CN107676051A - 一种煤层气井环空增压捞煤粉装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层气井环空增压捞煤粉装置和方法，属于煤层气井捞煤粉、煤泥、砂等沉积物的技术领域。该煤层气井环空增压捞煤粉装置包括油管；连接在所述油管的下端、且与所述油管连通的捞砂泵；以及套设在所述油管和所述捞砂泵的外部的套管，在所述油管和所述捞砂泵与所述套管之间形成有环形空间；在所述油管的下端还设置有密封地连接在所述油管上的环空增压装置，且所述环空增压装置密封所述油管和所述捞砂泵与所述套管之间形成的环形空间。采用该煤层气井环空增压捞煤粉装置和方法不仅能够提高捞砂泵的泵效，而且能彻底地清理煤层气井井筒内的煤粉、煤泥、砂等沉积物(尤其是煤粉)。

Description

一种煤层气井环空增压捞煤粉装置及方法

技术领域

本发明涉及煤层气井捞煤粉、煤泥、砂等沉积物的技术领域，特别涉及一种煤层气井环空增压捞煤粉装置及方法。

背景技术

在煤层气井生产过程中，地层砂、煤泥、煤粉随液体不断从地层流入煤层气井内，并在井下逐渐沉积，造成填埋煤层、设备磨损、甚至卡泵等问题，严重影响煤层气的产量和煤层气井的正常生产，需要冲砂或捞砂作业进行清理。

目前，油气井清砂一般有两种方法：一种方法是水力冲砂，即通过注入高压冲砂液冲洗井底沉砂，井底砂子在大排量液体的冲击和携带下返出煤层气到达地面，实现煤层气清砂的目的，水力冲砂对地层压力低或油层漏失严重的油井施工时，冲砂液会大量向油层漏失，对油层造成污染，而且冲到地面的砂子很少，冲砂效果不理想。另一种方法是常规捞砂泵捞砂，即利用油管把捞砂泵下入井底，通过捞砂泵柱塞的往复运动将井底的砂子直接抽吸到沉砂油管中，完成一定深度的捞砂施工后，把捞砂管柱起出地面，清除砂子，然后重新下入井内开始下一轮的捞砂施工。

在实现本发明的过程中，本发明人发现使用常规捞砂泵捞砂时至少存在以下问题：(1)下放油管(即捞砂泵在下行程时)捞砂泵活塞进入捞砂泵泵筒，捞砂泵固定凡尔关闭，而不能进液，造成了捞砂泵的效率低。(2)由于煤粉、煤泥比重较轻，处于悬浮状态，在上提和下放油管的过程中，煤粉、煤泥受到搅动，部分煤泥、煤粉回流至煤层，造成二次污染，而不能实现彻底清理煤粉、煤泥。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够高效、彻底地清理煤层气井井筒内的煤粉、煤泥、砂等沉积物(尤其是煤粉)的煤层气井环空增压捞煤粉装置及方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种煤层气井环空增压捞煤粉装置，包括油管；连接在所述油管的下端、且与所述油管连通的捞砂泵；以及套设在所述油管和所述捞砂泵的外部的套管，在所述油管和所述捞砂泵与所述套管之间形成有环形空间；在所述油管的下端还设置有密封地连接在所述油管上的环空增压装置，且所述环空增压装置密封所述油管和所述捞砂泵与所述套管之间形成的环形空间。

进一步地，在所述环空增压装置上设置有单向流道。

优选地，所述环空增压装置的外周边缘抵接所述套管的内壁。

优选地，所述环空增压装置与所述油管之间为螺纹连接。

优选地，所述捞砂泵包括捞砂泵笔尖、连接在所述捞砂泵笔尖上端的捞砂泵固定凡尔、连接在所述捞砂泵固定凡尔上端的捞砂泵筒、连接在所述捞砂泵筒上端的捞砂泵活塞以及连接在所述捞砂泵活塞上端的捞砂泵游动凡尔，所述捞砂泵游动凡尔的上端与所述油管的下端连接。

优选地，所述捞砂泵游动凡尔与所述油管之间为螺纹连接。

优选地，所述油管的上端连接有水龙带。

优选地，所述油管和所述水龙带之间设置有弯头。

优选地，所述油管与所述弯头之间、所述弯头与所述水龙带之间均为螺纹连接。

进一步地，本发明还提供一种使用所述煤层气井环空增压捞煤粉装置的方法，包括以下步骤：

将连接有所述捞砂泵和所述环空增压装置的所述油管下放入所述套管中，至煤层下的某一预定位置处，所述环空增压装置压缩所述环形空间内的液体，在液柱压力的作用下，所述捞砂泵固定凡尔和所述捞砂泵游动凡尔打开，所述环形空间内的液体流经所述捞砂泵和所述环空增压装置进入所述油管中；

然后上提所述油管，所述捞砂泵固定凡尔仍然打开，此时煤粉、煤泥、砂受负压作用通过所述捞砂泵固定凡尔流入所述捞砂筒中；

再次下放所述油管，所述捞砂泵固定凡尔继续打开，且同时所述捞砂泵游动凡尔打开，煤粉、煤泥、砂通过所述捞砂泵游动凡尔从所述捞砂筒进入所述油管中；

在上提和下放油管的反复运动中，使所述环形空间内的液体与部分煤粉到达所述弯头处，最后经过所述水龙带返出至地面；且砂和煤泥不断进入并沉积在所述油管中，完成预定深度的捞煤粉、煤泥、砂的施工后，起出所述油管，在地面清理出煤粉、煤泥、砂；

在这个过程中，从井口向所述环形空间内加入清水，清水通过所述环空增压装置的单向流道，流入所述环空增压装置以下的所述环形空间中，重复上提和下放所述油管的步骤，直至从所述水龙带返出至地面的液体不含有煤粉和煤泥，则说明煤粉被彻底清理。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：提供一种能够高效、彻底地清理煤层气井井筒内的煤粉、煤泥、砂等沉积物(尤其是煤粉)的煤层气井环空增压捞煤粉装置及方法。具体地，在现有捞砂泵的基础上增加了环空增压装置，环空增压装置在随捞砂泵下放至井内时，一方面能推动油管和套管之间的液体，通过增大捞砂泵和套管之间的压差，迫使捞砂泵的捞砂泵凡尔打开，即油管和套管之间的液体、煤粉、煤泥、砂在下放油管的过程中仍然能通过打开的捞砂泵凡尔进入油管中，从而提高了捞砂泵的效率；另一方面环空增压装置把环形空间分为上、下两个部分，起到分隔该装置上下环形空间内的液体的作用，避免在上提和下放油管的过程中，部分煤泥、煤粉回流至煤层造成的二次污染，实现彻底清理煤层气井井筒内的煤粉、煤泥、砂等沉积物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种煤层气井环空增压捞煤粉装置的结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、油管；

2、捞砂泵；21、捞砂泵笔尖；22、捞砂泵固定凡尔；23、捞砂泵筒；

24、捞砂泵活塞；25、捞砂泵游动凡尔；

3、套管；

4、环空增压装置；

5、弯头；

6、水龙带；

7、煤层；

8、煤粉、煤泥、砂；

9、人工井底；

10、井口；

X、环形空间。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

本发明提供一种煤层气井环空增压捞煤粉装置，如图1所示，图1为该煤层气井环空增压捞煤粉装置的结构示意图，该煤层气井环空增压捞煤粉装置包括油管1；连接在油管1的下端、且与油管1连通的捞砂泵2；以及套设在油管1和捞砂泵2的外部的套管3，在油管1和捞砂泵2与套管3之间形成有环形空间X；在油管1的下端还设置有密封地连接在油管1上的环空增压装置4，且环空增压装置4密封油管1和捞砂泵2与套管3之间形成的环形空间X。

需要说明的是，捞砂泵2为常规捞砂泵，包括捞砂泵笔尖21、连接在捞砂泵笔尖21上端的捞砂泵固定凡尔22、连接在捞砂泵固定凡尔22上端的捞砂泵筒23、连接在捞砂泵筒23上端的捞砂泵活塞24以及连接在捞砂泵活塞24上端的捞砂泵游动凡尔25，捞砂泵游动凡尔25的上端与油管1的下端连接。

本发明实施例提供的煤层气井环空增压捞煤粉装置的工作原理为：将连接有捞砂泵2和环空增压装置4的油管1下放入套管3中至煤层7下的某一预定位置的过程中，环空增压装置4压缩环形空间X内的液体(液体中悬浮有煤粉、煤泥等物)，在液柱压力的作用下，捞砂泵2的捞砂泵固定凡尔22和捞砂泵游动凡尔25打开，环形空间X内的液体流经捞砂泵2和环空增压装置4进入油管1中；然后上提油管1，捞砂泵固定凡尔22继续打开，此时煤粉、煤泥、砂8受负压作用通过捞砂泵固定凡尔22流入捞砂泵筒23中；再次下放油管1，捞砂泵固定凡尔22继续打开，且同时捞砂泵游动凡尔25打开，煤粉、煤泥、砂8通过捞砂泵游动凡尔25从捞砂泵筒23进入油管1中；在上提和下放油管1的反复运动中，使环形空间X内的液体与部分煤粉到达井口10；且砂和煤泥不断进入并沉积在油管1中，完成预定深度的捞煤粉、煤泥、砂8的施工后，起出油管1，在地面清理出煤粉、煤泥、砂8。

本发明实施例在现有捞砂泵的基础上增加了环空增压装置4，环空增压装置4随捞砂泵2下放至井内时，一方面能推动油管1和套管3之间的液体，通过增大捞砂泵2和套管3之间的压差，迫使捞砂泵2的捞砂泵固定凡尔22和捞砂泵游动凡尔25打开，即油管1和套管3之间的液体和煤粉、煤泥、砂8在下放油管1的过程中仍然能通过捞砂泵2进入油管1中，从而提高了捞砂泵2的效率；另一方面环空增压装置4把环形空间X分为上、下两个部分，起到分隔环空增压装置4的上、下环形空间X内的液体的作用，避免在上提和下放油管1的过程中，部分煤泥、煤粉回流至煤层7造成的二次污染，以及下泵后煤粉、煤泥卡泵的现象，实现彻底清理煤层气井井筒内的煤粉、煤泥、砂8等沉积物。

在上述煤层气井环空增压捞煤粉装置中，在环空增压装置4上设置有单向流道(图未示出)，该单向流道允许环空增压装置4以上的液体流到环空增压装置4以下的环形空间X内，同时防止环空增压装置4以下的液体回流到环空增压装置4以上的环形空间X内。在整个过程中，从井口10向环形空间X内加入清水，一方面用于吸收环空增压装置4与套管3摩擦产生的热量，另一方面用于冲洗套管3的内壁的粘附颗粒和环空增压装置4，清水(可混有煤粉、砂等物)通过环空增压装置4的单向流道，流入环空增压装置4以下的环形空间X中，重复上提和下放油管1的步骤，直至从水龙带6返出至地面的液体不含有煤粉和煤泥，则说明煤粉被彻底清理。同时对于砂和煤泥，当捞砂泵2能下放至人工井底9时，则说明砂和煤泥被彻底清理。

在上述的煤层气井环空增压捞煤粉装置中，为了防止上提和下放油管1的反复运动使激起的煤粉、煤泥进入煤层7，优选地，将环空增压装置4下放至煤层7的下部5-10m，然后再上提和下放油管1进行捞砂工作。

在上述的煤层气井环空增压捞煤粉装置中，环空增压装置4的外周边缘抵接套管3的内壁，环空增压装置4的外径的大小可根据套管3的内径进行设定，环空增压装置4的外径设定为等于或略小于套管3的内径。

在上述的煤层气井环空增压捞煤粉装置中，对环空增压装置4和油管1之间的连接方式没有严格限定，只要能实现二者之间的密封连接即可，例如环空增压装置4与油管1之间可以为螺纹连接、焊接等。

在上述的煤层气井环空增压捞煤粉装置中，对捞砂泵2的类型没有特别要求，采用常规捞砂泵即可，且对捞砂泵2内各组件的连接方式没有严格限定，通常地，捞砂泵笔尖21的上端螺纹连接捞砂泵固定凡尔22，捞砂泵固定凡尔22的上端螺纹连接捞砂泵筒23，捞砂泵筒23的顶部通过限位机构连接捞砂泵活塞24的底部，捞砂泵活塞24的上端螺纹连接捞砂泵游动凡尔25，捞砂泵游动凡尔25的上端螺纹连接油管1。

在上述的煤层气井环空增压捞煤粉装置中，为了防止环形空间X内的液体到达井口10后回流到环形空间X中，在油管1的上端还设置有水龙带6。且进一步地，为了使液体顺利流出，在油管1和水龙带6之间还设置有弯头5，环形空间X内的液体与煤粉被泵送到井口10后，通过弯头5经水龙带6返出至地面。

在上述的煤层气井环空增压捞煤粉装置中，对油管1与弯头5之间、弯头5与水龙带6之间的连接方式没有严格限定，可以为螺纹连接、焊接、法兰连接等方式。

本发明进一步提供了使用上述煤层气井环空增压捞煤粉装置的方法，包括以下步骤：

将连接有捞砂泵2和环空增压装置4的油管1下放入套管3中，至煤层7下的某一预定位置处(通常为煤层7的下部5-10m处)，环空增压装置4压缩环形空间X内的液体，在液柱压力的作用下，捞砂泵固定凡尔22和捞砂泵游动凡尔25打开，环形空间X内的液体流经捞砂泵2和环空增压装置4进入油管1中；

然后上提油管1，捞砂泵固定凡尔22继续打开，此时煤粉、煤泥、砂8受负压作用通过捞砂泵固定凡尔22流入捞砂泵筒23中；

再次下放油管1，捞砂泵固定凡尔22继续打开，且同时捞砂泵游动凡尔25打开，煤粉、煤泥、砂8通过捞砂泵游动凡尔25从捞砂泵筒23进入油管1中；

在上提和下放油管1的反复运动中，使环形空间X内的液体与部分煤粉到达弯头5，最后经过水龙带6返出至地面；且砂和煤泥不断进入并沉积在油管1中，完成预定深度的捞煤粉、煤泥、砂8的施工后，起出油管1，在地面清理出煤粉、煤泥、砂8；

在这个过程中，从井口10向环形空间X内加入清水，清水通过环空增压装置4的单向流道，流入环空增压装置4以下的环形空间X中，重复上提和下放油管1的步骤，直至从水龙带6返出至地面的液体不含有煤粉和煤泥，则说明煤粉被彻底清理。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤层气井环空增压捞煤粉装置，包括

油管(1)；

连接在所述油管(1)的下端、且与所述油管(1)连通的捞砂泵(2)；

以及套设在所述油管(1)和所述捞砂泵(2)的外部的套管(3)，在所述油管(1)和所述捞砂泵(2)与所述套管(3)之间形成有环形空间(X)；

其特征在于，

在所述油管(1)的下端还设置有密封地连接在所述油管(1)上的环空增压装置(4)，且所述环空增压装置(4)密封所述油管(1)和所述捞砂泵(2)与所述套管(3)之间形成的环形空间(X)。

2.根据权利要求1所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，在所述环空增压装置(4)上设置有单向流道。

3.根据权利要求1所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，所述环空增压装置(4)的外周边缘抵接所述套管(3)的内壁。

4.根据权利要求1所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，所述环空增压装置(4)与所述油管(1)之间为螺纹连接。

5.根据权利要求2所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，所述捞砂泵(2)包括捞砂泵笔尖(21)、连接在所述捞砂泵笔尖(21)上端的捞砂泵固定凡尔(22)、连接在所述捞砂泵固定凡尔(22)上端的捞砂泵筒(23)、连接在所述捞砂泵筒(23)上端的捞砂泵活塞(24)以及连接在所述捞砂泵活塞(24)上端的捞砂泵游动凡尔(25)，所述捞砂泵游动凡尔(25)的上端与所述油管(1)的下端连接。

6.根据权利要求5所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，所述捞砂泵游动凡尔(25)与所述油管(1)之间为螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，所述油管(1)的上端连接有水龙带(6)。

8.根据权利要求7所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，所述油管(1)和所述水龙带(6)之间设置有弯头(5)。

9.根据权利要求8所述的煤层气井环空增压捞煤粉装置，其特征在于，所述油管(1)与所述弯头(5)之间、述弯头(5)与所述水龙带(6)之间均为螺纹连接。

10.一种使用权利要求9中的煤层气井环空增压捞煤粉装置的方法，包括以下步骤：

将连接有所述捞砂泵(2)和所述环空增压装置(4)的所述油管(1)下放入所述套管(3)中，至煤层(7)下的某一预定位置处，所述环空增压装置(4)压缩所述环形空间(X)内的液体，在液柱压力的作用下，所述捞砂泵固定凡尔(22)和所述捞砂泵游动凡尔(25)打开，所述环形空间(X)内的液体流经所述捞砂泵(2)和所述环空增压装置(4)进入所述油管(1)中；

然后上提所述油管(1)，所述捞砂泵固定凡尔(22)继续打开，此时煤粉、煤泥、砂(8)受负压作用通过所述捞砂泵固定凡尔(22)流入所述捞砂泵筒(23)中；

再次下放所述油管(1)，所述捞砂泵固定凡尔(22)继续打开，且同时所述捞砂泵游动凡尔(25)打开，煤粉、煤泥、砂(8)通过所述捞砂泵游动凡尔(25)从所述捞砂泵筒(23)进入所述油管(1)中；

在上提和下放油管(1)的反复运动中，使所述环形空间(X)内的液体与部分煤粉到达所述弯头(5)处，最后经过所述水龙带(6)返出至地面；且砂和煤泥不断进入并沉积在所述油管(1)中，完成预定深度的捞煤粉、煤泥、砂(8)的施工后，起出所述油管(1)，在地面清理出煤粉、煤泥、砂(8)；

在这个过程中，从井口(10)向所述环形空间(X)内加入清水，清水通过所述环空增压装置(4)的单向流道，流入所述环空增压装置(4)以下的所述环形空间(X)中，重复上提和下放所述油管(1)的步骤，直至从所述水龙带(6)返出至地面的液体不含有煤粉和煤泥，则说明煤粉被彻底清理。