CN108071376B - 一种煤层气井中的注采管柱 - Google Patents

一种煤层气井中的注采管柱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤层气井中的注采管柱，属于煤层气开采技术领域。注采管柱包括：套管、抽油泵机构、井口机构和分流机构；套管设置于煤层气井内，且套管靠近煤层气井井口的一端和井口机构连接；抽油泵机构的一端与井口机构连接，抽油泵机构的另一端位于煤层气井中的套管内部；分流机构安装在抽油泵机构的指定位置，分流机构在抽油泵机构的指定位置处形成有径向通道和轴向通道。通过抽油泵机构将煤层气井中的地下水抽送到分流机构中，分流机构将地下水通过径向通道注入煤层气井的注水层，当地下水被注入注水层后，煤层气进入套管，进入套管内的煤层气通过轴向通道和井口机构被输送至地面，因此，实现了采气和注水一体化，降低了煤层气的开采成本。

Description

一种煤层气井中的注采管柱
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中的注采管柱。
背景技术
煤层气是煤的伴生矿产资源，是一种优质的能源和化工原料，在煤层气的开采过程中，通常采用注水法对煤层气储层进行改造，以提高煤层气生产井的产能。
目前，通过布置在煤层气生产井附近的注水井对煤层气储层进行注水。由于通过注水井对煤层气储层进行注水时，需要打专门的注水井，增加了煤层气的开采成本。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种煤层气井中的注采管柱。所述技术方案如下：
提供了一种煤层气井中的注采管柱，所述注采管柱包括：套管、抽油泵机构、井口机构和分流机构；
所述套管设置于所述煤层气井内，且所述套管靠近所述煤层气井井口的一端和所述井口机构连接；
所述抽油泵机构的一端和所述井口机构连接，所述抽油泵机构的另一端位于所述煤层气井中的所述套管内部，所述井口机构用于在所述煤层气井的井口位置固定所述抽油泵机构，所述抽油泵机构用于将所述煤层气井中流入所述套管内的地下水抽送到所述分流机构中；
所述分流机构安装在所述抽油泵机构的指定位置，所述分流机构在所述抽油泵机构的指定位置处形成有径向通道和轴向通道，所述分流机构用于将所述抽油泵机构所抽送的地下水通过所述径向通道注入所述煤层气井的注水层，并将所述煤层气井中进入所述套管内的煤层气通过所述轴向通道和所述井口机构输送至地面。
可选的，所述井口机构包括：井口机构主体、油管闸门和套管闸门；
所述油管闸门通过所述井口机构主体和所述抽油泵机构连通；
所述套管闸门通过所述井口机构主体和所述套管连通。
可选的，所述抽油泵机构包括：油管、抽油杆、抽油泵、筛管和丝堵；
所述油管靠近所述煤层气井井口的一端和所述井口机构连接，所述油管的另一端和所述筛管的一端连接，所述筛管的另一端和所述丝堵连接；
所述抽油杆的一端和所述抽油泵连接，所述抽油杆和所述抽油泵位于所述油管的内部，所述抽油泵用于将所述地下水抽送到所述分流机构中。
可选的，所述抽油泵为侧向进液长柱塞沉沙泵。
可选的，所述分流机构包括：分流器、第一封隔器和第二封隔器；
所述分流器、所述第一封隔器和所述第二封隔器安装在所述油管的指定位置，所述分流器位于所述第一封隔器和所述第二封隔器之间，所述第一封隔器靠近所述煤层气井的井口；
所述分流器上设置有径向孔和轴向孔，所述第一封隔器和所述第二封隔器上均设置有环空，所述分流器上的径向孔用于形成所述分流机构的径向通道，所述分流器上的轴向孔、所述第一封隔器上的环空和所述第二封隔器上的环空用于形成所述分流机构的轴向通道。
可选的，所述分流器上的径向孔中安装有单流阀。
可选的，所述套管包括至少一个射孔，所述至少一个射孔位于所述套管上与所述煤层气储层对应的位置，所述至少一个射孔用于使所述煤层气通过所述至少一个射孔进入所述套管内。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过抽油泵机构将煤层气井中的地下水抽送到分流机构中，分流机构将地下水通过分流机构的径向通道注入煤层气井的注水层，无需将地下水排除地面，不仅实现了地下水的循环利用，而且将地下水注入注水层之后，还可以提高煤层气储层的产能。另外，当地下水被注入注水层后，煤层气进入套管，进入套管内的煤层气通过轴向通道和井口机构被输送至地面，因此，本发明实施例提供的煤层气井中的注采管柱实现了采气和注水一体化，即，该注采管柱既可以注水同时也可以采气，降低了煤层气的开采成本。
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是本发明一示例性实施例提供的一种煤层气井中的注采管柱的示意图；
图2是本发明一示例性实施例提供的一种抽油泵机构的示意图；
图3是本发明一示例性实施例提供的一种分流器的示意图；
附图标记：
1：套管、2：井口机构、3：抽油泵机构、4：分流机构；
21：井口机构主体、22：油管闸门、23：套管闸门；
31：油管、32、抽油杆、33：抽油泵、34：筛管、35丝堵；
311：第一单向通道、331：有过液孔、332：第二单向通道、333：第三单向通道；
41：第一封隔器、42：分流器、43：第二封隔器；
421：径向孔、422：轴向孔、423：单流阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、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。
图1是本发明一示例性实施例提供的一种煤层气井中的注采管柱的示意图，如图1所示，该煤层气井中的注采管柱包括：套管1、井口机构2、抽油泵机构3和分流机构4；
套管1设置于煤层气井内，且套管1靠近煤层气井井口的一端和井口机构2连接；
抽油泵机构3的一端与井口机构2连接，抽油泵机构3的另一端位于煤层气井中的套管1的内部，井口机构2用于在煤层气井的井口位置固定抽油泵机构3，抽油泵机构3用于将煤层气井中流入套管1内的地下水抽送到分流机构4中；
分流机构4安装在抽油泵机构3的指定位置，分流机构4在抽油泵机构3的指定位置处形成有径向通道和轴向通道，分流机构4用于将抽油泵机构3所抽送的地下水通过径向通道注入煤层气井的注水层，并将煤层气井中进入套管1内的煤层气通过轴向通道和井口机构2输送至地面。
在本发明实施例中，通过抽油泵机构将煤层气井中的地下水抽送到分流机构中，分流机构将地下水通过分流机构的径向通道注入煤层气井的注水层，无需将地下水排除地面，不仅实现了地下水的循环利用，而且将地下水注入注水层之后，还可以提高煤层气储层的产能。另外，当地下水被注入注水层后，煤层气进入套管，进入套管内的煤层气通过轴向通道和井口机构被输送至地面，因此，本发明实施例提供的煤层气井中的注采管柱实现了采气和注水一体化，即，该注采管柱既可以注水同时也可以采气，降低了煤层气的开采成本。
可选的，套管1包括至少一个射孔，该至少一个射孔位于套管1上与煤层气储层对应的位置，该至少一个射孔用于使煤层气通过该至少一个射孔进入套管1内，至少一个射孔位于套管1上与煤层气储层相对应的位置。
其中，当煤层气井中的注采管柱被置于煤层气井中并开始工作时，抽油泵机构3将煤层气井中的地下水抽送至分流机构4中，通过分流机构4将地下水注入注水层，当地下水进入注水层后，加快了煤层气储层中的煤层气的释放，释放的煤层气通过套管1上的至少一个射孔进入套管后，继续上升，经过分流机构4的轴向通道后进入井口机构2，通过井口机构2后进入与井口机构2连接的地面设备中。
可选的，本发明实施例中所述的地下水可以是煤层渗出的水，地下水可以通过套管1的底部进入套管1内部，也可以在套管1底部的侧壁上设置过液通道，地下水通过该过液通道进入套管内部。
其中，套管1靠近煤层气井井口的一端和井口机构2连接的方式可以是焊接，也可以是螺栓连接，还可以是挤压式接触连接，当其连接方式为螺栓连接或挤压式接触连接时，可以在套管1靠近煤层气井井口的一端和井口机构2之间使用密封垫圈，以保证连接的密封性，防止煤层气泄露。
另外，抽油泵机构3的一端和井口机构2连接的方式可以是螺纹连接，也可以是焊接，当然，也可以是其他的连接方式。
值得注意的是，在本发明实施例中，抽油泵机构3可以与外部动力设备连接，该外部动力设备用于驱动抽油泵机构3工作，比如，外部驱动设备可以是抽油机。
需要说明的是，分流机构4安装在抽油泵机构3的指定位置，该指定位置是指当煤层气井中的注采管柱被置于煤层气井中时，抽油泵机构3上与注水层相对应的位置，以保证煤层气井中的注采管柱工作时，可以通过分流机构4将地下水注入注水层。
可选的，如图1所示，井口机构2包括：井口机构主体21、油管闸门22和套管闸门23；
油管闸门22通过井口机构主体21与抽油泵机构3连通；
套管闸门23通过井口机构主体21与套管1连通。
其中，当煤层气井中的注采管柱工作时，油管闸门22处于关闭状态，套管闸门23打开，此时，关闭的油管闸门22和抽油泵机构3共同形成密封结构，以将抽油泵机构3抽送的地下水通过分流机构4注入注水层，套管闸门23一端与井口机构主体21连接，另一端与地面储气或输气设备连接，煤层气通过套管闸门23进入地面储气或输气设备。当煤层气井中的注采管柱安装调试时，油管闸门22打开，以便于安装调试。
可选的，如图1所示，抽油泵机构3包括：油管31、抽油杆32、抽油泵33、筛管34和丝堵35；
油管31靠近煤层气井井口的一端和井口机构2连接，油管31的另一端和筛管34的一端连接，筛管34的另一端和丝堵35连接；
抽油杆32的一端和抽油泵33连接，抽油杆32和抽油泵33位于油管31的内部，抽油泵33用于将所述地下水抽送到分流机构4中。
如图2所示，油管31底部设置有第一单向通道311，抽油泵33上设置有过液孔331、第二单向通道332和第三单向通道333。
示例的，第一单向通道311、第二单向通道332和第三单向通道333可以通过在通道的相应位置安装单流阀来实现。
其中，抽油泵33循环工作，其一个工作循环可以分为上冲过程和下冲过程，在上冲过程中外部动力设备通过抽油杆32带动抽油泵33的柱塞向上运动，此时，第一单向通道311打开，第二单向通道332和第三单向通道333关闭，煤层气井中的地下水通过筛管34和第一单向通道311被抽入油管31中，并且油管31中的水位随着抽油泵33的柱塞的上行而上升。同时，抽油泵33的柱塞上方的地下水由于内部压力被压入分流机构4中。在下冲过程中第一单向通道311关闭，第二单向通道332和第三单向通道333打开，油管31中抽油泵33的柱塞下方的地下水通过第二单向通道和第三单向通道进入抽油泵33的柱塞的上方，在下一次工作循环的上冲过程中，该位于油泵33的柱塞的上方地下水被压入分流机构4中。
其中，油管31靠近煤层气井井口的一端和井口机构2的连接方式可以是螺纹连接、焊接、挤压式接触连接等连接方式。油管31的另一端和筛管34的一端的连接连接方式可以是螺纹连接、焊接等连接方式。筛管34的另一端和丝堵35的连接连接方式可以是螺纹连接、焊接等连接方式。抽油杆32的一端和抽油泵33的连接方式也可以是螺纹连接、焊接等连接方式。
需要说明的是，筛管34和丝堵35用于过滤煤层气井中的地下水，防止大颗粒的砂石等物质进入抽油泵33中。
可选的，抽油泵33可以是侧向进液长柱塞沉沙泵。
其中，在安装侧向进液长柱塞沉沙泵时，要保证当煤层气井中的注采管柱被置于煤层气井中时，煤层气储层的底界比侧向进液长柱塞沉沙泵的进液口高指定阈值的高度，该指定阈值的高度用于保证煤层气井中的注采管柱工作时，煤层气不会进入侧向进液长柱塞沉沙泵，比如，煤层气储层的底部比侧向进液长柱塞沉沙泵的进液口高10m。
可选的，如图1所示，分流机构4包括：分流器42、第一封隔器41和第二封隔器43；
分流器42、第一封隔器41和第二封隔器43安装在油管33的指定位置，分流器42位于第一封隔器41和第二封隔器43之间，第一封隔器41靠近煤层气井的井口；
如图3所示，分流器42上设置有径向孔421和轴向孔422，第一封隔器41和第二封隔器43上均设置有环空，分流器42上的径向孔421用于形成分流机构4的径向通道，分流器上的轴向孔422、第一封隔器41上的环空和第二封隔器43上的环空用于形成所述分流机构的轴向通道。
其中，分流器42、第一封隔器41和第二封隔器43安装的指定位置为油管33上与注水层对应的位置，套管1在该位置和注水层连通，当分流器42、第一封隔器41和第二封隔器43安装在该指定位置时，抽油泵33抽送的地下水可以通过分流器42注入注水层。
当煤层气井中的注采管柱被置于煤层气井中后，坐封第一封隔器41和第二封隔器43，抽油泵33所抽送的地下水通过分流器42上的径向孔421进入第一封隔器41、分流器42、第二封隔器43和套管1所形成的腔内，由于套管1和注水层连通，因此，抽油泵33所抽送的地下水流入注水层。
可选的，分流器上的径向孔中可以安装单流阀423，单流阀423允许地下水从油管31中单向流入分流机构4中，用于防止地下水回流。
进一步的，当地下水进入注水层后，加快了煤层气储层中的煤层气的释放，释放的煤层气通过套管1上的至少一个射孔进入套管后，继续上升，经过第二封隔器43的环空、分流器42的轴向孔和第一封隔器41的环空，到达井口，通过套管闸门23，进入地面设备。
在本发明实施例中，通过抽油泵机构将煤层气井中的地下水抽送到分流机构中，分流机构将地下水通过分流机构的径向通道注入煤层气井的注水层，当地下水被注入注水层后，煤层气进入套管，进入套管内的煤层气通过轴向通道和井口机构被输送至地面，因此，本发明实施例提供的煤层气井中的注采管柱实现了采气和注水一体化，即，该注采管柱既可以注水同时也可以采气，降低了煤层气的开采成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (6)

1.一种煤层气井中的注采管柱，其特征在于，所述注采管柱包括：套管、井口机构、抽油泵机构和分流机构；
所述套管设置于所述煤层气井内，且所述套管靠近所述煤层气井井口的一端和所述井口机构连接；
所述抽油泵机构的一端和所述井口机构连接，所述抽油泵机构的另一端位于所述煤层气井中的所述套管内部，所述井口机构用于在所述煤层气井的井口位置固定所述抽油泵机构，所述抽油泵机构用于将所述煤层气井中流入所述套管内的地下水抽送到所述分流机构中；
所述分流机构安装在所述抽油泵机构的指定位置，所述分流机构在所述抽油泵机构的指定位置处形成有径向通道和轴向通道，所述分流机构用于将所述抽油泵机构所抽送的地下水通过所述径向通道注入所述煤层气井的注水层，并将所述煤层气井中进入所述套管内的煤层气通过所述轴向通道和所述井口机构输送至地面；
其中，所述抽油泵机构的指定位置为所述抽油泵机构中与所述煤层气井的注水层对应的位置，且煤层气储层的底界比所述抽油泵机构的进液口高指定阈值的高度，所述指定阈值的高度用于保证所述煤层气井中的所述注采管柱工作时，所述煤层气不会进入所述抽油泵机构；
所述分流机构包括：分流器、第一封隔器和第二封隔器；
所述分流器、所述第一封隔器和所述第二封隔器安装在所述抽油泵机构的指定位置，所述分流器位于所述第一封隔器和所述第二封隔器之间，所述第一封隔器靠近所述煤层气井的井口；
所述分流器上设置有径向孔和轴向孔，所述第一封隔器和所述第二封隔器上均设置有环空，所述分流器上的径向孔用于形成所述分流机构的径向通道，所述分流器上的轴向孔、所述第一封隔器上的环空和所述第二封隔器上的环空用于形成所述分流机构的轴向通道。
2.如权利要求1所述的注采管柱，其特征在于，所述井口机构包括：井口机构主体、油管闸门和套管闸门；
所述油管闸门通过所述井口机构主体和所述抽油泵机构连通；
所述套管闸门通过所述井口机构主体和所述套管连通。
3.如权利要求1所述的注采管柱，其特征在于，所述抽油泵机构包括：油管、抽油杆、抽油泵、筛管和丝堵；
所述油管靠近所述煤层气井井口的一端和所述井口机构连接，所述油管的另一端和所述筛管的一端连接，所述筛管的另一端和所述丝堵连接；
所述抽油杆的一端和所述抽油泵连接，所述抽油杆和所述抽油泵位于所述油管的内部，所述抽油泵用于将所述地下水抽送到所述分流机构中。
4.如权利要求3所述的注采管柱，其特征在于，所述抽油泵为侧向进液长柱塞沉沙泵。
5.如权利要求1所述的注采管柱，其特征在于，所述分流器上的径向孔中安装有单流阀。
6.如权利要求1所述的注采管柱，其特征在于，所述套管包括至少一个射孔，所述至少一个射孔位于所述套管上与所述煤层气储层对应的位置，所述至少一个射孔用于使所述煤层气通过所述至少一个射孔进入所述套管内。
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