CN104533358A - 排水采气的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种排水采气的方法及其装置，通过所述液压柱塞泵、所述尾管以及所述出水管形成地层液流道，所述地面动力站和所述井下动力液管、所述返液管以及所述液压柱塞泵形成动力液循环通道。所述排水采气装置将所述地层液通过单独的通道排出，避免管杆偏磨、造成故障。本发明的排水采气的方法利用所述地层液流道将所述地层液排至地面、通过所述动力液循环通道对所述动力液实现循环利用。本发明利用低成本、简单的装置结构和方便简易的操作来排出所述地层液，提高所述排水采气装置的工作效率、减少部件故障、延长检泵周期，避免管杆偏磨，可以广泛适用于水平井、斜井、定向井、丛式井等多种矿井的排水采气。
Description
技术领域
本发明涉及机械传输领域，具体涉及一种排水采气的方法及其装置。
背景技术
煤层气是煤在生成过程中的一种伴生物，是利用价值很高的优质洁净新能源。随着社会的不断发展，由于对开发利用能源造成的环境污染问题也日趋重视，因此煤层气也得到了人们越来越多的关注和需求；在我国，煤层气已被纳入推动能源生产和消费革命的重要载体。
近年来因社会发展需要，随着煤层气井排水采气技术的不断提高，人们开始关注开采成本，希望研究出能以降低成本为主要目标的排水采气方法及装置。煤层气开采过程中会有大量的地层液产出，而这些地层液会对排水采气装置的管杆产生损耗，地层液的腐蚀会加快管杆的偏磨速度；并且腐蚀和偏磨还会互相促进，当管杆磨损后就会加快其被腐蚀速度、而管杆被腐蚀后,其磨损速度也会随之加快；造成排水采气装置频繁出现故障、重复作业、检泵周期缩短等问题，导致作业成本居高不下。中国发明专利申请CN2012102407348公开了一种煤层气井同心管水力活塞排采装置及方法，该其排采装置由煤层气同心管水力活塞排采装置井下泵组、液控阀和煤层气同心管水力活塞排采装置地面部分组成，利用液压油泵在电机的带动下给液压注水泵供油，液压注水泵上下往复运动。其在排采装置的主要结构中增加了多个部件、利用繁琐的结构和操作方法来排出地层液、避免管杆的偏磨。此种改造这种泵只能将动力液排到井内，不能排回地面，并且换向机构故障多、检修多，大大增加了排水采气装置的生产成本和维修难度，并不利于降低作业成本。
发明内容
本发明需要解决的现有技术的问题是：现有技术不能利用低成本的装置结构通过简单操作来排出煤层的地层液、避免因管杆偏磨而导致排水采气装置频繁出现故障、重复作业、检泵周期短。
具体来说，本发明提出了如下技术方案。
本发明提供一种排水采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置，所述地面装置、连接装置、井下装置顺序连接；其特征在于：所述连接装置包括井下动力液管和出水管，井下装置包括液压柱塞泵；所述井下动力液管的下端和所述出水管的下端均与所述液压柱塞泵的上端连通，所述井下动力液管的上端与所述地面装置连通。
优选的是，所述连接装置包括返液管，所述返液管的上端与所述地面装置连通，下端与所述液压柱塞泵的上端连通。
优选的是，所述井下装置包括尾管，所述尾管的上端与所述液压柱塞泵下端连通。
优选的是，所述地面装置包括地面动力站和井口装置，所述井下动力液管的上端和所述返液管的上端均通过井口装置与所述地面动力站连通。
优选的是，所述出水管的上端口高于地面。
优选的是，所述井口装置为带流道的井口装置。
本发明还提供一种使用本发明的排水采气装置进行排水采气的方法，包括如下步骤，
(1)井筒内上端与地面装置连通的井下动力液管，将所述地面装置中的动力液输送至与所述井下动力液管下端连通的井下装置的液压柱塞泵中，推动所述液压柱塞泵工作；
(2)所述液压柱塞泵通过下端连接的所述井下装置的尾管将煤层的地层液吸入所述井下装置中；
(3)所述液压柱塞泵做往复运动，通过与所述液压柱塞泵连通的所述连接装置的出水管将所述地层液输送至地面。
优选的是，所述排水采气装置的所述连接装置包括返液管，所述返液管的上端与所述地面装置连通，下端与所述液压柱塞泵的上端连通；
包括步骤(5)，所述液压柱塞泵做往复运动，通过所述连接装置的两端分别与所述地面装置和所述液压柱塞泵连通的返液管将所述动力液输送回所述地面装置中、等待下次使用所述动力液，完成所述动力液的循环。
优选的是，所述排水采气装置的所述井下装置包括尾管，所述尾管的上端与所述液压柱塞泵下端连通；
步骤(2)中，所述液压柱塞泵通过下端连接的所述井下装置的尾管将煤层的地层液吸入所述井下装置中。
优选的是，所述排水采气装置的所述地面装置包括地面动力站和井口装置，所述井下动力液管的上端和所述返液管的上端均通过井口装置与所述地面动力站连通；所述地面装置的地面动力站产生动力液，所述地面动力站通过与其连通的所述井下动力液管将所述动力液输送至所述液压柱塞泵中、通过与其连通的所述返液管将所述液压柱塞泵中的所述动力液输送回所述地面动力站中；所述地面装置通过其井口装置控制所述地面动力站与所述连接装置连通。
本发明的排水采气装置包括所述地面装置、所述连接装置和所述井下装置。所述地面装置将所述地面动力站产生的所述动力液通过所述连接装置的所述井下动力液管输送至所述井下装置中的所述液压柱塞泵中，来推动所述液压柱塞泵工作、做往复运动来实现排水采气装置的排水采气功能。
本发明的排水采气装置中，所述井下装置的所述尾管上端与所述液压柱塞泵下端连通，所述尾管下端置于煤层下、方便接收所述煤层的所述地层液。所述尾管、所述液压柱塞泵和所述出水管形成一个地层液流道。
本发明的排水采气装置中，所述连接装置的所述井下动力液管上端和所述返液管上端均与所述地面装置的所述地面动力站连通、所述井下动力液管下端和所述返液管下端均与所述液压柱塞泵连通，形成一个环形空间，可以使所述动力液在内部循环流动。
本发明的排水采气装置中，所述地面装置通过所述井口装置控制所述地面动力站与所述连接装置的所述井下动力液管、所述返液管是否连通。
本发明的排水采气的方法，根据帕斯卡定理，利用排水采气装置的所述井下装置的所述液压柱塞泵做上下往复运动产生压力通过所述井下装置的所述尾管施加于所述地层液，使所述地层液通过由所述尾管、所述液压柱塞泵和所述出水管形成的流道向上被吸至地面上。
本发明的排水采气的方法，在排水采气装置使所述液压柱塞泵做上下往复运动时，利用上下往复循环运动的物理特性使所述动力液在所述环形空间中循环流动，以实现所述动力液的循环利用。
本发明的排水采气装置通过所述井下装置的所述液压柱塞泵、所述尾管以及所述连接装置的所述出水管形成地层液流道，所述地面装置的所述地面动力站和所述连接装置的所述井下动力液管、所述返液管以及所述井下装置的所述液压柱塞泵形成动力液循环通道。所述排水采气装置将所述地层液通过单独的通道排出。本发明的排水采气的方法利用所述地层液流道将所述地层液排至地面、通过所述动力液循环通道对所述动力液实现循环利用。本发明利用低成本、简单的装置结构和方便简易的操作来排出所述地层液，提高所述排水采气装置的工作效率、减少部件故障、延长检泵周期，并且其可以广泛适用于水平井、斜井、定向井、丛式井等多种矿井的排水采气。
下面结合附图和各个具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明，其中：
附图说明
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例1的所述液压柱塞泵的工作示意图。
图中附图标记说明如下：1-井下动力液管、2-返液管、3-出水管、4-液压柱塞泵、5-尾管、6-井口装置、7-煤层、8-人工井底。
具体实施方式
如上所述，本发明的目的在于：提供一种排水采气的方法及其装置，利用低成本的装置结构并通过简单操作来排出煤层的地层液、并避免因管杆偏磨而导致排水采气装置频繁出现故障、重复作业、检泵周期短。
实施例1
参照图1所示，本发明提供的第一种排水采气装置，包括地面装置(图中未示出)、连接装置和井下装置，所述地面装置、所述连接装置、所述井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述连接装置包括井下动力液管1、返液管2和出水管3，所述井下装置包括液压柱塞泵4和尾管5。所述井下动力液管1的上端和所述返液管2的上端均与所述地面动力站连通，所述井下动力液管1的下端、所述返液管2的下端和所述出水管3的下端均与所述液压柱塞泵4的上端连通，所述出水管3的上端口高于地面；所述尾管5的上端和所述液压柱塞泵4的下端连通，下端置于煤层7下、人工井底8上。所述井口装置6为带流道的井口装置6。
参照图1和图2所示，利用实施例1的排水采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液、并通过所述带流道的井口装置6将所述动力液送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液送至与所述井下动力液管1连通的位于人工井底8的所述液压柱塞泵4中；所述动力液推动所述液压柱塞泵4开始工作。所述液压柱塞泵4做上下往复运动、产生压力施加于煤层7下的地层液，控制所述地层液通过所述液压柱塞泵4下接的所述尾管5吸入，并通过所述出水管3送至地面上，以实现排水采气装置的排水目的。在所述液压柱塞泵4在排水的同时，通过上下往复运动将其内部的所述动力液通过所述返液管2返回到地面上的所述地面动力站内、等待下次使用，以实现所述动力液的循环利用。
实施例2
本发明提供的第二种排水采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置，所述地面装置、所述连接装置、所述井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述连接装置包括井下动力液管1、返液管2和出水管3，所述井下装置包括液压柱塞泵4和尾管5。所述井下动力液管1的上端和所述返液管2的上端均与所述地面动力站连通，所述井下动力液管1的下端、所述返液管2的下端和所述出水管3的下端均与所述液压柱塞泵4的上端连通，所述出水管3的上端口高于地面；所述尾管5的上端和所述液压柱塞泵4的下端连通，下端置于煤层7下、人工井底8上。
利用实施例2的排水采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液、并通过所述井口装置6将所述动力液送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液送至与所述井下动力液管1连通的位于人工井底8的所述液压柱塞泵4中；所述动力液推动所述液压柱塞泵4开始工作。所述液压柱塞泵4做上下往复运动、产生压力施加于煤层7下的地层液，控制所述地层液通过所述液压柱塞泵4下接的所述尾管5吸入，并通过所述出水管3送至地面上，以实现排水采气装置的排水目的。在所述液压柱塞泵4在排水的同时，通过上下往复运动将其内部的所述动力液通过所述返液管2返回到地面上的所述地面动力站内、等待下次使用，以实现所述动力液的循环利用。
在利用实施例2的排水采气的方法及其装置排水采气时，其功能、操作均与实施例1相同。
实施例3
本发明提供的第三种排水采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置，所述地面装置、所述连接装置、所述井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述连接装置包括井下动力液管1、返液管2和出水管3，所述井下装置包括液压柱塞泵4。所述井下动力液管1的上端和所述返液管2的上端均与所述地面动力站连通，所述井下动力液管1的下端、所述返液管2的下端和所述出水管3的下端均与所述液压柱塞泵4的上端连通，所述出水管3的上端口高于地面。所述井口装置6为带流道的井口装置6。
利用实施例3的排水采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液、并通过所述带流道的井口装置6将所述动力液送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液送至与所述井下动力液管1连通的位于人工井底8的所述液压柱塞泵4中；所述动力液推动所述液压柱塞泵4开始工作。所述液压柱塞泵4做上下往复运动、产生压力施加于煤层7下的地层液，控制所述地层液通过所述液压柱塞泵4吸入，并通过所述出水管3送至地面上，以实现排水采气装置的排水目的。在所述液压柱塞泵4在排水的同时，通过上下往复运动将其内部的所述动力液通过所述返液管2返回到地面上的所述地面动力站内、等待下次使用，以实现所述动力液的循环利用。
在利用实施例3的排水采气的方法及其装置排水采气时，其功能、操作均与实施例1相同。
Claims (10)
1.一种排水采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置，所述地面装置、连接装置、井下装置顺序接通；其特征在于：所述连接装置包括井下动力液管(1)和出水管(3)，所述井下装置包括液压柱塞泵(4)；所述井下动力液管(1)的下端和所述出水管(3)的下端均与所述液压柱塞泵(4)的上端连通，所述井下动力液管(1)的上端与所述地面装置连通。
2.根据权利要求1所述的排水采气装置，其特征在于：所述连接装置包括返液管(2)，所述返液管(2)的上端与所述地面装置连通，下端与所述液压柱塞泵(4)的上端连通。
3.根据权利要求2所述的排水采气装置，其特征在于：所述井下装置包括尾管(5)，所述尾管(5)的上端与所述液压柱塞泵(4)下端连通。
4.根据权利要求2或3所述的排水采气装置，其特征在于：所述地面装置包括地面动力站和井口装置(6)，所述井下动力液管(1)的上端和所述返液管(2)的上端均通过井口装置(6)与所述地面动力站连通。
5.根据权利要求1-3任一所述的排水采气装置，其特征在于：所述出水管(3)的上端口高于地面。
6.根据权利要求4所述的排水采气装置，其特征在于：所述井口装置(6)为带流道的井口装置(6)。
7.使用权利要求1的排水采气装置进行排水采气的方法，其特征在于：包括如下步骤，
(1)井筒内上端与地面装置连通的井下动力液管(1)，将所述地面装置中的动力液输送至与所述井下动力液管(1)下端连通的井下装置的液压柱塞泵(4)中，推动所述液压柱塞泵(4)工作；
(2)所述液压柱塞泵(4)将煤层(7)的地层液吸入所述井下装置中；
(3)所述液压柱塞泵(4)做往复运动，通过与所述液压柱塞泵(4)连通的所述连接装置的出水管(3)将所述地层液输送至地面。
8.根据权利要求7所述的排水采气的方法，其特征在于：所述排水采气装置的所述连接装置包括返液管(2)，所述返液管(2)的上端与所述地面装置连通，下端与所述液压柱塞泵(4)的上端连通；
包括步骤(5)，所述液压柱塞泵(4)做往复运动，通过所述连接装置的两端分别与所述地面装置和所述液压柱塞泵(4)连通的返液管(2)将所述动力液输送回所述地面装置中、等待下次使用所述动力液，完成所述动力液的循环。
9.根据权利要求8所述的排水采气的方法，其特征在于：所述排水采气装置的所述井下装置包括尾管(5)，所述尾管(5)的上端与所述液压柱塞泵(4)下端连通；
步骤(2)中，所述液压柱塞泵(4)通过下端连接的所述井下装置的尾管(5)将煤层(7)的地层液吸入所述井下装置中。
10.根据权利要求8或9所述的排水采气的方法，其特征在于：所述排水采气装置的所述地面装置包括地面动力站和井口装置(6)，所述井下动力液管(1)的上端和所述返液管(2)的上端均通过井口装置(6)与所述地面动力站连通；所述地面装置的地面动力站产生动力液，所述地面动力站通过与其连通的所述井下动力液管(1)将所述动力液输送至所述液压柱塞泵(4)中、通过与其连通的所述返液管(2)将所述液压柱塞泵(4)中的所述动力液输送回所述地面动力站中；所述地面装置通过其井口装置(6)控制所述地面动力站与所述连接装置连通。
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