抽液上腔室31与活塞杆7的中空区域71之间开设有连通通道，这是为了让气井积液101处的积液也能够进入该腔室，从而使得抽液活塞33能够移动(从而无需抽真空)。
[0034] 接下来说明换向的问题。
[0035] 换向阀体1内壁紧贴设置有可轴向移动的滑阀11；换向阀体1内壁还垂直嵌入有第一弹簧141、第二弹簧142，以及分别连接于第一弹簧141和第二弹簧142并朝向换向阀体1中轴线的第一插销151和第二插销152；
[0036] 滑阀11的侧壁开设有贯通的第一插销孔和第二插销孔，并在第一插销孔和第二插销孔内嵌入设置有第一辅助插销161和第二辅助插销162，第一辅助插销161和第二辅助插销162的长度与第一插销孔和第二插销孔的深度分别对应相同；
[0037] 当滑阀11移动到上止点时，第二插销152受弹力作用会插入第二插销152孔从而将滑阀11固定，并且第二插销152会推动第二辅助插销162部分移出第二插销孔(“部分移出”可通过第二弹簧142弹力的适当设置做到)；当滑阀11移动至下止点时，第一插销151受弹力作用插入第一插销孔从而将滑阀11固定，第一辅助插销161部分移出第一插销孔；
[0038] 滑阀11内壁紧贴设置有可轴向移动的阀信管12，在阀信管12和滑阀11的接触面内嵌入有压紧弹簧13从而阀信管12可通过压紧弹簧13对滑阀11施加轴向拖拽力；
[0039] 当阀信管12移动至上止点时，阀信管12推动第一辅助插销161使其完全嵌入第一插销孔，第一辅助插销161推动第一插销151从而解除滑阀11的固定，同时滑阀11受压紧弹簧13作用移动至上止点，这时滑阀被第二插销152固定。
[0040] 当阀信管12移动至下止点时，阀信管12推动第二辅助插销162使其完全嵌入第二插销孔，第二辅助插销162推动第二插销152从而解除滑阀11的固定，同时滑阀11受压紧弹簧13作用移动至下止点，这时滑阀被第一插销151固定；
[0041] 在换向阀体1的侧壁沿轴向从上往下等间距开设有贯穿侧壁的辅助上通道孔174，第一通道孔171、第二通道孔172、第三通道孔173以及辅助下通道孔175；第一通道孔171通过管道(图中的动力下腔室管道41)连通于动力下腔室22；第三通道孔173通过管道(图中的动力上腔室管道43)连通于动力上腔室21；第二通道孔172与提供自抽泵动力的流体输入管道42(这是用于流通天然气的)连接；对于辅助上通道孔174和辅助下通道孔175，可以看到它们分别设置了两个，实际上它们均设置一个也可以，因为它们在外界是连通的，它们的作用后面将会说到。
[0042] 在滑阀11外壁沿轴向从上往下开设有第一凹槽181和第二凹槽182，而如果参照图可以看到，相对中轴线对称的位置，第一凹槽181和第二凹槽182均有与其对称的凹槽，但实际上相互对称的两个凹槽是连通的，或者说，第一凹槽181和第二凹槽182实际上是一个环状的槽，只是在剖面图中，每个槽都呈现出了对称的两个；
[0043] 当滑阀11移动到上止点时，辅助上通道孔174与第一通道孔171通过第一凹槽181连通，第二通道孔172与第三通道孔173通过第二凹槽182连通；当滑阀11移动到下止点时，第一通道孔171与第二通道孔172通过第一凹槽181连通，第三通道孔173与辅助下通道孔175通过第二凹槽182连通；
[0044] 当抽液活塞33移动至上止点时，阀信管12受抽液活塞33推动移动至上止点，滑阀11随之移动至上止点，从而天然气通过第三通道孔173输送至动力上腔室21，动力活塞23往下移；当动力活塞23移动至下止点时，阀信管12受动力活塞23推动移动至下止点，滑阀11随之移动至下止点，从而天然气通过第一通道孔171输送至动力下腔室22，抽液活塞33往上移；如此周而复始。
[0045] 接下来说明该装置的其他部件，以及改进的内容(这涉及到上面说过的辅助上通道孔174和辅助下通道孔175的作用)，其中，改进的目的在于让自抽泵在气井积液101的液位较低时自动停止工作。
[0046] 环绕抽液缸筒3并紧邻换向阀体1还设置有隔离体5，隔离体5的外径大于换向阀体1的外径，这样可以保证换向阀体1的外部还有空余的空间；环绕该装置还设置有集气管
103，集气管103与隔离体5是密封连接从而将整个装置封隔为上下两部分，下部主要放置于气井积液101并主要用于抽液，上部用于换向、动力传输、收集积液和天然气等；所以可知，集气管103的底部是完全开放的，以抽取气井积液101；而集气管103的顶部带有一个天然气排出口102，以便收集天然气；集气管103的外部还套设有套管104。
[0047] 为了能够让天然气流通，在隔离体5内分别开设有连通隔离体5两侧的第一流体通道51和第二流体通道52，第一流体通道51与流体输入管道42连接，第二流体通道52通过位于隔离体5下方的下浮球液位开关62控制流通或关闭；
[0048] 现在说明改进的内容以及辅助上通道孔174和辅助下通道孔175的作用。如果气井积液101的液位降得太低了，那么下浮球液位开关62就会往下移动，从而就会打开第二流体通道52，那么天然气就会通过该第二流体通道52进入辅助上通道孔174和辅助下通道孔175；接下来，当天然气依次通过第一流体通道51、流体输入管道42、第二通道孔712、第三通道孔173对动力上腔室21输入天然气时，天然气还可以通过第二流体通道52、辅助上通道孔
174、第一通道孔171进入动力下腔室22，从而使得动力活塞23两端的气压平衡，该自抽泵就停止工作了；类似的，当天然气依次通过第一流体通道51、流体输入管道42、第二通道孔
712、第一通道孔171对动力下腔室22输入天然气时，天然气还可以通过第二流体通道52、辅助下通道孔175、第三通道孔173进入动力下腔室22，从而使得动力活塞23两端的气压平衡，该自抽泵就停止工作了；所以可以看到，通过下浮球液位开关62和两个辅助通道孔的设置，就能够让自抽泵在适当的时候自动停止工作。
[0049] 除此之外，还可以在隔离体5内还开设连通隔离体5两侧的第三流体通道53，第三流体通道53通过位于隔离体5上方的上浮球液位开关63控制流通或关闭，这样如果在抽液的过程中出现漏液或气体凝结从而滴落到隔离体5上方并达到足够高的液位，上浮球液位开关63会被开启从而将液体导回到原来气井积液101所在处。
[0050] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
