煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置制造方法
【專利摘要】煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，通過對煤粉進行沉降分離、粉碎、過濾，使進入螺桿泵的煤粉顆粒粒度達到螺桿泵正常工作的范圍內(nèi)，能有效的避免較大顆粒的煤粉進入螺桿泵中，防止出現(xiàn)卡泵、堵塞和磨損事故，延長檢泵周期，降低了煤層氣的開發(fā)成本，并且避免了煤粉堵塞煤層氣井的孔眼，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、高效的優(yōu)點。
【專利說明】煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置
【【技術(shù)領域】】
[0001]本實用新型涉及一種粉碎過濾裝置，具體涉及一種煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]煤層氣，是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中烴類氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，屬非常規(guī)天然氣，是近一二十年在國際上崛起的清潔、優(yōu)質(zhì)能源和化工原料。
[0003]開采煤層氣的排水方法有很多:例如:有桿泵排水采氣法、螺桿泵排水采氣法、電潛泵排水采氣法、氣舉排水采氣法、水力噴射排水采氣泵法、泡沫法和優(yōu)選管柱法等方法。而排水我國目前主要采用的方法:有桿泵排水采氣法、螺桿泵排水采氣法和電潛泵排水采氣法來實現(xiàn)油管的排水和套管的采氣。本專利采用螺桿泵對煤層氣的排采時進行的排水采氣工藝。
[0004]煤層氣井的排采是排水采氣、連續(xù)降壓的過程，用螺桿泵排采時，當排采強度過大時或停采時，會造成以下問題:1.當煤粉顆粒粒度大于0.5_時(螺桿泵正常工作時可攜帶的煤粉顆粒粒度為小于0.5mm)，會使螺桿泵出現(xiàn)卡泵、堵塞、磨損等現(xiàn)象，影響螺桿泵的使用效果；2.煤粉顆粒會堵塞煤層氣井的孔眼，造成煤層氣井產(chǎn)量下降、滲透率降低，不利于煤層氣的排米。
[0005]現(xiàn)如今，一般通過在螺桿泵入口處接接防砂管來防止大顆粒粉進入螺桿泵，并結(jié)合油套環(huán)空注水稀釋煤粉濃度來防止卡泵現(xiàn)象的產(chǎn)生，采用此種方法雖然能降低進入煤層氣井的煤粉濃度，然而采用此種方法不能從根本上解決問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本實用新型針對上述問題，提供一種煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，通過對煤粉進行沉降分離、粉碎、沉降，使通過螺桿泵的煤粉顆粒粒度不影響螺桿泵的正常工作，并且通過不會造成煤層氣井孔眼的堵塞。
[0007]本實用新型提供一種煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，包括:工作筒、分離工作筒、軸、分離粉碎裝置、過濾裝置，
[0008]所述分離工作筒的底端內(nèi)壁向下延伸形成一環(huán)狀筒壁，該環(huán)狀筒壁插入工作筒內(nèi)與工作筒內(nèi)壁形成一間隙，
[0009]所述工作筒與分離工作筒固定連接，該工作筒的頂端設有至少一個進氣口，該進氣口高于環(huán)狀筒壁的最低端，且該進氣口處設有篩網(wǎng)，
[0010]所述軸設于工作筒與分離工作筒內(nèi)，并在工作筒與分離工作筒內(nèi)徑向轉(zhuǎn)動，該軸的底端設有一 L型通孔，該通孔的入口端低于分離粉碎裝置的底端，且該通孔的底端設有一常閉式活門，
[0011]所述分離粉碎裝置套設于軸上，該分離粉碎裝置的底端低于環(huán)狀筒壁的最低端、高于通孔的入口端，
[0012]所述過濾裝置設于分離粉碎裝置的上方并套設于軸的頂端，該過濾裝置的外徑與分離工作筒的內(nèi)徑相等。
[0013]特別的，所述過濾裝置為篩管，該篩管與軸固定連接，所述篩管內(nèi)沿軸向設有至少一層圓盤式細孔，各層圓盤式細孔錯開設置，所述細孔的截面為上大下小的圓錐型，且該細孔的外壁與軸向的夾角為7°。
[0014]特別的，所述分離粉碎裝置包括:一級分離粉碎裝置、二級分離粉碎裝置、三級分離粉碎裝置，所述一級分離粉碎裝置、二級分離粉碎裝置、三級分離粉碎裝置沿軸向從下到上依次固定于軸上，
[0015]所述一級分離粉碎裝置為分離輪，該分離輪的頂端低于環(huán)狀筒壁的最低端，且該分離輪沿軸向設有至少6個葉片，
[0016]所述二級分離粉碎裝置為誘導輪，該誘導輪的底端與環(huán)狀筒壁的最低端平齊，該誘導輪的外徑小于工作筒的內(nèi)徑，且該誘導輪設有螺旋葉片，
[0017]所述三級分離粉碎裝置為輥式粉碎器，該輥式粉碎器的最低端與工作筒的頂端平齊，該輥式粉碎器的外徑小于分離工作筒的內(nèi)徑，且該輥式粉碎器設有螺旋凸起，該螺旋凸起沿軸向開設有若干槽。
[0018]特別的，所述輥式粉碎器的舉升角為0°?30°。
[0019]特別的，所述分離工作筒設有與輥式粉碎器旋向相同的梯形凸起或矩形凸起，所述螺旋凸起與梯形凸起或矩形凸起相配合。
[0020]特別的，所述螺旋葉片旋向與螺旋凸起旋向相反。
[0021]特別的，所述軸的底端設有圓錐滾子軸承，軸通過圓錐滾子軸承在工作筒內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述圓錐滾子軸承卡設于工作筒內(nèi)壁上，且該圓錐滾子軸承的頂端低于通孔的入口端，所述圓錐滾子軸承通過密封圈、軸承端蓋進行密封。
[0022]特別的，所述進氣口的數(shù)量為2?4個。
[0023]特別的，所述分離輪通過平鍵固定連接于軸上，該分離輪上葉片的數(shù)量為6?12個。
[0024]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，通過對煤粉顆粒進行沉降分離、粉碎、過濾，使進入螺桿泵的煤粉顆粒粒度達到螺桿泵正常工作的范圍內(nèi)，能有效的避免較大顆粒的煤粉進入螺桿泵中，防止出現(xiàn)卡泵、堵塞和磨損事故，延長檢泵周期；避免了煤粉顆粒對煤層氣開采設備及煤層氣井地層的危害、污染，提高了煤層氣的排采率，大大降低了煤層氣的開發(fā)的成本，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、工作高效、加工工藝簡單的優(yōu)點。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0025]圖1為本實用新型煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1B-B處剖面圖；
[0027]圖3為本實用新型煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置中篩管的剖面圖；
[0028]圖4為本實用新型所述L型通孔的截面圖?！尽揪唧w實施方式】】
[0029]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0030]請參閱圖1-圖3，本實用新型提供一種煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，包括:工作筒8、分離工作筒10、軸7、分離粉碎裝置、過濾裝置，
[0031]所述分離工作筒10的底端固定連接于工作筒8的頂端，該分離工作筒10的底端內(nèi)壁向下延伸形成一環(huán)狀筒壁18，該環(huán)狀筒壁18插入工作筒8內(nèi)與工作筒8內(nèi)壁形成一間隙14，通過間隙14的設置，使進入的水、氣、煤粉降落一段距離后開始被分離粉碎，避免了在粉碎裝置工作時水、氣、煤粉被離心力沖出進氣口 12，
[0032]所述工作筒8與分離工作筒10固定連接，該工作筒8的頂端設有至少個進氣口12，該進氣口 12高于環(huán)狀筒壁18的最低端，且該進氣口 12處設有篩網(wǎng)13，所述篩網(wǎng)13目數(shù)為180目，通過在進氣口 12處設置篩網(wǎng)13，過濾掉較大顆粒的煤粉顆粒，減少了煤層氣井下煤粉粉碎裝置的工作量，
[0033]所述軸7設于工作筒8與分離工作筒10內(nèi)，并在工作筒8與分離工作筒10內(nèi)徑向轉(zhuǎn)動，該軸7的底端設有一 L型通孔71，該通孔71的入口端72低于分離粉碎裝置的底端，且該通孔71的底端設有一常閉式活門2，所述通孔71的結(jié)構(gòu)如圖4所示，但不限于如圖4所示，所述通孔71與常閉式活門2接觸端線是一小段弧形曲線，該曲線上部細，下部有一點粗，以保證常閉式活門2被向上的力作用而封閉類似L型通道，在工作時，沒有被粉碎的煤粉顆粒會隨自重降落，當達到一定量時，在重力的作用下，常閉式活門2開啟，煤粉顆粒排出，
[0034]所述粉碎裝置套設于軸7上，該粉碎過濾裝置的底端低于環(huán)狀筒壁18的最低端、高于通孔71的入口端72，
[0035]所述過濾裝置設于粉碎過濾裝置的上方并套設于軸7的頂端，該過濾裝置的外徑與分離工作筒10的內(nèi)徑相等。
[0036]特別的,所述過濾裝置為篩管16,該篩管16與軸7固定連接,所述篩管16內(nèi)沿軸向設有至少一層圓盤式細孔161，各層圓盤式細孔161錯開設置，所述細孔161的截面為上大下小的圓錐型，且該細孔161的外壁與軸向的夾角為7°，通過篩管16對煤粉顆粒進行層層過濾，起到更好的過濾作用。
[0037]特別的，所述分離粉碎裝置包括:一級分離粉碎裝置、二級分離粉碎裝置、三級分離粉碎裝置，所述一級分離粉碎裝置、二級分離粉碎裝置、三級分離粉碎裝置，沿軸向從下到上依次固定于軸7上的裝置順序進行分離粉碎。
[0038]所述一級分離粉碎裝置為分離輪9，該分離輪9的頂端低于環(huán)狀筒壁18的最低端，且該分離輪9沿軸向設有至少6個葉片91 ；
[0039]所述二級分離粉碎裝置為誘導輪11，該誘導輪11的底端與環(huán)狀筒壁18的最低端平齊，該誘導輪11的外徑小于工作筒8的內(nèi)徑，且該誘導輪11設有螺旋葉片111 ；
[0040]所述三級分離粉碎裝置為輥式粉碎器15，該輥式粉碎器15的最低端與工作筒8的頂端平齊，該輥式粉碎器15的外徑小于分離工作筒10的內(nèi)徑，且該輥式粉碎器15設有螺旋凸起151，該螺旋凸起151沿軸向開設有若干槽152，槽152與螺旋凸起151形成多個棱角，該棱角相當于刀口，對經(jīng)過的煤粉顆粒進行強力粉碎。
[0041]特別的，所述輥式粉碎器15的舉升角C為0°?30°，通過舉升角C的設置，使齒輥式粉碎器15在旋轉(zhuǎn)的同時可以產(chǎn)生舉升力，同時對煤粉顆粒進行粉碎。
[0042]特別的，所述分離工作筒10設有與輥式粉碎器15旋向相同的梯形凸起或矩形凸起，于裝配時，所述輥式粉碎器15通過螺旋凸起151與梯形凸起或矩形凸起相配合而設于工作筒10內(nèi)。
[0043]特別的，所述螺旋葉片111與螺旋凸起151旋向相反，與工作時，螺旋葉片111的旋向與軸7的旋轉(zhuǎn)方向相同，此時螺旋凸起151旋向與軸7的旋轉(zhuǎn)方向相反，將使得螺旋凸起151(即輥式粉碎器15)相對軸反向螺旋產(chǎn)生向下力，未通過篩管16的煤粉顆粒在反向螺旋力的作用下向下移動到螺旋凸起151 (即輥式粉碎器15)再次進行粉碎，避免了煤粉顆粒在篩管16下端堆積。
[0044]特別的，所述軸7的底端設有圓錐滾子軸承6，軸7通過圓錐滾子軸承6在工作筒8內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述圓錐滾子軸承6卡設于工作筒8內(nèi)壁上，且該圓錐滾子軸承6的頂端低于通孔71的入口端72，所述圓錐滾子軸承6通過密封圈4、軸承端蓋5進行密封，圓錐滾子軸承6可在軸向和徑向上均承受一定的力，可克服卡泵、泵振動的現(xiàn)象，并且可以提高粉碎裝置工作的平穩(wěn)性，降低工作產(chǎn)生振動、摩擦、沖擊等對粉碎裝置的危害。
[0045]特別的，所述進氣口 12的數(shù)量為2?4個，將進氣口 12的數(shù)量控制在2?4個，不僅提高了煤層氣井下粉碎裝置的工作效率，同時不會增加煤層氣井下粉碎裝置的工作負擔。
[0046]特別的，所述分離輪9通過平鍵17固定連接于軸7上，該分離輪9上葉片91的數(shù)量為6?12個。
[0047]工作原理與工作過程:
[0048]于工作時，將本實用新型所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置固定于螺桿泵上，螺桿泵開始工作，軸7在螺桿泵的作用下開始旋轉(zhuǎn)，水、氣、煤粉經(jīng)篩網(wǎng)13過濾后沿進氣口12進入工作筒8內(nèi)，由于密度的不同，較大顆粒的煤粉分離沉降，沿著工作筒8與環(huán)狀筒壁18形成的間隙14下降；經(jīng)孔72沉積到常閉式活門2處，當沉積量產(chǎn)生的重力大于活門2的打開力時，打開活門將沉積到常閉式活門2處的煤粉排到井的“口袋”中，之后常閉式活門2關(guān)閉；
[0049]之后水、氣及步驟SlO進入分離輪9處，軸7轉(zhuǎn)動的同時帶動分離輪9轉(zhuǎn)動，分離輪9產(chǎn)生徑向離心力和軸向舉升力，此時煤粉顆粒在葉片91的作用下產(chǎn)生激烈的運動與碰撞，煤粉顆粒再次被粉碎，在此過程中，被粉碎的煤粉顆粒重力小于分離輪9舉升力的將分散于分級室(葉片91所形成的空間)內(nèi)，被分離輪9舉升力舉升向上移動，與此同時在離心力的作用下，水、氣、煤粉進行分離，在此過程中，大于分離輪9舉升力的煤粉顆粒隨自身重力沿L型通孔7沉降到常閉式活門2處，當達到一定量時，常閉式活門2開啟，煤粉等排出，煤粉排出后，常閉式活門2關(guān)閉；
[0050]之后水、氣及步驟S20粉碎后的煤粉顆粒在分離輪9產(chǎn)生舉升力的作用下進入誘導輪11，誘導輪11旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生徑向離心力和軸向舉升力，此時煤粉在螺旋葉片111的作用下再次產(chǎn)生激烈的運動與碰撞，煤粉顆粒進行第二次粉碎，在粉碎的同時，水、氣、煤粉被再次分離，在此過程中，煤粉顆粒重力小于誘導輪11舉升力的將被誘導輪11舉升力舉升向上移動，大于誘導輪11舉升力的煤粉顆粒沿L型通孔7沉降到常閉式活門2處，當達到一定量時，常閉式活門2開啟，煤粉等排出，煤粉排出后，常閉式活門2關(guān)閉；
[0051]之后水、氣及步驟S30粉碎后的煤粉顆粒在誘導輪9產(chǎn)生舉升力的作用下進入輥式粉碎器15，輥式粉碎器15旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生徑向離心力和軸向舉升力，水、氣、煤粉顆粒將再一次被分離，分離后的煤粉在輥式粉碎器15刀口剪切力的作用下被粉碎，同時螺旋凸起151與分離工作筒10內(nèi)壁形成擠壓力，煤粉顆粒在擠壓力的作用下被再次粉碎，由于輥式粉碎器15在旋轉(zhuǎn)的同時會對煤粉顆粒進行研磨，煤粉顆粒再一次被粉碎，經(jīng)過輥式粉碎器15粉碎后，煤粉顆粒粉碎細度能達到5um以下，粉碎后小于輥式粉碎器15舉升力的煤粉顆粒將被輥式粉碎器15舉升力舉升向上移動，大于輥式粉碎器15舉升力的煤粉顆粒隨自身重力沿L型通孔7沉降到常閉式活門2處，當達到一定量時，常閉式活門2開啟，煤粉等排出；
[0052]最后水、氣及步驟S40粉碎后的煤粉顆粒在輥式粉碎器15產(chǎn)生的舉升力舉升到篩管16底端，篩管16對水、氣、煤粉進行過濾，小于篩管16圓盤式通孔161的煤粉顆粒將隨水、氣排出，大于篩管16圓盤式通孔161的煤粉顆粒在輥式粉碎器15反向螺旋力的作用下降落到輥式粉碎器15再次進行粉碎，通過篩管16過濾后的煤粉顆粒粒度可以到達使到螺桿泵正常攜帶的煤粉細度。
[0053]本實用新型提供的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置正轉(zhuǎn)的時候?qū)γ悍垲w粒進行粉碎，反轉(zhuǎn)的時候?qū)ρb置進行清洗，具有很好的粉碎效果，因此殘留在煤層氣井中的煤粉顆粒粒度很小，不易沉積或滯留在井筒中，僅需一點沖擊力就能將井筒中粉碎后的煤粉顆粒隨孔道或間隙被排出井筒，降低了煤粉顆粒對煤層氣排采設備的磨損。
[0054]需要說明的是，對本領域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有的這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，包括:工作筒(8)、分離工作筒(10)、軸(7)、分離粉碎裝置、過濾裝置，所述工作筒(8)與分離工作筒(10)固定連接，該工作筒(8)的頂端設有至少一個進氣口(12)，該進氣口(12)高于環(huán)狀筒壁(18)的最低端，且該進氣口(12)處設有篩網(wǎng)(13)， 所述分離工作筒(10)的底端固定連接于工作筒(8)的頂端，該分離工作筒(10)的底端內(nèi)壁向下延伸形成一環(huán)狀筒壁(18)，該環(huán)狀筒壁(18)插入工作筒(8)內(nèi)與工作筒(8)內(nèi)壁形成一間隙(14)， 所述軸(7)設于工作筒(8)與分離工作筒(10)內(nèi)，并在工作筒(8)與分離工作筒(10)內(nèi)徑向轉(zhuǎn)動，該軸(7)的底端設有一 L型通孔(71)，該通孔(71)的入口端(72)低于分離粉碎裝置的底端，且該通孔(71)的底端設有一常閉式活門(2)， 所述分離粉碎裝置套設于軸(7)上，該分離粉碎裝置的底端低于環(huán)狀筒壁(18)的最低端、高于通孔(71)的入口端(72)， 所述過濾裝置設于分離粉碎裝置的上方并套設于軸(7)的頂端，該過濾裝置的外徑與分離工作(10)的內(nèi)徑相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，所述過濾裝置為篩管(16)，該篩管(16)與軸(7)固定連接，所述篩管(16)內(nèi)沿軸向設有至少一層圓盤式細孔(161)，各層圓且盤式細孔(161)錯開設置，所述細孔(161)的截面為上大下小的圓錐型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于所述分離粉碎裝置包括:一級分離粉碎裝置、二級分離粉碎裝置、三級分離粉碎裝置，所述一級分離粉碎裝置、二級分離粉碎裝置、三級分離粉碎裝置沿軸向從下到上依次固定于軸(7)上， 所述一級分離粉碎裝置為分離輪(9)，該分離輪(9)的頂端低于環(huán)狀筒壁(18)的最低端，且該分離輪(9)沿軸向設有至少6個葉片(91)， 所述二級分離粉碎裝置為誘導輪(11)，該誘導輪(11)的底端與環(huán)狀筒壁(18)的最低端平齊，該誘導輪(11)的外徑小于工作筒(8)的內(nèi)徑，且該誘導輪(11)設有螺旋葉片(111)， 所述三級分離粉碎裝置為輥式粉碎器(15)，該輥式粉碎器(15)的最低端與工作筒(8)的頂端平齊，該輥式粉碎器(15)的外徑小于分離工作筒(10)的內(nèi)徑，且該輥式粉碎器(15)設有螺旋凸起(151)，該螺旋凸起(151)沿軸向開設有若干槽(152)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，所述齒輥式粉碎器(15)的舉升角為0°?30°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，所述分離工作筒(10)設有與齒輥式粉碎器(15)旋向相同的梯形凸起或矩形凸起，所述螺旋凸起(151)與梯形凸起或矩形凸起相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3?5任一所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，所述螺旋葉片(111)與螺旋凸起(151)旋向相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，所述軸(7)的底端設有圓錐滾子軸承￠)，軸(7)通過軸承(6)在工作筒(8)內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述圓錐滾子軸承(6)卡設于工作筒(8)內(nèi)壁上，且該軸承(6)的頂端低于通孔(71)的入口端(72)，所述軸承(6)通過密封圈(4)、軸承端蓋(5)進行密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，所述進氣口(12)的數(shù)量為2?4個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井下煤粉粉碎過濾裝置，其特征在于，所述分離輪(9)通過平鍵(17)固定連接于軸(7)上，該分離輪(9)上葉片(91)的數(shù)量為6?12個。
【文檔編號】E21B43/08GK204024606SQ201420467635
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】楊廣明, 王建華, 楊斌, 任威嚴, 馬凱, 茍勇, 袁紫薇, 齊若彬 申請人:重慶科技學院