在煤層氣抽排中，由於排出的水中含有大量的煤粉，在普通油泵中，煤粉很容易沈積在固定閥周圍，粘在閥球和閥座上。抽油泵工作壹定時間後，固定閥失效，導致取樣泵停止工作。停泵後，固定閥被煤粉掩埋更嚴重，導致抽油機無法啟動。
針對韓城區塊煤層氣開采存在的問題，對普通抽油泵進行了改進。改進後的自清洗抽油泵能夠自動清洗固定閥周圍沈積的煤粉，延長抽油泵在煤層氣井開發中的使用壽命。
當靜止的液體受到水流沖擊時，其中的沈積物會獲得能量而運動，並懸浮在液體中隨水流運動。自清洗抽油泵是利用液流沖刷沈積在固定閥周圍的煤粉(固體顆粒物)，使其懸浮在液體中，通過抽油泵的吸液和排液過程，將煤粉從抽油泵中排出，從而實現自清洗功能，防止固定閥因煤粉的粘附和掩埋而失效，實現煤層氣井的連續穩定生產。自清洗抽油泵主要適用於含煤粉的煤層氣井和含砂油井。
自清洗抽油泵主要由泵筒總成、柱塞總成、泵筒延伸管、導向筒、出液閥和進液閥總成六部分組成，如圖7-27所示。泵筒組件、泵筒延伸管、導向筒和進液閥組件隨排采管柱下放至井筒中的設計深度，柱塞組件和出液閥組件隨抽油桿下放至排采管柱中。其中，尾水管是自清洗抽油泵的主要部件，由圓鋼經車床和銑床加工而成。初期方案考慮了煤粉的通過率，但由於導流孔面積大，排沙能力不足，井液含砂量過大，現場應用後效果不明顯。針對上述問題，進行如下改進:在不影響煤粉通過的情況下，縮短尾水管長度，減小過流面積，使尾水管與閥座過流面積之比約為1.6，使沈積的煤粉能被液流沖刷得更充分(熊先勇，2014)。
自清洗抽油泵的工作原理如圖7-28和圖7-29所示。在上行沖程中，柱塞向上移動，柱塞下腔的容積變大，下腔的壓力變小。在壓差作用下，固定閥打開，上下遊動閥關閉，地層流體進入泵筒。在地層流體從固定閥進入泵筒後，泵筒逐漸充滿地層流體，直到上沖程結束。在此過程中，地層流體通過固定閥導流裝置沖刷沈積在泵筒底部的泥沙、煤粉等顆粒，使泥沙、煤粉等顆粒隨地層流體排出泵筒。在下行沖程中，柱塞下降，柱塞下腔的容積變小，下腔的壓力變大。在壓差作用下，固定閥關閉，上下浮閥打開，地層流體通過浮閥進入泵筒上部油管，直至下沖程結束，完成壹次抽汲過程。
圖7-27自清洗油泵結構圖
1—泵筒組件；2-柱塞組件；3—液體出口閥組件；4—泵筒延伸管；5—尾水管；6—進口閥組件
圖7-28上行程示意圖
圖7-29下沖程示意圖
通過上述結構設計和工作原理，本發明可實現以下功能:在抽汲過程中，固定閥導流裝置引導地層流體從固定閥組件進入泵筒的流向，使地層流體對沈積在抽油泵底部的泥、砂、煤粉等顆粒進行沖刷清洗，固體顆粒通過地層流體排出泵筒，達到自清洗的效果。在泵筒下部增加壹根泵筒延長管，其內徑略大於泵筒的內徑。當柱塞運動到下止點時，可以超出泵筒壹定的長度，這樣就可以將泵筒內積聚的砂子帶出泵筒，起到保護泵筒工作面，防止卡泵的作用。柱塞上有刮沙槽，可將進入柱塞與泵筒間隙的煤粉、砂粒等固體顆粒刮入刮沙槽，並在柱塞上下運動過程中將其帶出泵筒，從而減少泵筒的磨損，延長泵筒的使用壽命(熊先勇，2014a)。
(2)噴射泵
噴射泵的工作原理。
射流泵排水技術是利用高壓水作為動力流體，驅動井下排水采氣裝置工作，通過動力流體與產出流體之間的能量轉換，達到排水采氣的目的。在采出液提升過程中，生產管柱內任意截面的液體流速大於保證煤粉上升的最小流速，從而保證煤粉隨流體順利排出。抽放瓦斯回收裝置的吸口下到煤層下部，保證煤粉不埋在煤層中。
高壓水(動力液)從動力液罐經井口進入動力液管道，沿動力液管道到達井下泵體，帶動井下排水采氣裝置工作。產出液和動力液的混合液通過動力液管和混合液管形成的環形空間到達井口，進入動力液罐(圖7-30)(張林，2008)。
圖7-30噴射泵同心雙管腔示意圖
2.主要結構
射流泵排水技術的設備包括地面和井下兩部分。
地面部分主要包括:動力液罐、地面泵、變頻器、過濾器、專用井口、控制和計量儀表等。具體流程如下:首先，高壓水(動力液)通過動力液管線到達井內，通過通用電子流量計到達井口高壓翼的壹端。其次，地層產出液和動力液混合液從井口另壹翼產出，通過流量計進入混合液管線，再進入泥砂水煤粉分離罐。動力液經沈降分離後循環使用，煤層產出水進入汙水池。最後，煤層氣從套管中產出，經計量後進入輸氣過程(陳等，2012)。
地下部分包括:動力液管、混合液管、排水(煤粉)產氣裝置、篩管、尾管等。(如圖7-30所示)。
3.技術優勢
1)防砂防煤粉
排水采氣裝置的井下泵筒吸入口下到煤層的下邊界，保證壹定的動液面能被深抽，煤粉和泥砂不會掩埋煤層。此外，在井下泵的地層流體入口處安裝縫寬為1.8mm的繞絲篩管，以防止大顆粒固體顆粒堵塞井下泵的流道，影響井下泵的正常工作。根據泥沙和煤粉的直徑選擇合理的井下泵工作參數，可以保證煤粉和泥沙能夠排到地面。
2)無移動部件的非偏心研磨
與常規有桿泵排水設備相比，射流泵排水技術的管柱結構中沒有桿部件和運動部件，因此不存在管桿偏磨的影響。
3)在不移動管柱的情況下更換泵
井下泵芯密封在工作筒內。當原有井排量不能滿足生產需求或泵芯失效時，只需調整地面閥門，改變混合液管動力液的流入量，即可實現地面抽油。將更換後的泵芯放入動力液管中，恢復動力液的流入方向，密封泵芯，即可恢復生產。因此，與常規的有桿泵排水設備相比，射流泵排水設備可以在不移動管柱的情況下代替井下泵，而且操作簡單，時間短，沒有修井作業費用(熊先勇，2014a)。
(3)電動潛油螺桿泵
地面驅動螺桿泵易出現斷桿、桿管磨損、卡鉆等問題，制約了其進壹步推廣應用(劉新富，2009)。在這種情況下，集無桿采油、井下驅動和螺桿泵等優點於壹身的電潛泵受到了廣泛關註。
電動潛油單螺桿泵用於韓城區塊煤層氣井的排采。排水和生產系統由地面部分、地下部分和中間連接部分組成。
地面部分由自動控制臺、自耦變壓器、地面接線盒和井口裝置組成(圖7-31)。自動控制臺可以使用手動或自動開關來控制電潛泵的工作，同時保護電潛泵電機，防止電機電纜系統短路和電機過載。
圖7-31電潛泵螺桿泵地面部分組成
中間部分由特殊結構的電纜和油管組成。將電流從地面部分輸送到地下部分，將電纜和油管外表面壹起固定在氣井中，將電纜、單螺桿泵和保護器外殼壹起固定在地下部分(圖7-32)。
圖7-32電潛泵中部和井下部分的組成。
井下部分是電潛螺桿泵裝置的主要單元，由潛油單螺桿泵、接箍(帶泵吸口)、保護器、減速器和潛油電機部分組成，主要起泵送液體的作用(圖7-32)。
井下部分主要連接情況:井下潛水電機的輸出軸通過花鍵套與錐齒輪減速器的傳動軸連接；減速器通過花鍵套與保護器軸連接，再通過花鍵套與泵軸連接；泵的出油口通過螺紋接頭與輸油管道連通。
電潛泵工作原理:井下電潛泵由轉子和定子組成(饒虞夢等，2010)。潛油電機通過機械減速器和聯軸器帶動螺桿泵軸旋轉。轉子和定子嚙合以形成連續的密封室。當轉子在定子中旋轉時，空腔從泵的入口端向出口端移動，空腔內的液體從泵的吸入端被泵送到排出端，再通過油管輸送到地面，從而起到泵送作用(方莉，2011)。
從現場應用效果來看，電潛泵具有以下優點。首先，井下系統工作時無動力部分，井下設備可靠性高，維護周期長，成本低；其次，與有桿泵(如抽油機、螺桿泵等)相比。)，更適用於斜井和水平井，對出砂引起的泵砂卡和煤粉生產引起的泵卡效果明顯，減少修井次數，減少修井對儲層的傷害。此外，電潛泵還具有在高溫、高氣液比、出砂、腐蝕等復雜條件下工作的優點，可有效解決高產水井選用大泵徑有桿泵造成的抽油桿斷裂或斷連器損壞問題。
而電潛泵最容易損壞的泵部件是定子，每次修泵都要上提下放管柱。壹次性投入成本高；泵需要流體潤滑和壹定的沈沒度；與抽油機相比，安裝更加復雜。目前多用於淺井(熊先勇，2014a)。
(4)桿式泵
有桿泵與傳統管式泵的區別在於，有桿泵是密封在油管內的。有桿泵分為兩部分，壹部分是與油管連接的密封支撐接頭，另壹部分是有桿泵。下泵時，密封支撐接頭隨油管下到井底，有桿泵隨抽油桿下到井底，坐在支撐接頭上。當井下泵受煤粉影響出現故障時，可通過抽油桿直接將泵提出井筒進行更換，避免了常規貫流泵作業時需要取出全井的抽油桿和油管，實現了固定管柱檢泵，縮短了占井周期，降低了作業成本。
根據固定方式的不同，有桿泵可分為頂部固定和底部固定。其中頂部固定桿泵的特點是排出的液體能及時沖洗頂部和油管之間的煤粉，有壹定的排煤粉效果。當泵筒受到液體壓力時，會增大泵筒與柱塞之間的間隙，降低泵效，因此不適合深井。定底有桿泵的特點:由於支撐裝置固定在泵的底部，泵筒受外壓，受力狀況好，泵隙變化小，適用於深井，但煤粉容易堆積在泵筒與油管之間的環形空間，不適合煤粉產出嚴重的井。
有桿泵根據密封方式的不同分為皮碗和機械密封。為保證坐封穩定，韓城區塊煤層氣井采用雙卡密封，即金屬皮碗雙密封。這種印章不僅錨固力大，而且與雙印實現了雙保險(熊先嶽，2014a)。