CN101446281B - 一种煤层气井电潜离心泵排采装置 - Google Patents

Abstract

煤层气井电潜离心泵排采装置，应用于煤层气开采技术领域。特征是：在液体出口管线上固定有压力传感器和井口流量调节器，在油管的下端连接电潜离心泵的出口端，电潜离心泵的入口端连接有排采泵电机和气液分离器。效果是：①通过智能控制实现大扬程、小排量排水功能。②气液分离器能阻止煤灰进入电潜离心泵；还能有效地实现煤层气从水中分离，保证离心泵工作的效率和稳定性。③井下液位计可以实时监测井下液面高度，一方面监测煤层气工艺实现的效果；另一方面保证电潜泵高速安全稳定运行。④在控制器、流量调节器、井下液位计以及电潜离心泵的综合作用下，实现煤层气开发过程所需的“定流量排采”和“定液位排采”工艺。

Description

一种煤层气井电潜离心泵排采装置

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种煤层气井的排采装置，是一种煤层气井用的电潜离心泵排采装置。

背景技术

我国煤炭资源丰富，煤层气中含有CH₄甲烷气体。为了充分利用能源，解决能源紧缺的问题，国家大力支持开采煤层气。

目前，煤层气开采主要采用自喷开采和诱导举升开采两种方式。诱导举升开采是通过抽排煤层中的承压水，降低煤层压力，使煤层中吸附的甲烷气体释放出来的办法实现的。通常情况采用抽油机式活塞泵来实现煤层气的排采。抽油机式活塞泵排采存在一些缺点，如：1、间歇抽水：抽油机抽油杆的运动轨迹是上下往复运动，并且往复的速度相对比较慢，出水方式为间歇排水，此方法会导致井下液面的不断波动。井下液面的不断波动对于煤层气排采来说是不利的。2、耗能大：抽油机的运动效率较低，带动设备的耗能较大，不节约能源。3、检修周期短：抽油机式活塞泵的抽油杆往复运动实现活塞的往复运动，井下发生抽油杆与油管摩擦；活塞泵发生砂堵现象严重，所以检泵周期较短。

中国专利公告号为CN2828309Y提供了一种煤层气井自动排水采气装置。由地面捕捉器、自动排水器和井下控制器组成，捕捉器接装在采气井井口测试闸门上方，自动排水器置于油管内，井下控制器接装在油管柱下部。该装置在任意时间可以停止运行并拆装，能实现煤层气采气井自动排水采气，有效防止采气井出水水淹而影响正常生产，能达到提高单井产气量、采收率和煤层气开采整体效果的目的。

发明内容

本发明的目的是：提供一种煤层气井电潜离心泵排采装置，能完成煤层气井排采。在井下实现气液分离，使自由气不能进入离心泵，保证离心泵的排量、扬程和效率稳定。提高单井产量、提高采收率和煤层气开采综合效益。

本发明采用的技术方案是：煤层气井电潜离心泵排采装置主要由控制器、油管、电缆、电潜离心泵、井口流量调节器、井口压力传感器、井下液位计、气液分离器和排采泵电机组成。地面有控制器，控制器有导线连接井下排采泵电机，控制器为排采泵电机提供电能。在油管的上端连接有液体出口管线。在液体出口管线上固定有压力传感器和井口流量调节器，在油管的下端连接电潜离心泵的出口端，电潜离心泵的入口端连接有排采泵电机和气液分离器。

电潜离心泵的入口端连接气液分离器和排采泵电机有两种连接结构。第一种连接结构是：电潜离心泵入口端连接气液分离器，气液分离器下端连接排采泵电机。气液分离器有中心孔，排采泵电机的动力输出轴穿过气液分离器中心孔与电潜离心泵主轴连接。第二种连接结构是：电潜离心泵下端连接排采泵电机，排采泵电机的动力输出轴与电潜离心泵主轴连接。排采泵电机的动力直接传递给电潜离心泵。气液分离器连接在电潜离心泵电机的下端。在排采泵电机的外围有套筒，套筒内壁与排采泵电机之间有环形通道，气液分离器分离出的液体能通过环形通道进入电潜离心泵入口，同时对排采泵电机进行冷却。

为了控制排采泵电机，在套管内排采泵电机的下部有井下液位计，井下液位计有导线连接控制器；在液体出口管线上固定有压力传感器，压力传感器有导线连接控制器；在液体出口管线上连接有流量调节器，流量调节器有导线连接控制器。控制器有中心控制单元，实现煤层气开采过程的智能控制。

本发明的有益效果是：煤层气井电潜离心泵排采装置，通过电潜离心泵抽取煤层气井中的水，在连续不断地抽水过程中，使煤层中的可燃气体释放出来。气液分离器在井下将气液分离开来，气体不能进入电潜离心泵，保证电潜离心泵排量、扬程和效率的稳定，并且避免气蚀损害叶片。通过智能控制，实现大扬程、小排量排水，提高单井产量、提高采收率和煤层气开采综合效益。

附图说明

图1是本发明煤层气井电潜离心泵排采装置示意图，是实施例1的示意图。

图2是本发明煤层气井电潜离心泵排采装置示意图，是实施例2的示意图。

图中：1.控制器，2.套管，3.油管，4.压力传感器，5.流量调节器，6.电缆，7.电潜离心泵，8.气液分离器，9.排采泵电机，10.井下液位计。

具体实施方式

实施例1：参阅图1。本发明煤层气井电潜离心泵排采装置，采用的电潜离心泵7是大扬程多级电潜离心泵。电缆6连接电潜离心泵7和控制器1，为电潜离心泵7提供动力。电潜离心泵7通过控制系统控制能达到800米扬程，0.1m³/天的流量。控制器1内的主要元件包括中心控制单元(如PLC)、变频器、人机界面等。控制器1能实现对泵的闭环控制和对出水口的流量调节器5的控制。在地面，控制器1有导线连接井下排采泵电机9。在油管3的上端连接有横向的液体出口管线。流量调节器5安装在液体出口管线上。在油管3的下端连接电潜离心泵7出口端。电潜离心泵7下端连接气液分离器8，气液分离器8有中心孔。气液分离器8的下端连接排采泵电机9，排采泵电机9的动力输出轴通过气液分离器8的中心孔与电潜离心泵7主轴连接，排采泵电机9的动力通过输出轴直接传递给电潜离心泵7。

在套管2内排采泵电机9的下部有井下液位计10，井下液位计10是压力传感器，能检测井内液柱的压力，换算为液柱的高度。井下液位计10有导线连接控制器1；在液体出口管线上固定有压力传感器4，压力传感器4有导线连接控制器1；在液体出口管线上安装有流量调节器5，流量调节器5有导线连接控制器1。控制器1有中心控制单元(如可编程逻辑控制器PLC)。中心控制单元根据压力传感器4、井下液位计10采集的数值，控制排采泵电机9，控制流量调节器5，达到控制井下液体采出量的目的。

实施例2：与实施例1基本相同，不同点是：

电潜离心泵7入口端连接排采泵电机9，排采泵电机9下端连接气液分离器8。在排采泵电机9的外围有一个套筒，套筒内壁与排采泵电机9的外壳之间有环形通道。气液分离器8分离出的液体通过排采泵电机9外围的环形通道后，再进入电潜离心泵7入口。液体通过排采泵电机9外围的环形通道时，能为排采泵电机9散热降温，保护排采泵电机9稳定运行，延长使用寿命。

Claims (5)

1.一种煤层气井电潜离心泵排采装置，主要由控制器(1)、油管(3)、电缆(6)、电潜离心泵(7)、气液分离器(8)、井口流量调节器(5)、井口压力传感器(4)、气液分离器(8)和排采泵电机(9)组成，地面有控制器(1)，控制器(1)有导线连接井下排采泵电机(9)，在油管(3)上端连接有液体出口管线，其特征在于：在液体出口管线上固定有井口压力传感器(4)和井口流量调节器(5)，在油管(3)的下端连接电潜离心泵(7)的出口端，电潜离心泵(7)的入口端连接有气液分离器(8)和排采泵电机(9)。

2.根据权利要求1所述的煤层气井电潜离心泵排采装置，其特征是：电潜离心泵(7)入口端连接气液分离器(8)，气液分离器(8)下端连接排采泵电机(9)，气液分离器(8)有中心孔，排采泵电机(9)的动力输出轴穿过气液分离器(8)中心孔与电潜离心泵(7)主轴连接。

3.根据权利要求1所述的煤层气井电潜离心泵排采装置，其特征是：电潜离心泵(7)下端连接排采泵电机(9)，排采泵电机(9)的动力输出轴与电潜离心泵(7)主轴连接，排采泵电机(9)的动力直接传递给电潜离心泵(7)，气液分离器(8)连接在排采泵电机(9)的下端，在排采泵电机(9)的外围有套管(2)，套管(2)内壁与排采泵电机(9)之间有环形通道，气液分离器(8)分离出的液体能通过环形通道进入电潜离心泵(7)入口。

4.根据权利要求1、2或3所述的煤层气井电潜离心泵排采装置，其特征是：油管(3)、电缆(6)、电潜离心泵(7)、气液分离器(8)、排采泵电机(9)和井下液位计(10)安装在套管(2)内，套管(2)从井底延伸至地面起保护作用；在套管(2)内下部有井下液位计(10)，井下液位计(10)有导线连接控制器(1)；在液体出口管线上固定有井口压力传感器(4)，井口压力传感器(4)有导线连接控制器(1)；在液体出口管线上连接有流量调节器(5)，流量调节器(5)有导线连接控制器(1)，控制器(1)内有中心控制单元。

5.根据权利要求1、2或3所述的煤层气井电潜离心泵排采装置，其特征是：所述的电潜离心泵(7)采用多级电潜离心泵。

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