CN110905453B - 煤层气井排水采气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层气井排水采气装置，包括连通出液管柱的高压水泵，以及驱动该高压水泵的潜水电机；所述潜水电机为变频电机，并与电控系统连接以进行转速调节，从而调节所述高压水泵的输出流量。本发明所提供的煤层气井排水采气装置可以根据每口煤层气井在不同时期的产水量和开采需要，通过电控系统控制潜水变频电机的转速，及时调节排水量的大小，从而实现抽排速度调节功能，进行合理排水，大大提高了产气效率。此外，本发明所提供的煤层气井排水采气装置还具有成本低廉、控制方便可靠、几乎不占井上空间等优点，不仅能适用于竖直井，也适用于斜井、弯曲井等。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气开采技术领域，尤其涉及一种煤层气井排水采气装置。
背景技术
煤层气又称煤层甲烷气，煤炭工业称之为煤层瓦斯，是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规的天然气。这种天然气大部分(70％-90％)以吸附状态赋存在煤岩基质中，少量成游离状态存在于煤的割理和其它孔隙、裂隙中，还有少许溶解在煤层水中。
排水采气是指利用机械举升设备(主要就是用排采设备下到指定煤层进行排水采气，一般是有杆泵、管式泵、电潜泵等)，将井筒内的水举升到地面，逐步降低井底流压。随着井底流压降低，逐渐形成压降漏斗并逐步向外扩展，进而逐步降低煤层的储层压力，迫使吸附在煤基质孔隙内表面的煤层气被解吸，然后通过基质孔隙的渗流和扩散到天然裂隙，煤层气再从裂隙中渗流到井筒，从而被采出。
煤层气排采需要平稳逐级降压,抽排速度过大带来的影响有：(1)易引起煤层激动，使裂隙产生堵塞效应，降低渗透率；(2)影响泄流半径。(3)排采速度过大，导致井底压差过大引起支撑砂子的流动，使压裂砂返吐，影响压裂效果，堵塞孔眼，同时出砂、煤屑及其它磨蚀性颗粒也会影响泵效，并对泵造成频繁的故障，使作业次数和费用增加。我国大多数煤层属于低含水煤层，因此抽排速度一定要按照煤层的产水潜能，进行合理排水。
目前我国煤层气井的排水采气设备主要采用游梁式抽油机、电潜泵等方法，游梁式抽油机占地广、成本高，不适合斜井和弯曲井；电潜泵排量大，排采速度不好控制。为此，我们提出一种具备抽排速度调节功能的煤层气井排水采气装置及方法来解决目前存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层气井排水采气装置，能够合理控制抽排速度，且适应性较广、成本较低、井上空间占用较少。
为实现上述目的，本发明提供了一种煤层气井排水采气装置，包括连通出液管柱的高压水泵，以及驱动该高压水泵的潜水电机；所述潜水电机为变频电机，并与电控系统连接以进行转速调节，从而调节所述高压水泵的输出流量；所述高压水泵和所述潜水电机安装于电机-泵安装座之中，所述电机-泵安装座的内腔与过滤器的内腔相通；所述高压水泵的顶端通过阀块-泵接头连通阀块的第一竖孔的底端，所述第一竖孔内安装有向上导通的出液单向阀，且其顶端连通所述出液管柱的底端；所述阀块还具有与所述第一竖孔连通的第二竖孔，所述第二竖孔设有溢流阀，该溢流阀的进口与所述出液单向阀的出口连通，该溢流阀的出口与所述过滤器的内腔相通。
优选地，所述阀块还具有第三竖孔，其中设有补液单向阀，所述补液单向阀的出水口与所述高压水泵的出水通道相通，进水口与所述过滤器的内腔相通。
优选地，所述过滤器安装于所述电机-泵安装座的上部，其内孔安装所述阀块和所述出液管柱；所述过滤器的外圆柱面安装有过滤器保护罩，其顶部安装有液位传感器。
优选地，所述电控系统通过铠装电缆控制所述潜水电机。
优选地，所述高压水泵为高压陶瓷柱塞泵。
优选地，所述潜水电机通过联轴器与所述高压水泵进行连接。
优选地，所述电机-泵安装座的内腔通过其顶部圆孔与所述过滤器的内腔相通。
优选地，所述出液管柱底端与所述阀块连接，顶端与油管连接。
与现有技术相比，本发明所提供的煤层气井排水采气装置可以根据每口煤层气井在不同时期的产水量和开采需要，通过电控系统控制潜水变频电机的转速，及时调节排水量的大小，从而实现抽排速度调节功能，进行合理排水，大大提高了产气效率。此外，本发明所提供的煤层气井排水采气装置还具有成本低廉、控制方便可靠、几乎不占井上空间等优点，不仅能适用于竖直井，也适用于斜井、弯曲井等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为一种具体实施方式中本发明所提供煤层气井排水采气装置的剖面示意图；
图2为图1中的阀块部分结构的放大示意图。
图中：
1-潜水电机；2-联轴器；3-高压水泵；4-电机-泵安装座；5-补液单向阀；6-阀块；7-过滤器；8-出液管柱；9-铠装电缆；10-阀块-泵接头；11-出液单向阀；12-溢流阀；13-过滤器保护罩；14-电控系统；15-液位传感器；16-油管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明核心是提供一种煤层气井排水采气装置，能够合理控制抽排速度，且适应性较广、成本较低、井上空间占用较少。
请参考图1和图2，图1为一种具体实施方式中本发明所提供煤层气井排水采气装置的剖面示意图；图2为图1中的阀块部分结构的放大示意图。
在第一种具体实施方式中，本发明提供的一种煤层气井排水采气装置，包括高压水泵3和驱动该高压水泵3的潜水电机1，两者可以通过联轴器2连接。高压水泵3的具体形式可以不特殊限定，但优选高压陶瓷柱塞泵。
高压水泵3连通出液管柱8，两者具体的连接方式下文将有详细描述。潜水电机1为变频电机，并与通过电缆最好是铠装电缆9与电控系统14连接，这样即可通过电控系统14对潜水电机1进行转速调节，从而调节高压水泵3的输出流量。
高压水泵3和潜水电机1位于设备的底端，两者可以安装于电机-泵安装座4之中。电机-泵安装座4的内腔可以与过滤器7的内腔相通，具体可以通过其顶部的圆孔与过滤器7的内腔相通。
过滤器7具体可以安装于电机-泵安装座4的上部，其内孔之中可以安装阀块6和出液管柱8；过滤器7的外圆柱面还可以安装过滤器保护罩13，并且，其顶部还可以安装液位传感器15。
出液管柱8的顶端与油管16连接。
高压水泵3可以通过阀块-泵接头10以及阀块6实现与出液管柱8的连通。
具体而言，阀块6之中可以设有第一竖孔，该第一竖孔的底端与阀块-泵接头10的顶端连通，该第一竖孔的顶端与出液管柱8的底端连通。阀块-泵接头10的底端与高压水泵3的顶端连通。
此外，阀块6之中还可以进一步设有与所述第一竖孔连通的第二竖孔，所述第二竖孔之中可以设置溢流阀12，溢流阀12的进口与出液单向阀11的出口相连通，溢流阀12的出口与过滤器7的内腔相连通。
上述第二竖孔以及溢流阀12的设置可以起到两个作用，一是保持系统压力，保护高压水泵3；二是当过滤器7堵塞时，在井口将油管16接上泵源，从井口反向通入高压水，通过溢流阀12的溢流从而对过滤器7进行反冲洗。
阀块6还可以设置第三竖孔，并在其中设置补液单向阀5，补液单向阀5的出水口与高压水泵3的出水通道相通，补液单向阀5的进水口与过滤器7的内腔相通。
当本发明所提供的煤层气井排水采气装置在下入井中的过程中，井筒内的水可以通过过滤器7的过滤后进入高压水泵3的出水通道中，让井筒内的液位与高压水泵3的出水通道中的液位保持一致，从而使高压水泵3在启动工作前保持其进、出口的压力平衡，进一步保证高压水泵3的正常工作。
需要给煤层气井进行排水操作时，通过电控系统14、铠装电缆9启动潜水电机1，潜水电机1通过联轴器2驱动高压水泵3工作，此时，井筒内的水通过过滤器7过滤后进入过滤器7的内孔，再经过电机-泵安装座4的顶部圆孔进入电机-泵安装座4的内腔，再进入装在电机-泵安装座4的内腔中的高压水泵3的进水口。
高压水泵3出水口泵出的高压水，经过阀块-泵接头10、安装在阀块6中的出液单向阀11、阀块6、出液管柱8，最后经过油管16将水排出井口外。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的煤层气井排水采气装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种煤层气井排水采气装置，其特征在于，包括连通出液管柱(8)的高压水泵(3)，以及驱动所述高压水泵(3)的潜水电机(1)；所述潜水电机(1)为变频电机，并与电控系统(14)连接以进行转速调节，从而调节所述高压水泵(3)的输出流量；所述高压水泵(3)和所述潜水电机(1)安装于电机-泵安装座(4)之中，所述电机-泵安装座(4)的内腔与过滤器(7)的内腔相通；所述高压水泵(3)的顶端通过阀块-泵接头(10)连通阀块(6)的第一竖孔的底端，所述第一竖孔内安装有向上导通的出液单向阀(11)，且其顶端连通所述出液管柱(8)的底端；所述阀块(6)还具有与所述第一竖孔连通的第二竖孔，所述第二竖孔设有溢流阀(12)，所述溢流阀(12)的进口与所述出液单向阀(11)的出口连通，所述溢流阀(12)的出口与所述过滤器(7)的内腔相通。
2.根据权利要求1所述的煤层气井排水采气装置，其特征在于，所述阀块(6)还具有第三竖孔，其中设有补液单向阀(5)，所述补液单向阀(5)的出水口与所述高压水泵(3)的出水通道相通，进水口与所述过滤器(7)的内腔相通。
3.根据权利要求2所述的煤层气井排水采气装置，其特征在于，所述过滤器(7)安装于所述电机-泵安装座(4)的上部，其内孔安装所述阀块(6)和所述出液管柱(8)；所述过滤器(7)的外圆柱面安装有过滤器保护罩(13)，其顶部安装有液位传感器(15)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的煤层气井排水采气装置，其特征在于，所述电控系统(14)通过铠装电缆(9)控制所述潜水电机(1)。
5.根据权利要求4所述的煤层气井排水采气装置，其特征在于，所述高压水泵(3)为高压陶瓷柱塞泵。
6.根据权利要求4所述的煤层气井排水采气装置，其特征在于，所述潜水电机(1)通过联轴器(2)与所述高压水泵(3)进行连接。
7.根据权利要求4所述的煤层气井排水采气装置，其特征在于，所述电机-泵安装座(4)的内腔通过其顶部圆孔与所述过滤器(7)的内腔相通。
8.根据权利要求4所述的煤层气井排水采气装置，其特征在于，所述出液管柱(8)底端与所述阀块(6)连接，顶端与油管(16)连接。
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