CN113389530A - 一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，包括套管、外置油管、内置油管、抽油杆、集气站、用于收集地层产出水的排污池和气水分离器，所述内置油管位于外置油管内，所述抽油杆位于内置油管内，所述内置油管上设有回音标，所述内置油管的底端设有有深井泵，所述深井泵底部设有尾管，所述抽油杆的底端设有活塞。本发明设计合理，构思巧妙，两气同采管柱和地面流程简单易操作，而且目前所用的部件规格和尺寸都是目前大规模使用的常规标准件，可以大规模推广和应用，可以有效解决深部储层煤层气和砂岩气独立开采、独立计量和独立控制的难题，让两气同采互不影响，让两气同采成为单井天然气开采最大化。

Description

一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程

技术领域

本发明涉及煤层气开发技术领域，尤其涉及一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程。

背景技术

目前，超过2000m砂岩发育的储层，主要开发砂岩气，煤层气的开发还处于探索阶段，但深部煤层气的开发也具有一定的潜力，特别在鄂尔多斯盆地东缘南部，煤层的埋深都大于2000m，甚至达到了2500m，处于主力砂岩层的底部，产气量也达到了5000m3/d。由于煤层气和砂岩气的开发机理不同，目前深部储层两气共采基本上还未同时进行,或者单独开采砂岩气，或者单独开采煤层气。如果只开采煤层气，由于产量较低，砂岩气的开发就会滞后，不利于单井的产气量的提高，如果只开采砂岩气，煤层气开采的试验和探索就会滞后，不利于接替层的补充和单井的高效开发，而且等后期开采煤层气时，就会很难实现，由于上部砂岩已经打开，想要压裂下部煤层时，必须下封隔器封堵上部砂岩，这样压裂改造时，排量就会受到限制，不能大排量施工，煤层的就不能有效改造，产量将受到影响。因此，目前的光套管或者下速度管柱开采砂岩气或者单独下深井泵抽采煤层气都无法同时实现两气共采。而且，目前的地面流程都只针对单独的煤层气和砂岩气开采设置的流程，无法同时进行煤层气和砂岩气的计量和控制。

公开号CN 207093043U中公开了一种煤层气和致密砂岩气井下共采管柱，主要包括外置油管管柱、内置油管管柱和抽油杆，外置油管管柱中设有内置油管管柱，内置油管管柱中设有抽油杆。外置油管管柱包括第一外置油管、第一筛管、第二外置油管、第二筛管、尾管和丝堵，且第一外置油管上还设有外置油管扶正器。内置油管管柱包括内置油管、管式泵、第三筛管、尾管和丝堵，且内置油管上设有内置油管扶正器。抽油杆底端设有活塞，活塞与管式泵配合使用，且抽油杆上设有抽油杆扶正器。本发明通过外置油管管柱+内置油管管柱的组合，以及封隔器的合理运用，能有效的解决浅部煤层气与致密砂岩气共采的难题。

但上述专利中，具有以下缺点：

1、管柱结构太过复杂，容易出现井下各种安全事故；

2、没有说明各管柱的尺寸匹配问题，难以操作；

3、井下管柱包括两个压力计，用现在的标准管柱无法下入，需加工特殊尺寸的油管，增加成本，无法大规模使用，且致密砂岩储层采用自喷方式开采，井下无需下压力计，煤层下压力计适用于浅部煤层，深井井深结构复杂，下压力计存在卡钻风险；

4、管柱结构中加装三个筛管不太合适，煤层气在开采过程中，产出大量煤粉，与地层的泥质成分混合，很容易将筛管糊死，沁水盆地大量的井都出现此类问题，筛管已经很少使用；

5、对于深部煤层来说，煤层在下部，砂岩在上部的储层来说，该管柱结构不适用；

6、没有相对应的地面流程来计量和控制。

发明内容

本发明提供了一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，包括套管、外置油管、内置油管、抽油杆、集气站、用于收集地层产出水的排污池和气水分离器，所述内置油管位于外置油管内，所述抽油杆位于内置油管内，所述内置油管上设有回音标，所述内置油管的底端设有有深井泵，所述深井泵底部设有尾管，所述抽油杆的底端设有活塞，所述活塞与深井泵配合使用，所述抽油杆上设有抽油杆扶正器，所述套管的顶部出口固定连接有第一出口管，所述外置油管的顶部出口固定连接有第二出口管，所述内置油管的顶部出口固定连接有第三出口管，所述第一出口管和第二出口管的一端均固定连接在气水分离器的输入端，所述第二出口管上设有第一气体流量计，所述第三出口管的一端与排污池连接，所述第三出口管上设有第二水流量计，所述气水分离器的液体输出端与排污池之间固定连接有第一水流量计，所述气水分离器的气体输出端与集气站之间固定连接有第一连接管，所述第一连接管上设有第二气体流量计。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述套管的外径为139.7mm，所述套管的内径为124.1mm，所述套管采用的钢级为N80。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述外置油管的外径为88.9mm，所述外置油管的内径为75.9mm，所述外置油管的油管接箍外径为1.7mm。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述内置油管的外径为48.3mm，所述内置油管的内径为40.3mm，所述内置油管的油管接箍外径为55mm。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述深井泵为适用深井排水的杆式泵，所述深井泵位于煤层顶部3-5m。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述尾管置于煤层下部20-30m。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述回音标置于井口下100m左右。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述抽油杆采用从下而上直径为Φ16mm+Φ22mm+Φ25mm的抽油杆组合。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述抽油杆扶正器采用注塑在抽油杆的扶正器。

作为本技术方案的进一步改进方案：所述外置油管外侧与套管内侧壁之间设有封隔器和水力锚。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

两气同采管柱和地面流程用于在套管井中同时开采深部煤层中的煤层气和砂岩层中的砂岩气，砂岩层中砂岩气和产出水通过套管和外置油管的环空采出，煤层中的煤层气通过外置油管和内置油管的环空采出，煤层中的产水水通过深井泵从内置油管中采出，直接排放到排污池，通过气水分离器分离之后的砂岩气，和煤层气一块儿集输到集气站，通过气水分离器分离之后的砂岩层中产出水排放到排污池，该装置设计合理，构思巧妙，两气同采管柱和地面流程简单易操作，而且目前所用的部件规格和尺寸都是目前大规模使用的常规标准件，可以大规模推广和应用，可以有效解决深部储层煤层气和砂岩气独立开采、独立计量和独立控制的难题，让两气同采互不影响，让两气同采成为单井天然气开采最大化。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提出的一种用于深部储层两气同采管柱的结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于深部储层两气同采管柱中地面流程的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1外置油管、2内置油管、3抽油杆、4抽油杆扶正器、5封隔器、6深井泵、7活塞、8回音标、9尾管、10套管、11水力锚、12第一气体流量计、13第二气体流量计、14第一水流量计、15第二水流量计、16气水分离器、17排污池、18集气站、19第一出口管、20第三出口管、21第二出口管、22第一连接管、23第二连接管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，包括套管10、外置油管1、内置油管2、抽油杆3、集气站18、用于收集地层产出水的排污池17和气水分离器16，内置油管2位于外置油管1内，抽油杆3位于内置油管2内，内置油管2上设有回音标8，内置油管2的底端设有有深井泵6，深井泵6底部设有尾管9，抽油杆3的底端设有活塞7，活塞7与深井泵6配合使用，抽油杆3上设有抽油杆扶正器4，套管10的顶部出口固定连接有为砂岩气气水两项混合液产出通道的第一出口管19，外置油管1的顶部出口固定连接有煤层气的产出通道的第二出口管21，内置油管2的顶部出口固定连接有煤层气的产出通道的第三出口管20，第一出口管19和第二出口管21的一端均固定连接在气水分离器16的输入端，第二出口管21上设有计量煤层气产出气量的第一气体流量计12，第三出口管20的一端与排污池17连接，排污池17用于收集地层产出水，第三出口管20上设有计量煤层产出水的第二水流量计15，气水分离器16的液体输出端与排污池17之间固定连接有用于计量砂岩层产出水的水流量计的第一水流量计14，气水分离器16的气体输出端与集气站18之间固定连接有第一连接管22，第一连接管22上设有用于计量煤层气和砂岩气总产气量的第二气体流量计13。

具体的，套管10的外径为139.7mm，套管10的内径为124.1mm，套管10采用的钢级为N80，为目前普遍使用的套管类型，适用于较深储层的抗压等级。

具体的，外置油管1的外径为88.9mm，外置油管1的内径为75.9mm，外置油管1的油管接箍外径为1.7mm，保证能够与套管10匹配，油套环空间隙充足，利于下入井内，且环形空间合适，利于砂岩气的携水采气。

具体的，内置油管2的外径为48.3mm，内置油管2的内径为40.3mm，内置油管2的油管接箍外径为55mm，保证能够与外置油管1匹配，环空间隙充足，利于下入外置油管1内，小油管也有利于煤层排水降压。

具体的，深井泵6为适用深井排水的杆式泵，深井泵6位于煤层顶部3-5m，一方面保证煤层气在后期开采中，保证足够的沉没度，另一方面可防止煤层出砂或者煤粉以及煤层段套管变形，导致卡泵事故。

具体的，尾管9置于煤层下部20-30m，有利于防止煤层产出气进入内置油管的泵内，导致气窜，引起泵效下降。

具体的，回音标8置于井口下100m左右，用于测量液面，折算井底压力，解决了下入压力计的卡钻的安全风险。

具体的，抽油杆3采用从下而上直径为Φ16mm+Φ22mm+Φ25mm的抽油杆组合，既满足深井的强度要求，又可以节省成本。

具体的，抽油杆扶正器4采用注塑在抽油杆的扶正器，可以有效防止在长期的起下活塞运动中扶正器发生滑动，每根抽油杆3上放置2个抽油杆扶正器4，这样既可以防止抽油杆3在长期的工作状态下的偏磨现象，又可以减少因扶正器放置过多引起摩阻过大的现象。

外置油管1外侧与套管10内侧壁之间设有封隔器5和水力锚11，封隔器5封隔砂岩储层和煤层，封隔器5尽量往下放置，留足砂岩层的口袋，水力锚置于封隔器5上部，保障封隔器5稳定，不会上下滑动。

本发明的工作原理是：

在内径为Φ124.1mm的套管10内，利用外径Φ88.9mm的外置油管1携带封隔器5和水力锚11下至煤层和砂岩中间，封隔器5尽量靠下，留足砂岩层的口袋，打压坐封，封隔上部砂岩和煤层；

在Φ88.9mm的外置油管1内下入外径Φ48.3mm的内置油管2工具串，从下至上为尾管9+深井泵6+内置油管2+回音标8至井口，尾管9吸入口下至煤层下20-30m，防止气窜，深井泵6置于煤层顶部3-5m，防止卡泵，回音标8置于井口下100m，用于测量用于测量液面，折算井底压力，解决了下入压力计的卡钻的安全风险；

在Φ48.3mm的内置油管2内下入抽油杆3工具串，从下至上为深井泵活塞7+直径为Φ16mm+Φ22mm+Φ25mm的抽油杆组合+扶正器；

在生产过程中，砂岩层中砂岩气和产出水通过套管10和外置油管1的环空采出，煤层中的煤层气通过外置油管1和内置油管2的环空采出，经过第二出口管21后，再经过第一气体流量计12进入气水分离器16，煤层中的产水通过深井泵6从内置油管2中采出，经过第三出口管20后，再经过第二水流量计15排放到排污池17，砂岩层中砂岩气和产出水通过套管10和外置油管1的环空采出，经过第一出口管19进入气水分离器16，分离之后的砂岩气，和煤层气一块儿经过第二气体流量计13集输到集气站，分离之后的砂岩层中产出水经过第一水流量计14排放到排污池。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，包括套管（10）、外置油管（1）、内置油管（2）、抽油杆（3）、集气站（18）、用于收集地层产出水的排污池（17）和气水分离器（16），所述内置油管（2）位于外置油管（1）内，所述抽油杆（3）位于内置油管（2）内，所述内置油管（2）上设有回音标（8），所述内置油管（2）的底端设有有深井泵（6），所述深井泵（6）底部设有尾管（9），所述抽油杆（3）的底端设有活塞（7），所述活塞（7）与深井泵（6）配合使用，所述抽油杆（3）上设有抽油杆扶正器（4），所述套管（10）的顶部出口固定连接有第一出口管（19），所述外置油管（1）的顶部出口固定连接有第二出口管（21），所述内置油管（2）的顶部出口固定连接有第三出口管（20），所述第一出口管（19）和第二出口管（21）的一端均固定连接在气水分离器（16）的输入端，所述第二出口管（21）上设有第一气体流量计（12），所述第三出口管（20）的一端与排污池（17）连接，所述第三出口管（20）上设有第二水流量计（15），所述气水分离器（16）的液体输出端与排污池（17）之间固定连接有第一水流量计（14），所述气水分离器（16）的气体输出端与集气站（18）之间固定连接有第一连接管（22），所述第一连接管（22）上设有第二气体流量计（13）。

2.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述套管（10）的外径为139.7mm，所述套管（10）的内径为124.1mm，所述套管（10）采用的钢级为N80。

3.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述外置油管（1）的外径为88.9mm，所述外置油管（1）的内径为75.9mm，所述外置油管（1）的油管接箍外径为1.7mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述内置油管（2）的外径为48.3mm，所述内置油管（2）的内径为40.3mm，所述内置油管（2）的油管接箍外径为55mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述深井泵（6）为适用深井排水的杆式泵，所述深井泵（6）位于煤层顶部3-5m。

6.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述尾管（9）置于煤层下部20-30m。

7.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述回音标（8）置于井口下100m左右。

8.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述抽油杆（3）采用从下而上直径为Φ16mm+Φ22mm+Φ25mm的抽油杆组合。

9.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述抽油杆扶正器（4）采用注塑在抽油杆的扶正器。

10.根据权利要求1所述的一种用于深部储层两气同采管柱及地面流程，其特征在于，所述外置油管（1）外侧与套管（10）内侧壁之间设有封隔器（5）和水力锚（11）。

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