CN113605868A - 煤层气井增产注气驱替系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
煤层气井增产注气驱替系统，包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井，每四个呈矩形分布的抽采井为一组，每组抽采井的中间位置均设置有一个注气井，抽采井和注气井中均安装有用于支护井壁的外套井管，相应煤层位置的外套井管的管壁上均匀开设有若干个圆周阵列的通气孔，抽采井中设置有用于同时开采相邻上下两层煤层中煤层气的煤层气共采装置，注气井中设置有用于同时向相邻上下两层煤层中注气的注气装置。本发明通过向注气井中注入二氧化碳，实现对煤层气驱替增产，而且还能够对上下两层煤层中煤层气同时开采，能避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气井开发技术领域，具体的说，涉及一种煤层气井增产注气驱替系统及其工作方法。
背景技术
我国具有丰富的煤层气资源，煤层气开发对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放等具有重要意义。如何从煤层中开采煤层气及提高煤层气产量是当前研究的重要的课题，利用竞争吸附优势原理，将N2或CO2注入煤层可有效置换或驱替煤层中的CH4，这已成为新的煤层气强化开发方式。
但是煤层气的单井开采效率较低，造成这种问题的一个很主要的原因是多煤层在同时开采的时候由于每个煤层的内部压力不一样，常常造成多个煤层之间的煤层气共采（共同开采）时向压力低的煤层内倒灌，对煤层气开采产生干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层气井增产注气驱替系统及其工作方法，本发明通过向注气井中注入二氧化碳，实现对煤层气驱替增产，而且还能够对上下两层煤层中煤层气同时开采，能避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
煤层气井增产注气驱替系统，包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井，相邻四个呈矩形分布的抽采井为一组，每组抽采井的对角线交叉点处均设置有一个注气井，抽采井和注气井中均安装有用于支护井壁的外套井管，相应煤层位置的外套井管的管壁上均匀开设有若干个圆周阵列的通气孔，抽采井中设置有用于同时开采相邻上下两层煤层中煤层气的煤层气共采装置，注气井中设置有用于同时向相邻上下两层煤层中注气的注气装置。
煤层气共采装置包括第一充气管、采气管、第一采气组件、第二采气组件和煤层气混合组件，第一充气管同中心竖向设置在抽采井中，采气管同中心设置在第一充气管内，第一充气管与采气管之间的环腔为充气腔，第一采气组件和第二采气组件上下对称套装设置在第一充气管上，第一采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管上的第一密封器，第二采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管上的第二密封器，煤层气混合组件设置在下侧的第一密封器和上侧的第二密封器之间，两个第一密封器和两个第二密封器均与充气腔连通，煤层气混合组件的出气端与采气管的下端连接，煤层气混合组件的进气端分别与第一采气组件和第二采气组件的出气端连接，第一充气管的上端向上伸出抽采井并与地面上的空压机连接，采气管的上端向上伸出抽采井并与地面上的煤层气集气装置连接。
第一充气管为三级伸缩管，第一充气管的上节管下端滑动插接到中间节管的上端口中，第一充气管的下节管上端滑动插接到中间节管的下端口中，上侧的第一密封器和第一采气组件均安装在第一充气管的上节管上，下侧的第一密封器安装在第一充气管的中间节管上侧部，下侧的第一密封器的上方设置有第一伸缩气缸，第一伸缩气缸竖向设置且活塞杆向上伸出，第一伸缩气缸的缸体下端固定连接在第一充气管的中间节管外管壁上端部，第一伸缩气缸的活塞杆上端固定连接在第一充气管的上节管外管壁上，下侧的第二密封器和第二采气组件均安装在第一充气管的下节管上，上侧的第二密封器安装在第一充气管的中间节管下侧部，上侧的第二密封器的下方设置有第二伸缩气缸，第二伸缩气缸竖向设置且活塞杆向下伸出，第二伸缩气缸的缸体上端固定连接在第一充气管的中间节管外管壁下端部，第二伸缩气缸的活塞杆下端固定连接在第一充气管的下节管外管壁上；
第一采气组件和第二采气组件的结构相同，第一采气组件包括采集筒，采集筒的下侧敞口，采集筒同中心套装在第一充气管的上节管上，采集筒的顶板中心和下端口中心均设置有转动连接在第一充气管的上节管上的旋转套，上侧的旋转套外圆周与采集筒的顶板之间密封固定连接，下侧的旋转套的外圆周与采集筒的下端口内圆周之间通过若干根圆周阵列的辐板固定连接，第一充气管的上节管下侧部固定套装有驱动下侧的旋转套转动的中空旋转电机，第一伸缩气缸向上通过其中相邻两块辐板之间伸入到采集筒内，采集筒的筒壁上均匀开设有若干个圆周阵列且与各个通气孔径向对应的采集孔。
第一密封器和第二密封器的结构相同，第一密封器包括第一上密封圆盘、第一连接筒、第一下密封圆盘和第一充气橡胶囊，第一上密封圆盘、第一连接筒、第一下密封圆盘由上至下同中心依次固定套装在第一充气管的上节管外管壁上，第一上密封圆盘和第一下密封圆盘的直径相同且小于抽采井中外套井管的内径，第一连接筒的直径小于第一上密封圆盘的直径，第一连接筒的上端固定连接在第一上密封圆盘的下表面内圆边缘，第一连接筒的下端固定连接在第一下密封圆盘的上表面内圆边缘，第一充气橡胶囊套装在第一连接筒的外部，第一充气橡胶囊的上端边固定连接在第一上密封圆盘的下表面，第一充气橡胶囊的下端边固定连接在第一下密封圆盘的上表面，第一连接筒的筒壁和第一充气管的上节管管壁上分别均匀开设有若干个径向一一对应且位于第一充气橡胶囊内的第一充气孔，第一充气橡胶囊内部与充气腔通过各个第一充气孔连通，第一上密封圆盘和第一下密封圆盘的外圆周转动安装有若干个圆周阵列的第一里程轮，各个第一里程轮的外轮面与抽采井中外套井管的内壁滚动接触；
煤层气混合组件包括压力平衡缸体、煤层气混合罐、两组控制开关机构、蜗轮风力发电机和蓄电池，压力平衡缸体沿前后方向水平固定连接在第一充气管的中间节管外管壁右侧，煤层气混合罐固定安装在上侧的第二密封器的第一上密封圆盘上侧面，下侧的第一密封器的左后侧偏心处固定安装有第一集气管，第一集气管的上端向上穿过下侧的第一密封器的第一下密封圆盘、第一充气橡胶囊和第一上密封圆盘，第一集气管的下端位于下侧的第一密封器的下方并向右水平弯折延伸至压力平衡缸体的后侧，第一集气管的下端再向下弯折连接在煤层气混合罐的后侧部并与煤层气混合罐内部连通，上侧的第二密封器的左前侧偏心处固定安装有第二集气管，第二集气管的下端向上穿过上侧的第二密封器的第一上密封圆盘、第一充气橡胶囊和第一下密封圆盘，第二集气管的上端位于上侧的第二密封器的上方并向右水平弯折延伸至压力平衡缸体的前侧，第二集气管的下端再向下弯折连接在煤层气混合罐的前侧部并与煤层气混合罐内部连通，煤层气混合罐内部上侧固定连接有两块前后对称且呈八字形的挡板，前侧的挡板对应位于第二集气管的下端出气口后侧，后侧的挡板对应位于第一集气管的下端出气口前侧，压力平衡缸体内滑动设置有平衡活塞，平衡活塞将压力平衡缸体内部分隔为两个压力腔，第一集气管的水平段右侧前部与压力平衡缸体的后侧部之间连接有第一短支管，第二集气管的水平段右侧后部与压力平衡缸体的前侧部之间连接有第二短支管，上侧的采集筒与压力平衡缸体的内部后侧压力腔通过第一集气管和第一短支管连通，下侧的采集筒与压力平衡缸体的内部前侧压力腔通过第二集气管和第二短支管连通，两组控制开关机构结构相同且前后对称分别设置在压力平衡缸体中，煤层气混合罐的顶部安装有与采气管下端连接的出气管，出气管密封贯穿第二充气管的中间节管，蜗轮风力发电机和蓄电池均安装在上侧的第二密封器的第一上密封圆盘上侧面，蜗轮风力发电机的进风口与第二集气管之间连接有通风管，蜗轮风力发电机的出风口与煤层气混合罐之间连接有排风管，通风管上设置有电磁阀，蜗轮风力发电机与蓄电池电连接，蓄电池分别与两个中空旋转电机、两组控制开关机构和电磁阀电连接，前侧的控制开关机构与下侧的中空旋转电机信号连接，后侧的控制开关机构与上侧的中空旋转电机信号连接；
前侧的控制开关机构包括两根伸缩导电杆、导电环和控制器，两根伸缩导电杆上下间隔且沿前后方向水平设置在压力平衡缸体的内部前侧压力腔中，两根伸缩导电杆的前端固定连接在压力平衡缸体的前端盖内表面上，两根伸缩导电杆的后端均设置有导电触片，导电环粘接固定在平衡活塞的前侧面，两块导电触片均对应位于导电环的前侧，两根伸缩导电杆上均套装有压缩弹簧，压缩弹簧的前端顶压在压力平衡缸体的前端盖内表面，压缩弹簧的后端顶压在导电触片的前侧面，蓄电池的阳极、控制器和上侧的伸缩导电杆之间以及蓄电池的阴极和下侧的伸缩导电杆之间均通过导线连接，控制器与上侧的中空旋转电机信号连接；后侧的控制开关机构的控制器与下侧的中空旋转电机信号连接。
注气装置包括第二充气管、注气管、第三密封器、第四密封器和第五密封器，第二充气管竖向设置在注气井中且位于注气井内偏心处，注气管同中心竖向设置在注气井内，第三密封器、第四密封器和第五密封器由上至下依次设置在注气井中且固定套装在第二充气管上，注气管同中心穿过第三密封器、第四密封器和第五密封器，第三密封器、第四密封器和第五密封器均与第二充气管的内部连通，第三密封器和第五密封器均与注气管滑动连接，第四密封器与注气管固定连接，注气管的下端封堵，第三密封器和第四密封器之间的注气管上设置有第一注气嘴，第四密封器和第五密封器之间的注气管上设置有第二注气嘴，第四密封器和第二注气嘴之间的注气管上设置有增压泵，增压泵与蓄电池电连接，第二充气管的下端封堵，第二充气管的上端向上伸出注气井并与地面上的空压机连接，注气管的上端向上伸出注气井并与地面上的二氧化碳高压储罐连接。
第二充气管为三级伸缩管，第二充气管的上节管下端滑动插接到中间节管的上端口中，第二充气管的下节管上端滑动插接到中间节管的下端口中，第三密封器固定安装在第二充气管的上节管上，第四密封器固定安装在第二充气管的中间节管上，第五密封器固定安装在第二充气管的下节管上，第三密封器和第四密封器之间设置有第三伸缩气缸，第三伸缩气缸竖向设置且活塞杆向上伸出，第三伸缩气缸的缸体下端固定连接在第二充气管的中间节管外管壁上侧部，第三伸缩气缸的活塞杆上端固定连接在第二充气管的上节管外管壁上，第四密封器和第五密封器之间设置有第四伸缩气缸，第四伸缩气缸竖向设置且活塞杆向下伸出，第四伸缩气缸的缸体上端固定连接在第二充气管的中间节管外管壁下侧部，第四伸缩气缸的活塞杆下端固定连接在第二充气管的下节管外管壁上；
第三密封器、第四密封器和第五密封器的结构相同，第三密封器包括第二上密封圆盘、第二连接筒、第二下密封圆盘和第二充气橡胶囊，第二上密封圆盘、第二连接筒、第二下密封圆盘由上至下同中心依次滑动套装在注气管上，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘的直径相同且小于注气井中外套井管的内径，第二连接筒的直径小于第二上密封圆盘的直径，第二连接筒的上端固定连接在第二上密封圆盘的下表面内圆边缘，第二连接筒的下端固定连接在第二下密封圆盘的上表面内圆边缘，第二充气橡胶囊套装在第二连接筒的外部，第二充气橡胶囊的上端边固定连接在第二上密封圆盘的下表面，第二充气橡胶囊的下端边固定连接在第二下密封圆盘的上表面，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘的偏心处均开设有上下对应的通孔，第二充气管的上节管竖向穿过两个通孔和第二充气橡胶囊，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘均固定连接在第二充气管的上节管上，第二充气橡胶囊内的第二充气管的上节管上开设有第二充气孔，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘的外圆周转动安装有若干个圆周阵列的第二里程轮，各个第二里程轮的外轮面与注气井中外套井管的内壁滚动接触。
煤层气井增产注气驱替系统的工作方法，具体包括以下步骤：
（一）、将四个煤层气共采装置分别下入到同一组的四个抽采井中，再将一个注气装置下入到位于同一组的四个抽采井中间的注气井中；
（二）、通过注气装置向注气井内上下两层煤层位置同时注入二氧化碳气体，使二氧化碳气体通过注气井内上下两层煤层位置的外套井管上的各个通气孔进入到注气井周围相应煤层中，实现对注气井周围上下两层煤层中煤层气的驱替，使注气井周围上下两层煤层中煤层气进入到注气井周围的四个抽采井中；
（三）、通过煤层气共采装置对进入到抽采井中的煤层气进行抽采。
步骤（一）具体为：首先将相应的煤层气共采装置放入到相应的抽采井中，使各个第一里程轮的外轮面与抽采井中外套井管的内壁滚动接触，然后同步下放第一充气管和采气管，使第一采气组件、第二采气组件、煤层气混合组件、两个第一密封器和两个第二密封器沿着抽采井向下送，根据各个第一里程轮能够分别计算第一采气组件、第二采气组件、煤层气混合组件、两个第一密封器和两个第二密封器的下井深度，将第一采气组件准确下送至上层煤层位置，第二采气组件准确下送至下层煤层位置，煤层气混合组件下送至上下两层煤层之间的地层位置，上侧的第一密封器位于上层煤层上方的抽采井中，下侧的第一密封器和上侧的第二密封器均位于上下两层煤层之间的抽采井中，下侧的第二密封器位于下层煤层下方的抽采井中，其中根据上下两层煤层之间的距离通过第一伸缩气缸和第二伸缩气缸调节第一采气组件与第二采气组件之间的距离，使上侧的采集筒对应位于上层煤层位置的抽采井中，上侧的采集筒上的各个采集孔分别与位于上层煤层位置的外套井管上的各个通气孔径向对应，使下侧的采集筒对应位于下层煤层位置的抽采井中，下侧的采集筒上的各个采集孔分别与位于下层煤层位置的外套井管上的各个通气孔径向对应，最后将第一充气管的上端与地面上的空压机连接，采气管的上端与地面上的煤层气集气装置连接；将注气装置放入到注气井中，使各个第二里程轮的外轮面与注气井中外套井管的内壁滚动接触，然后同步下放第二充气管和注气管，使第三密封器、第四密封器和第五密封器沿着注气井向下送，根据各个第二里程轮能够分别计算第三密封器、第四密封器和第五密封器的下井深度，将第一注气嘴下送至上层煤层，第二注气嘴下送至下层煤层，其中根据上下两层煤层之间的距离通过第三伸缩气缸和第四伸缩气缸分别调节第三密封器与第四密封器之间的距离、第四密封器与第五密封器之间的距离，使第三密封器位于上层煤层上方的注气井中，第四密封器位于上层煤层和下层煤层之间的注气井中，第五密封器位于下层煤层下方的注气井中，最后将第二充气管的上端与地面上的空压机连接，注气管的上端与地面上的二氧化碳高压储罐连接。
步骤（二）具体为：首先启动与第二充气管上端连接的空压机，空压机将高压空气注入到第二充气管中，高压空气分别通过第二充气管的上节管、中间节管和下节管上的第二充气孔对第三密封器、第四密封器和第五密封器的第二充气橡胶囊内部进行充气，使第三密封器、第四密封器和第五密封器的第二充气橡胶囊膨胀并与注气井的外套井管内壁紧压接触，使上层煤层所在注气井空间和下层煤层所在注气井空间分别隔离密封，然后将地面上的二氧化碳高压储罐内储存的二氧化碳气体通过气泵泵入到注气管中，则二氧化碳气体通过第一注气嘴进入第三密封器和第四密封器之间的注气井中，进而二氧化碳气体通过注气井内上层煤层位置的外套井管上的各个通气孔进入到注气井周围上层煤层中，由于下层煤层中煤层气压力较大，启动增压泵，增压泵对向下流动的二氧化碳气体进行增压，使增压后的二氧化碳气体通过第二注气嘴进入第四密封器和第五密封器之间的注气井中，进而二氧化碳气体通过注气井内下层煤层位置的外套井管上的各个通气孔进入到注气井周围下层煤层中，实现对注气井周围上下两层煤层中煤层气的驱替，使注气井周围上下两层煤层中煤层气向注气井周围渗透压出，上下两层煤层中煤层气通过注气井周围的四个抽采井中对应外套井管上的各个通气孔进入到四个抽采井中。
步骤（三）具体为：上层煤层中煤层气通过抽采井中对应外套井管上的各个通气孔和上侧的采集筒上的各个采集孔进入上侧的采集筒内，下层煤层中煤层气通过抽采井中对应外套井管上的各个通气孔和下侧的采集筒上的各个采集孔进入下侧的采集筒内，然后上侧的采集筒内的煤层气通过第一集气管向下流动进入煤层气混合罐中，同时下侧的采集筒内的煤层气通过第二集气管向上流动进入煤层气混合罐中，两块挡板分别对第一集气管的下端出气口和第二集气管的下端出气口喷出的煤层气进行隔挡，避免第一集气管的下端出气口和第二集气管的下端出气口喷出的煤层气在煤层气混合罐中直接混合接触，使第一集气管的下端出气口和第二集气管的下端出气口喷出的煤层气在煤层气在煤层气混合罐内底部混合，而且上侧的采集筒内的煤层气还通过第一集气管和第一短支管进入压力平衡缸体的内部后侧压力腔中，下侧的采集筒内的煤层气还通过第二集气管和第二短支管进入压力平衡缸体的内部前侧压力腔中，由于下侧煤层中煤层气压力大于上层煤层中煤层气压力，所以下侧的采集筒内的煤层气压力要大于上侧的采集筒内的煤层气压力，如此压力平衡缸体的内部前侧压力腔中气压大于压力平衡缸体的内部后侧压力腔中气压，则平衡活塞在气压差的作用下便向后移动并与后侧的两根伸缩导电杆前端的导电触片挤压接触，压缩后侧的两个压缩弹簧，平衡活塞后侧面上的导电环与后侧的两块导电触片接触后，使蓄电池与后侧的控制开关机构的控制器通电连接，后侧的控制开关机构的控制器便控制下侧的中空旋转电机启动，下侧的中空旋转电机通过旋转套驱动下侧的采集筒缓慢转动，则下侧的采集筒上的各个采集孔与下层煤层位置抽采井的外套井管上的各个通气孔发生部分错位，从而使下层煤层中煤层气进入下侧的采集筒中的通道截面缩小，流量减小，流速增大，进入下侧的采集筒中的煤层气压力降低，则压力平衡缸体的内部前侧压力腔中气压也随之降低，当压力平衡缸体的内部前侧压力腔中气压降至与压力平衡缸体的内部后侧压力腔中气压相等时，平衡活塞便会回复至压力平衡缸体内中部，后侧的两个压缩弹簧便会回复至初始状态，使后侧的两根伸缩导电杆回复至初始状态，而平衡活塞后侧面上的导电环与后侧的两块导电触片发生分离，使蓄电池与后侧的控制开关机构的控制器之间电路断开，则下侧的中空旋转电机便停止工作，如此可保证下侧的采集筒中煤层气压力与上侧的采集筒中煤层气压力实现动态平衡，确保下侧的采集筒中煤层气和上侧的采集筒中煤层气进入到煤层气混合罐中的压力基本相同，避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌，下侧的采集筒中煤层气和上侧的采集筒中煤层气在煤层气混合罐中混合后通过两块挡板之间向上经出气管排出，并经采气管向上收集到地面上的煤层气集气装置中。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井，相邻四个呈矩形分布的抽采井为一组，每组抽采井的中间位置均设置有一个注气井，通过注气装置向注气井中上下两层煤层相应位置注二氧化碳气体，利用二氧化碳驱替煤层中煤层气，实现煤层气增产，同时通过煤层气共采装置对注气井周围四个抽采井中煤层气进行抽采，煤层气共采装置能够对上下两层煤层中煤层气同时开采，使上下两层煤层中煤层气进入煤层气共采装置中压力实现动态平衡，避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌，还可根据上下两层煤层的位置调节煤层气共采装置中的上下两个采集筒位置；其中如果蓄电池电量不足时，打开电磁阀，使第二集气管中较高压力的煤层气通过通风管进入蜗轮风力发电机中，对蜗轮风力发电机内的蜗轮进行吹动，煤层气再从蜗轮风力发电机中通过排风管进入煤层气混合罐中，进而驱动蜗轮风力发电机进行发电工作，蜗轮风力发电机对蓄电池进行充电，蓄电池充满电后，关闭电磁阀。
本发明通过向注气井中注入二氧化碳，实现对煤层气驱替增产，而且还能够对上下两层煤层中煤层气同时开采，能避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌。
附图说明
图1是本发明的工作状态示意图。
图2是本发明的抽采井和注气井的布置图。
图3是本发明的第一采气组件的横向剖视图。
图4是本发明的第一密封器的结构示意图。
图5是本发明的第一密封器去掉第一下密封圆盘和第一充气橡胶囊后的结构示意图。
图6是本发明的第三密封器的结构示意图。
图7是本发明的第三密封器去掉第二下密封圆盘和第为充气橡胶囊后的结构示意图。
图8是本发明的煤层气混合组件的结构示意图。
图9是本发明的蜗轮风力发电机和煤层气混合罐的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
如图1-9所示，煤层气井增产注气驱替系统，包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井1，相邻四个呈矩形分布的抽采井1为一组，每组抽采井1的对角线交叉点处均设置有一个注气井2，抽采井1和注气井2中均安装有用于支护井壁的外套井管3，相应煤层位置的外套井管3的管壁上均匀开设有若干个圆周阵列的通气孔4，抽采井1中设置有用于同时开采相邻上下两层煤层中煤层气的煤层气共采装置，注气井2中设置有用于同时向相邻上下两层煤层中注气的注气装置。
煤层气共采装置包括第一充气管5、采气管6、第一采气组件、第二采气组件和煤层气混合组件，第一充气管5同中心竖向设置在抽采井1中，采气管6同中心设置在第一充气管5内，第一充气管5与采气管6之间的环腔为充气腔7，第一采气组件和第二采气组件上下对称套装设置在第一充气管5上，第一采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管5上的第一密封器8，第二采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管5上的第二密封器9，煤层气混合组件设置在下侧的第一密封器8和上侧的第二密封器9之间，两个第一密封器8和两个第二密封器9均与充气腔7连通，煤层气混合组件的出气端与采气管6的下端连接，煤层气混合组件的进气端分别与第一采气组件和第二采气组件的出气端连接，第一充气管5的上端向上伸出抽采井1并与地面上的空压机连接，采气管6的上端向上伸出抽采井1并与地面上的煤层气集气装置连接。
第一充气管5为三级伸缩管，第一充气管5的上节管下端滑动插接到中间节管的上端口中，第一充气管5的下节管上端滑动插接到中间节管的下端口中，上侧的第一密封器8和第一采气组件均安装在第一充气管5的上节管上，下侧的第一密封器8安装在第一充气管5的中间节管上侧部，下侧的第一密封器8的上方设置有第一伸缩气缸10，第一伸缩气缸10竖向设置且活塞杆向上伸出，第一伸缩气缸10的缸体下端固定连接在第一充气管5的中间节管外管壁上端部，第一伸缩气缸10的活塞杆上端固定连接在第一充气管5的上节管外管壁上，下侧的第二密封器9和第二采气组件均安装在第一充气管5的下节管上，上侧的第二密封器9安装在第一充气管5的中间节管下侧部，上侧的第二密封器9的下方设置有第二伸缩气缸11，第二伸缩气缸11竖向设置且活塞杆向下伸出，第二伸缩气缸11的缸体上端固定连接在第一充气管5的中间节管外管壁下端部，第二伸缩气缸11的活塞杆下端固定连接在第一充气管5的下节管外管壁上；
第一采气组件和第二采气组件的结构相同，第一采气组件包括采集筒12，采集筒12的下侧敞口，采集筒12同中心套装在第一充气管5的上节管上，采集筒12的顶板中心和下端口中心均设置有转动连接在第一充气管5的上节管上的旋转套13，上侧的旋转套13外圆周与采集筒12的顶板之间密封固定连接，下侧的旋转套13的外圆周与采集筒12的下端口内圆周之间通过若干根圆周阵列的辐板14固定连接，第一充气管5的上节管下侧部固定套装有驱动下侧的旋转套13转动的中空旋转电机15，第一伸缩气缸10向上通过其中相邻两块辐板14之间伸入到采集筒12内，采集筒12的筒壁上均匀开设有若干个圆周阵列且与各个通气孔4径向对应的采集孔16。
第一密封器8和第二密封器9的结构相同，第一密封器8包括第一上密封圆盘17、第一连接筒18、第一下密封圆盘19和第一充气橡胶囊20，第一上密封圆盘17、第一连接筒18、第一下密封圆盘19由上至下同中心依次固定套装在第一充气管5的上节管外管壁上，第一上密封圆盘17和第一下密封圆盘19的直径相同且小于抽采井1中外套井管3的内径，第一连接筒18的直径小于第一上密封圆盘17的直径，第一连接筒18的上端固定连接在第一上密封圆盘17的下表面内圆边缘，第一连接筒18的下端固定连接在第一下密封圆盘19的上表面内圆边缘，第一充气橡胶囊20套装在第一连接筒18的外部，第一充气橡胶囊20的上端边固定连接在第一上密封圆盘17的下表面，第一充气橡胶囊20的下端边固定连接在第一下密封圆盘19的上表面，第一连接筒18的筒壁和第一充气管5的上节管管壁上分别均匀开设有若干个径向一一对应且位于第一充气橡胶囊20内的第一充气孔21，第一充气橡胶囊20内部与充气腔7通过各个第一充气孔21连通，第一上密封圆盘17和第一下密封圆盘19的外圆周转动安装有若干个圆周阵列的第一里程轮22，各个第一里程轮22的外轮面与抽采井1中外套井管3的内壁滚动接触；
煤层气混合组件包括压力平衡缸体23、煤层气混合罐24、两组控制开关机构、蜗轮风力发电机25和蓄电池26，压力平衡缸体23沿前后方向水平固定连接在第一充气管5的中间节管外管壁右侧，煤层气混合罐24固定安装在上侧的第二密封器9的第一上密封圆盘17上侧面，下侧的第一密封器8的左后侧偏心处固定安装有第一集气管27，第一集气管27的上端向上穿过下侧的第一密封器8的第一下密封圆盘19、第一充气橡胶囊20和第一上密封圆盘17，第一集气管27的下端位于下侧的第一密封器8的下方并向右水平弯折延伸至压力平衡缸体23的后侧，第一集气管27的下端再向下弯折连接在煤层气混合罐24的后侧部并与煤层气混合罐24内部连通，上侧的第二密封器9的左前侧偏心处固定安装有第二集气管28，第二集气管28的下端向上穿过上侧的第二密封器9的第一上密封圆盘17、第一充气橡胶囊20和第一下密封圆盘19，第二集气管28的上端位于上侧的第二密封器9的上方并向右水平弯折延伸至压力平衡缸体23的前侧，第二集气管28的下端再向下弯折连接在煤层气混合罐24的前侧部并与煤层气混合罐24内部连通，煤层气混合罐24内部上侧固定连接有两块前后对称且呈八字形的挡板59，前侧的挡板59对应位于第二集气管28的下端出气口后侧，后侧的挡板59对应位于第一集气管27的下端出气口前侧，压力平衡缸体23内滑动设置有平衡活塞29，平衡活塞29将压力平衡缸体23内部分隔为两个压力腔30，第一集气管27的水平段右侧前部与压力平衡缸体23的后侧部之间连接有第一短支管31，第二集气管28的水平段右侧后部与压力平衡缸体23的前侧部之间连接有第二短支管32，上侧的采集筒12与压力平衡缸体23的内部后侧压力腔30通过第一集气管27和第一短支管31连通，下侧的采集筒12与压力平衡缸体23的内部前侧压力腔30通过第二集气管28和第二短支管32连通，两组控制开关机构结构相同且前后对称分别设置在压力平衡缸体23中，煤层气混合罐24的顶部安装有与采气管6下端连接的出气管58，出气管58密封贯穿第二充气管的中间节管，蜗轮风力发电机25和蓄电池26均安装在上侧的第二密封器9的第一上密封圆盘17上侧面，蜗轮风力发电机25的进风口与第二集气管28之间连接有通风管33，蜗轮风力发电机25的出风口与煤层气混合罐24之间连接有排风管34，通风管33上设置有电磁阀35，蜗轮风力发电机25与蓄电池26电连接，蓄电池26分别与两个中空旋转电机15、两组控制开关机构和电磁阀35电连接，前侧的控制开关机构与下侧的中空旋转电机15信号连接，后侧的控制开关机构与上侧的中空旋转电机15信号连接；
前侧的控制开关机构包括两根伸缩导电杆36、导电环37和控制器38，两根伸缩导电杆36上下间隔且沿前后方向水平设置在压力平衡缸体23的内部前侧压力腔30中，两根伸缩导电杆36的前端固定连接在压力平衡缸体23的前端盖内表面上，两根伸缩导电杆36的后端均设置有导电触片39，导电环37粘接固定在平衡活塞29的前侧面，两块导电触片39均对应位于导电环37的前侧，两根伸缩导电杆36上均套装有压缩弹簧40，压缩弹簧40的前端顶压在压力平衡缸体23的前端盖内表面，压缩弹簧40的后端顶压在导电触片39的前侧面，蓄电池26的阳极、控制器38和上侧的伸缩导电杆36之间以及蓄电池26的阴极和下侧的伸缩导电杆36之间均通过导线41连接，控制器38与上侧的中空旋转电机15信号连接；后侧的控制开关机构的控制器38与下侧的中空旋转电机15信号连接。
注气装置包括第二充气管42、注气管43、第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46，第二充气管42竖向设置在注气井2中且位于注气井2内偏心处，注气管43同中心竖向设置在注气井2内，第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46由上至下依次设置在注气井2中且固定套装在第二充气管42上，注气管43同中心穿过第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46，第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46均与第二充气管42的内部连通，第三密封器44和第五密封器46均与注气管43滑动连接，第四密封器45与注气管43固定连接，注气管43的下端封堵，第三密封器44和第四密封器45之间的注气管43上设置有第一注气嘴47，第四密封器45和第五密封器46之间的注气管43上设置有第二注气嘴48，第四密封器45和第二注气嘴48之间的注气管43上设置有增压泵49，增压泵49与蓄电池26电连接，第二充气管42的下端封堵，第二充气管42的上端向上伸出注气井2并与地面上的空压机连接，注气管43的上端向上伸出注气井2并与地面上的二氧化碳高压储罐连接。
第二充气管42为三级伸缩管，第二充气管42的上节管下端滑动插接到中间节管的上端口中，第二充气管42的下节管上端滑动插接到中间节管的下端口中，第三密封器44固定安装在第二充气管42的上节管上，第四密封器45固定安装在第二充气管42的中间节管上，第五密封器46固定安装在第二充气管42的下节管上，第三密封器44和第四密封器45之间设置有第三伸缩气缸50，第三伸缩气缸50竖向设置且活塞杆向上伸出，第三伸缩气缸50的缸体下端固定连接在第二充气管42的中间节管外管壁上侧部，第三伸缩气缸50的活塞杆上端固定连接在第二充气管42的上节管外管壁上，第四密封器45和第五密封器46之间设置有第四伸缩气缸51，第四伸缩气缸51竖向设置且活塞杆向下伸出，第四伸缩气缸51的缸体上端固定连接在第二充气管42的中间节管外管壁下侧部，第四伸缩气缸51的活塞杆下端固定连接在第二充气管42的下节管外管壁上；
第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46的结构相同，第三密封器44包括第二上密封圆盘52、第二连接筒53、第二下密封圆盘54和第二充气橡胶囊55，第二上密封圆盘52、第二连接筒53、第二下密封圆盘54由上至下同中心依次滑动套装在注气管43上，第二上密封圆盘52和第二下密封圆盘54的直径相同且小于注气井2中外套井管3的内径，第二连接筒53的直径小于第二上密封圆盘52的直径，第二连接筒53的上端固定连接在第二上密封圆盘52的下表面内圆边缘，第二连接筒53的下端固定连接在第二下密封圆盘54的上表面内圆边缘，第二充气橡胶囊55套装在第二连接筒53的外部，第二充气橡胶囊55的上端边固定连接在第二上密封圆盘52的下表面，第二充气橡胶囊55的下端边固定连接在第二下密封圆盘54的上表面，第二上密封圆盘52和第二下密封圆盘54的偏心处均开设有上下对应的通孔56，第二充气管42的上节管竖向穿过两个通孔56和第二充气橡胶囊55，第二上密封圆盘52和第二下密封圆盘54均固定连接在第二充气管42的上节管上，第二充气橡胶囊55内的第二充气管42的上节管上开设有第二充气孔（图未示），第二上密封圆盘52和第二下密封圆盘54的外圆周转动安装有若干个圆周阵列的第二里程轮57，各个第二里程轮57的外轮面与注气井2中外套井管3的内壁滚动接触。
空压机、二氧化碳高压储罐在图中均未示。
煤层气井增产注气驱替系统的工作方法，具体包括以下步骤：
（一）、将四个煤层气共采装置分别下入到同一组的四个抽采井1中，再将一个注气装置下入到位于同一组的四个抽采井1中间的注气井2中；
（二）、通过注气装置向注气井2内上下两层煤层位置同时注入二氧化碳气体，使二氧化碳气体通过注气井2内上下两层煤层位置的外套井管3上的各个通气孔4进入到注气井2周围相应煤层中，实现对注气井2周围上下两层煤层中煤层气的驱替，使注气井2周围上下两层煤层中煤层气进入到注气井2周围的四个抽采井1中；
（三）、通过煤层气共采装置对进入到抽采井1中的煤层气进行抽采。
步骤（一）具体为：首先将相应的煤层气共采装置放入到相应的抽采井1中，使各个第一里程轮22的外轮面与抽采井1中外套井管3的内壁滚动接触，然后同步下放第一充气管5和采气管6，使第一采气组件、第二采气组件、煤层气混合组件、两个第一密封器8和两个第二密封器9沿着抽采井1向下送，根据各个第一里程轮22能够分别计算第一采气组件、第二采气组件、煤层气混合组件、两个第一密封器8和两个第二密封器9的下井深度，将第一采气组件准确下送至上层煤层位置，第二采气组件准确下送至下层煤层位置，煤层气混合组件下送至上下两层煤层之间的地层位置，上侧的第一密封器8位于上层煤层上方的抽采井1中，下侧的第一密封器8和上侧的第二密封器9均位于上下两层煤层之间的抽采井1中，下侧的第二密封器9位于下层煤层下方的抽采井1中，其中根据上下两层煤层之间的距离通过第一伸缩气缸10和第二伸缩气缸11调节第一采气组件与第二采气组件之间的距离，使上侧的采集筒12对应位于上层煤层位置的抽采井1中，上侧的采集筒12上的各个采集孔16分别与位于上层煤层位置的外套井管3上的各个通气孔4径向对应，使下侧的采集筒12对应位于下层煤层位置的抽采井1中，下侧的采集筒12上的各个采集孔16分别与位于下层煤层位置的外套井管3上的各个通气孔4径向对应，最后将第一充气管5的上端与地面上的空压机连接，采气管6的上端与地面上的煤层气集气装置连接；将注气装置放入到注气井2中，使各个第二里程轮57的外轮面与注气井2中外套井管3的内壁滚动接触，然后同步下放第二充气管42和注气管43，使第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46沿着注气井2向下送，根据各个第二里程轮57能够分别计算第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46的下井深度，将第一注气嘴47下送至上层煤层，第二注气嘴48下送至下层煤层，其中根据上下两层煤层之间的距离通过第三伸缩气缸50和第四伸缩气缸51分别调节第三密封器44与第四密封器45之间的距离、第四密封器45与第五密封器46之间的距离，使第三密封器44位于上层煤层上方的注气井2中，第四密封器45位于上层煤层和下层煤层之间的注气井2中，第五密封器46位于下层煤层下方的注气井2中，最后将第二充气管42的上端与地面上的空压机连接，注气管43的上端与地面上的二氧化碳高压储罐连接。
步骤（二）具体为：首先启动与第二充气管42上端连接的空压机，空压机将高压空气注入到第二充气管42中，高压空气分别通过第二充气管42的上节管、中间节管和下节管上的第二充气孔对第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46的第二充气橡胶囊55内部进行充气，使第三密封器44、第四密封器45和第五密封器46的第二充气橡胶囊55膨胀并与注气井2的外套井管3内壁紧压接触，使上层煤层所在注气井2空间和下层煤层所在注气井2空间分别隔离密封，然后将地面上的二氧化碳高压储罐内储存的二氧化碳气体通过气泵泵入到注气管43中，则二氧化碳气体通过第一注气嘴47进入第三密封器44和第四密封器45之间的注气井2中，进而二氧化碳气体通过注气井2内上层煤层位置的外套井管3上的各个通气孔4进入到注气井2周围上层煤层中，由于下层煤层中煤层气压力较大，启动增压泵49，增压泵49对向下流动的二氧化碳气体进行增压，使增压后的二氧化碳气体通过第二注气嘴48进入第四密封器45和第五密封器46之间的注气井2中，进而二氧化碳气体通过注气井2内下层煤层位置的外套井管3上的各个通气孔4进入到注气井2周围下层煤层中，实现对注气井2周围上下两层煤层中煤层气的驱替，使注气井2周围上下两层煤层中煤层气向注气井2周围渗透压出，上下两层煤层中煤层气通过注气井2周围的四个抽采井1中对应外套井管3上的各个通气孔4进入到四个抽采井1中。
步骤（三）具体为：上层煤层中煤层气通过抽采井1中对应外套井管3上的各个通气孔4和上侧的采集筒12上的各个采集孔16进入上侧的采集筒12内，下层煤层中煤层气通过抽采井1中对应外套井管3上的各个通气孔4和下侧的采集筒12上的各个采集孔16进入下侧的采集筒12内，然后上侧的采集筒12内的煤层气通过第一集气管27向下流动进入煤层气混合罐24中，同时下侧的采集筒12内的煤层气通过第二集气管28向上流动进入煤层气混合罐24中，两块挡板分别对第一集气管27的下端出气口和第二集气管28的下端出气口喷出的煤层气进行隔挡，避免第一集气管27的下端出气口和第二集气管28的下端出气口喷出的煤层气在煤层气混合罐24中直接混合接触，使第一集气管27的下端出气口和第二集气管28的下端出气口喷出的煤层气在煤层气在煤层气混合罐24内底部混合，而且上侧的采集筒12内的煤层气还通过第一集气管27和第一短支管31进入压力平衡缸体23的内部后侧压力腔30中，下侧的采集筒12内的煤层气还通过第二集气管28和第二短支管32进入压力平衡缸体23的内部前侧压力腔30中，由于下侧煤层中煤层气压力大于上层煤层中煤层气压力，所以下侧的采集筒12内的煤层气压力要大于上侧的采集筒12内的煤层气压力，如此压力平衡缸体23的内部前侧压力腔30中气压大于压力平衡缸体23的内部后侧压力腔30中气压，则平衡活塞29在气压差的作用下便向后移动并与后侧的两根伸缩导电杆36前端的导电触片39挤压接触，压缩后侧的两个压缩弹簧40，平衡活塞29后侧面上的导电环37与后侧的两块导电触片39接触后，使蓄电池26与后侧的控制开关机构的控制器38通电连接，后侧的控制开关机构的控制器38便控制下侧的中空旋转电机15启动，下侧的中空旋转电机15通过旋转套13驱动下侧的采集筒12缓慢转动，则下侧的采集筒12上的各个采集孔16与下层煤层位置抽采井1的外套井管3上的各个通气孔4发生部分错位，从而使下层煤层中煤层气进入下侧的采集筒12中的通道截面缩小，流量减小，流速增大，进入下侧的采集筒12中的煤层气压力降低，则压力平衡缸体23的内部前侧压力腔30中气压也随之降低，当压力平衡缸体23的内部前侧压力腔30中气压降至与压力平衡缸体23的内部后侧压力腔30中气压相等时，平衡活塞29便会回复至压力平衡缸体23内中部，后侧的两个压缩弹簧40便会回复至初始状态，使后侧的两根伸缩导电杆36回复至初始状态，而平衡活塞29后侧面上的导电环37与后侧的两块导电触片39发生分离，使蓄电池26与后侧的控制开关机构的控制器38之间电路断开，则下侧的中空旋转电机15便停止工作，如此可保证下侧的采集筒12中煤层气压力与上侧的采集筒12中煤层气压力实现动态平衡，确保下侧的采集筒12中煤层气和上侧的采集筒12中煤层气进入到煤层气混合罐24中的压力基本相同，避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌，下侧的采集筒12中煤层气和上侧的采集筒12中煤层气在煤层气混合罐24中混合后通过两块挡板59之间向上经出气管58排出，并经采气管6向上收集到地面上的煤层气集气装置中。
当完成一组抽采井1和注气井2的煤层气增产注气开采工作后，可将四个煤层气共采装置再分别下入到另一组的四个抽采井1中，再将注气装置下入到相应的注气井2中，继续进行煤层气增产注气开采工作，具体操作过程不再赘述。
本发明包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井1，相邻四个呈矩形分布的抽采井1为一组，每组抽采井1的中间位置均设置有一个注气井2，通过注气装置向注气井2中上下两层煤层相应位置注二氧化碳气体，利用二氧化碳驱替煤层中煤层气，实现煤层气增产，同时通过煤层气共采装置对注气井2周围四个抽采井1中煤层气进行抽采，煤层气共采装置能够对上下两层煤层中煤层气同时开采，使上下两层煤层中煤层气进入煤层气共采装置中压力实现动态平衡，避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌，还可根据上下两层煤层的位置调节煤层气共采装置中的上下两个采集筒12位置；其中如果蓄电池26电量不足时，打开电磁阀35，使第二集气管28中较高压力的煤层气通过通风管33进入蜗轮风力发电机25中，对蜗轮风力发电机25内的蜗轮进行吹动，煤层气再从蜗轮风力发电机25中通过排风管34进入煤层气混合罐24中，进而驱动蜗轮风力发电机25进行发电工作，蜗轮风力发电机25对蓄电池26进行充电，蓄电池26充满电后，关闭电磁阀35。
本发明可以按照图2的布置方式所有抽采井1和注气井2同时工作，或者四个抽采井1和一个注气井2工作，其他的抽采井1和注气井2暂时封闭；其中一组抽采井1抽采完毕后，该组抽采过的两个抽采井1与未抽采的相邻的两个抽采井1配成一组，共同开采，逐次类推。
本发明中用于自动控制或监控各个设备工作的电控系统设置在地面，地面上的电控系统为本领域的常规技术，具体构造不再赘述，自动控制也不涉及新的计算机程序。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.煤层气井增产注气驱替系统，其特征在于：包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井，相邻四个呈矩形分布的抽采井为一组，每组抽采井的对角线交叉点处均设置有一个注气井，抽采井和注气井中均安装有用于支护井壁的外套井管，相应煤层位置的外套井管的管壁上均匀开设有若干个圆周阵列的通气孔，抽采井中设置有用于同时开采相邻上下两层煤层中煤层气的煤层气共采装置，注气井中设置有用于同时向相邻上下两层煤层中注气的注气装置。
2.根据权利要求1所述的煤层气井增产注气驱替系统，其特征在于：煤层气共采装置包括第一充气管、采气管、第一采气组件、第二采气组件和煤层气混合组件，第一充气管同中心竖向设置在抽采井中，采气管同中心设置在第一充气管内，第一充气管与采气管之间的环腔为充气腔，第一采气组件和第二采气组件上下对称套装设置在第一充气管上，第一采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管上的第一密封器，第二采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管上的第二密封器，煤层气混合组件设置在下侧的第一密封器和上侧的第二密封器之间，两个第一密封器和两个第二密封器均与充气腔连通，煤层气混合组件的出气端与采气管的下端连接，煤层气混合组件的进气端分别与第一采气组件和第二采气组件的出气端连接，第一充气管的上端向上伸出抽采井并与地面上的空压机连接，采气管的上端向上伸出抽采井并与地面上的煤层气集气装置连接。
3.根据权利要求2所述的煤层气井增产注气驱替系统，其特征在于：第一充气管为三级伸缩管，第一充气管的上节管下端滑动插接到中间节管的上端口中，第一充气管的下节管上端滑动插接到中间节管的下端口中，上侧的第一密封器和第一采气组件均安装在第一充气管的上节管上，下侧的第一密封器安装在第一充气管的中间节管上侧部，下侧的第一密封器的上方设置有第一伸缩气缸，第一伸缩气缸竖向设置且活塞杆向上伸出，第一伸缩气缸的缸体下端固定连接在第一充气管的中间节管外管壁上端部，第一伸缩气缸的活塞杆上端固定连接在第一充气管的上节管外管壁上，下侧的第二密封器和第二采气组件均安装在第一充气管的下节管上，上侧的第二密封器安装在第一充气管的中间节管下侧部，上侧的第二密封器的下方设置有第二伸缩气缸，第二伸缩气缸竖向设置且活塞杆向下伸出，第二伸缩气缸的缸体上端固定连接在第一充气管的中间节管外管壁下端部，第二伸缩气缸的活塞杆下端固定连接在第一充气管的下节管外管壁上；
第一采气组件和第二采气组件的结构相同，第一采气组件包括采集筒，采集筒的下侧敞口，采集筒同中心套装在第一充气管的上节管上，采集筒的顶板中心和下端口中心均设置有转动连接在第一充气管的上节管上的旋转套，上侧的旋转套外圆周与采集筒的顶板之间密封固定连接，下侧的旋转套的外圆周与采集筒的下端口内圆周之间通过若干根圆周阵列的辐板固定连接，第一充气管的上节管下侧部固定套装有驱动下侧的旋转套转动的中空旋转电机，第一伸缩气缸向上通过其中相邻两块辐板之间伸入到采集筒内，采集筒的筒壁上均匀开设有若干个圆周阵列且与各个通气孔径向对应的采集孔。
4.根据权利要求3所述的煤层气井增产注气驱替系统，其特征在于：第一密封器和第二密封器的结构相同，第一密封器包括第一上密封圆盘、第一连接筒、第一下密封圆盘和第一充气橡胶囊，第一上密封圆盘、第一连接筒、第一下密封圆盘由上至下同中心依次固定套装在第一充气管的上节管外管壁上，第一上密封圆盘和第一下密封圆盘的直径相同且小于抽采井中外套井管的内径，第一连接筒的直径小于第一上密封圆盘的直径，第一连接筒的上端固定连接在第一上密封圆盘的下表面内圆边缘，第一连接筒的下端固定连接在第一下密封圆盘的上表面内圆边缘，第一充气橡胶囊套装在第一连接筒的外部，第一充气橡胶囊的上端边固定连接在第一上密封圆盘的下表面，第一充气橡胶囊的下端边固定连接在第一下密封圆盘的上表面，第一连接筒的筒壁和第一充气管的上节管管壁上分别均匀开设有若干个径向一一对应且位于第一充气橡胶囊内的第一充气孔，第一充气橡胶囊内部与充气腔通过各个第一充气孔连通，第一上密封圆盘和第一下密封圆盘的外圆周转动安装有若干个圆周阵列的第一里程轮，各个第一里程轮的外轮面与抽采井中外套井管的内壁滚动接触；
煤层气混合组件包括压力平衡缸体、煤层气混合罐、两组控制开关机构、蜗轮风力发电机和蓄电池，压力平衡缸体沿前后方向水平固定连接在第一充气管的中间节管外管壁右侧，煤层气混合罐固定安装在上侧的第二密封器的第一上密封圆盘上侧面，下侧的第一密封器的左后侧偏心处固定安装有第一集气管，第一集气管的上端向上穿过下侧的第一密封器的第一下密封圆盘、第一充气橡胶囊和第一上密封圆盘，第一集气管的下端位于下侧的第一密封器的下方并向右水平弯折延伸至压力平衡缸体的后侧，第一集气管的下端再向下弯折连接在煤层气混合罐的后侧部并与煤层气混合罐内部连通，上侧的第二密封器的左前侧偏心处固定安装有第二集气管，第二集气管的下端向上穿过上侧的第二密封器的第一上密封圆盘、第一充气橡胶囊和第一下密封圆盘，第二集气管的上端位于上侧的第二密封器的上方并向右水平弯折延伸至压力平衡缸体的前侧，第二集气管的下端再向下弯折连接在煤层气混合罐的前侧部并与煤层气混合罐内部连通，煤层气混合罐内部上侧固定连接有两块前后对称且呈八字形的挡板，前侧的挡板对应位于第二集气管的下端出气口后侧，后侧的挡板对应位于第一集气管的下端出气口前侧，压力平衡缸体内滑动设置有平衡活塞，平衡活塞将压力平衡缸体内部分隔为两个压力腔，第一集气管的水平段右侧前部与压力平衡缸体的后侧部之间连接有第一短支管，第二集气管的水平段右侧后部与压力平衡缸体的前侧部之间连接有第二短支管，上侧的采集筒与压力平衡缸体的内部后侧压力腔通过第一集气管和第一短支管连通，下侧的采集筒与压力平衡缸体的内部前侧压力腔通过第二集气管和第二短支管连通，两组控制开关机构结构相同且前后对称分别设置在压力平衡缸体中，煤层气混合罐的顶部安装有与采气管下端连接的出气管，出气管密封贯穿第二充气管的中间节管，蜗轮风力发电机和蓄电池均安装在上侧的第二密封器的第一上密封圆盘上侧面，蜗轮风力发电机的进风口与第二集气管之间连接有通风管，蜗轮风力发电机的出风口与煤层气混合罐之间连接有排风管，通风管上设置有电磁阀，蜗轮风力发电机与蓄电池电连接，蓄电池分别与两个中空旋转电机、两组控制开关机构和电磁阀电连接，前侧的控制开关机构与下侧的中空旋转电机信号连接，后侧的控制开关机构与上侧的中空旋转电机信号连接；
前侧的控制开关机构包括两根伸缩导电杆、导电环和控制器，两根伸缩导电杆上下间隔且沿前后方向水平设置在压力平衡缸体的内部前侧压力腔中，两根伸缩导电杆的前端固定连接在压力平衡缸体的前端盖内表面上，两根伸缩导电杆的后端均设置有导电触片，导电环粘接固定在平衡活塞的前侧面，两块导电触片均对应位于导电环的前侧，两根伸缩导电杆上均套装有压缩弹簧，压缩弹簧的前端顶压在压力平衡缸体的前端盖内表面，压缩弹簧的后端顶压在导电触片的前侧面，蓄电池的阳极、控制器和上侧的伸缩导电杆之间以及蓄电池的阴极和下侧的伸缩导电杆之间均通过导线连接，控制器与上侧的中空旋转电机信号连接；后侧的控制开关机构的控制器与下侧的中空旋转电机信号连接。
5.根据权利要求4所述的煤层气井增产注气驱替系统，其特征在于：注气装置包括第二充气管、注气管、第三密封器、第四密封器和第五密封器，第二充气管竖向设置在注气井中且位于注气井内偏心处，注气管同中心竖向设置在注气井内，第三密封器、第四密封器和第五密封器由上至下依次设置在注气井中且固定套装在第二充气管上，注气管同中心穿过第三密封器、第四密封器和第五密封器，第三密封器、第四密封器和第五密封器均与第二充气管的内部连通，第三密封器和第五密封器均与注气管滑动连接，第四密封器与注气管固定连接，注气管的下端封堵，第三密封器和第四密封器之间的注气管上设置有第一注气嘴，第四密封器和第五密封器之间的注气管上设置有第二注气嘴，第四密封器和第二注气嘴之间的注气管上设置有增压泵，增压泵与蓄电池电连接，第二充气管的下端封堵，第二充气管的上端向上伸出注气井并与地面上的空压机连接，注气管的上端向上伸出注气井并与地面上的二氧化碳高压储罐连接。
6.根据权利要求5所述的煤层气井增产注气驱替系统，其特征在于：第二充气管为三级伸缩管，第二充气管的上节管下端滑动插接到中间节管的上端口中，第二充气管的下节管上端滑动插接到中间节管的下端口中，第三密封器固定安装在第二充气管的上节管上，第四密封器固定安装在第二充气管的中间节管上，第五密封器固定安装在第二充气管的下节管上，第三密封器和第四密封器之间设置有第三伸缩气缸，第三伸缩气缸竖向设置且活塞杆向上伸出，第三伸缩气缸的缸体下端固定连接在第二充气管的中间节管外管壁上侧部，第三伸缩气缸的活塞杆上端固定连接在第二充气管的上节管外管壁上，第四密封器和第五密封器之间设置有第四伸缩气缸，第四伸缩气缸竖向设置且活塞杆向下伸出，第四伸缩气缸的缸体上端固定连接在第二充气管的中间节管外管壁下侧部，第四伸缩气缸的活塞杆下端固定连接在第二充气管的下节管外管壁上；
第三密封器、第四密封器和第五密封器的结构相同，第三密封器包括第二上密封圆盘、第二连接筒、第二下密封圆盘和第二充气橡胶囊，第二上密封圆盘、第二连接筒、第二下密封圆盘由上至下同中心依次滑动套装在注气管上，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘的直径相同且小于注气井中外套井管的内径，第二连接筒的直径小于第二上密封圆盘的直径，第二连接筒的上端固定连接在第二上密封圆盘的下表面内圆边缘，第二连接筒的下端固定连接在第二下密封圆盘的上表面内圆边缘，第二充气橡胶囊套装在第二连接筒的外部，第二充气橡胶囊的上端边固定连接在第二上密封圆盘的下表面，第二充气橡胶囊的下端边固定连接在第二下密封圆盘的上表面，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘的偏心处均开设有上下对应的通孔，第二充气管的上节管竖向穿过两个通孔和第二充气橡胶囊，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘均固定连接在第二充气管的上节管上，第二充气橡胶囊内的第二充气管的上节管上开设有第二充气孔，第二上密封圆盘和第二下密封圆盘的外圆周转动安装有若干个圆周阵列的第二里程轮，各个第二里程轮的外轮面与注气井中外套井管的内壁滚动接触。
7.如权利要求6所述的煤层气井增产注气驱替系统的工作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（一）、将四个煤层气共采装置分别下入到同一组的四个抽采井中，再将一个注气装置下入到位于同一组的四个抽采井中间的注气井中；
（二）、通过注气装置向注气井内上下两层煤层位置同时注入二氧化碳气体，使二氧化碳气体通过注气井内上下两层煤层位置的外套井管上的各个通气孔进入到注气井周围相应煤层中，实现对注气井周围上下两层煤层中煤层气的驱替，使注气井周围上下两层煤层中煤层气进入到注气井周围的四个抽采井中；
（三）、通过煤层气共采装置对进入到抽采井中的煤层气进行抽采。
8.根据权利要求7所述的煤层气井增产注气驱替系统，其特征在于：步骤（一）具体为：首先将相应的煤层气共采装置放入到相应的抽采井中，使各个第一里程轮的外轮面与抽采井中外套井管的内壁滚动接触，然后同步下放第一充气管和采气管，使第一采气组件、第二采气组件、煤层气混合组件、两个第一密封器和两个第二密封器沿着抽采井向下送，根据各个第一里程轮能够分别计算第一采气组件、第二采气组件、煤层气混合组件、两个第一密封器和两个第二密封器的下井深度，将第一采气组件准确下送至上层煤层位置，第二采气组件准确下送至下层煤层位置，煤层气混合组件下送至上下两层煤层之间的地层位置，上侧的第一密封器位于上层煤层上方的抽采井中，下侧的第一密封器和上侧的第二密封器均位于上下两层煤层之间的抽采井中，下侧的第二密封器位于下层煤层下方的抽采井中，其中根据上下两层煤层之间的距离通过第一伸缩气缸和第二伸缩气缸调节第一采气组件与第二采气组件之间的距离，使上侧的采集筒对应位于上层煤层位置的抽采井中，上侧的采集筒上的各个采集孔分别与位于上层煤层位置的外套井管上的各个通气孔径向对应，使下侧的采集筒对应位于下层煤层位置的抽采井中，下侧的采集筒上的各个采集孔分别与位于下层煤层位置的外套井管上的各个通气孔径向对应，最后将第一充气管的上端与地面上的空压机连接，采气管的上端与地面上的煤层气集气装置连接；将注气装置放入到注气井中，使各个第二里程轮的外轮面与注气井中外套井管的内壁滚动接触，然后同步下放第二充气管和注气管，使第三密封器、第四密封器和第五密封器沿着注气井向下送，根据各个第二里程轮能够分别计算第三密封器、第四密封器和第五密封器的下井深度，将第一注气嘴下送至上层煤层，第二注气嘴下送至下层煤层，其中根据上下两层煤层之间的距离通过第三伸缩气缸和第四伸缩气缸分别调节第三密封器与第四密封器之间的距离、第四密封器与第五密封器之间的距离，使第三密封器位于上层煤层上方的注气井中，第四密封器位于上层煤层和下层煤层之间的注气井中，第五密封器位于下层煤层下方的注气井中，最后将第二充气管的上端与地面上的空压机连接，注气管的上端与地面上的二氧化碳高压储罐连接。
9.根据权利要求8所述的煤层气井增产注气驱替系统的工作方法，其特征在于：步骤（二）具体为：首先启动与第二充气管上端连接的空压机，空压机将高压空气注入到第二充气管中，高压空气分别通过第二充气管的上节管、中间节管和下节管上的第二充气孔对第三密封器、第四密封器和第五密封器的第二充气橡胶囊内部进行充气，使第三密封器、第四密封器和第五密封器的第二充气橡胶囊膨胀并与注气井的外套井管内壁紧压接触，使上层煤层所在注气井空间和下层煤层所在注气井空间分别隔离密封，然后将地面上的二氧化碳高压储罐内储存的二氧化碳气体通过气泵泵入到注气管中，则二氧化碳气体通过第一注气嘴进入第三密封器和第四密封器之间的注气井中，进而二氧化碳气体通过注气井内上层煤层位置的外套井管上的各个通气孔进入到注气井周围上层煤层中，由于下层煤层中煤层气压力较大，启动增压泵，增压泵对向下流动的二氧化碳气体进行增压，使增压后的二氧化碳气体通过第二注气嘴进入第四密封器和第五密封器之间的注气井中，进而二氧化碳气体通过注气井内下层煤层位置的外套井管上的各个通气孔进入到注气井周围下层煤层中，实现对注气井周围上下两层煤层中煤层气的驱替，使注气井周围上下两层煤层中煤层气向注气井周围渗透压出，上下两层煤层中煤层气通过注气井周围的四个抽采井中对应外套井管上的各个通气孔进入到四个抽采井中。
10.根据权利要求9所述的煤层气井增产注气驱替系统的工作方法，其特征在于：步骤（三）具体为：上层煤层中煤层气通过抽采井中对应外套井管上的各个通气孔和上侧的采集筒上的各个采集孔进入上侧的采集筒内，下层煤层中煤层气通过抽采井中对应外套井管上的各个通气孔和下侧的采集筒上的各个采集孔进入下侧的采集筒内，然后上侧的采集筒内的煤层气通过第一集气管向下流动进入煤层气混合罐中，同时下侧的采集筒内的煤层气通过第二集气管向上流动进入煤层气混合罐中，两块挡板分别对第一集气管的下端出气口和第二集气管的下端出气口喷出的煤层气进行隔挡，避免第一集气管的下端出气口和第二集气管的下端出气口喷出的煤层气在煤层气混合罐中直接混合接触，使第一集气管的下端出气口和第二集气管的下端出气口喷出的煤层气在煤层气在煤层气混合罐内底部混合，而且上侧的采集筒内的煤层气还通过第一集气管和第一短支管进入压力平衡缸体的内部后侧压力腔中，下侧的采集筒内的煤层气还通过第二集气管和第二短支管进入压力平衡缸体的内部前侧压力腔中，由于下侧煤层中煤层气压力大于上层煤层中煤层气压力，所以下侧的采集筒内的煤层气压力要大于上侧的采集筒内的煤层气压力，如此压力平衡缸体的内部前侧压力腔中气压大于压力平衡缸体的内部后侧压力腔中气压，则平衡活塞在气压差的作用下便向后移动并与后侧的两根伸缩导电杆前端的导电触片挤压接触，压缩后侧的两个压缩弹簧，平衡活塞后侧面上的导电环与后侧的两块导电触片接触后，使蓄电池与后侧的控制开关机构的控制器通电连接，后侧的控制开关机构的控制器便控制下侧的中空旋转电机启动，下侧的中空旋转电机通过旋转套驱动下侧的采集筒缓慢转动，则下侧的采集筒上的各个采集孔与下层煤层位置抽采井的外套井管上的各个通气孔发生部分错位，从而使下层煤层中煤层气进入下侧的采集筒中的通道截面缩小，流量减小，流速增大，进入下侧的采集筒中的煤层气压力降低，则压力平衡缸体的内部前侧压力腔中气压也随之降低，当压力平衡缸体的内部前侧压力腔中气压降至与压力平衡缸体的内部后侧压力腔中气压相等时，平衡活塞便会回复至压力平衡缸体内中部，后侧的两个压缩弹簧便会回复至初始状态，使后侧的两根伸缩导电杆回复至初始状态，而平衡活塞后侧面上的导电环与后侧的两块导电触片发生分离，使蓄电池与后侧的控制开关机构的控制器之间电路断开，则下侧的中空旋转电机便停止工作，如此可保证下侧的采集筒中煤层气压力与上侧的采集筒中煤层气压力实现动态平衡，确保下侧的采集筒中煤层气和上侧的采集筒中煤层气进入到煤层气混合罐中的压力基本相同，避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌，下侧的采集筒中煤层气和上侧的采集筒中煤层气在煤层气混合罐中混合后通过两块挡板之间向上经出气管排出，并经采气管向上收集到地面上的煤层气集气装置中。
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