CN212249985U - 用于煤层气井开采的回注水系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于煤层气井开采的回注水系统，涉及煤层气开采工艺技术领域。其中，用于煤层气井开采的回注水系统包括设置于井下的油管、及设置于所述油管内部的抽油杆，所述抽油杆的中部为中空的产出水通道，所述油管与所述抽油杆之间形成的环空为回注水通道；回注水短节，所述回注水短节安装于所述油管的下端，用于与所述回注水通道连通，导出所述回注水通道内的回注水；泵上短节，所述泵上短节安装于所述回注水短节的下端，所述泵上短节与所述产出水通道连通，并用于密封所述回注水通道；螺杆泵，所述螺杆泵的转子与所述泵上短节连接；筛管，所述筛管安装于所述螺杆泵的下端；尾部结构，所述尾部结构安装于所述螺杆泵的下端。

Description

用于煤层气井开采的回注水系统

技术领域

本申请涉及煤层气开采工艺技术领域，尤其涉及一种用于煤层气井开采的回注水系统。

背景技术

煤层气作为非常规能源在中国发展的非常迅速，随着技术不断改进，L型水平井正在成为煤层气开发中主要的生产井型，而且大多数L型水平井采用螺杆泵进行排采。由于煤层气井产水比较少，需要从地面注入清水，从而将井内的煤粉带出地面，传统的回注水系统是要在油管外面挂上铝塑管，通过该铝塑管形成外挂回注水管作为回注水通道，抽油杆和油管之间的环空作为产出水的通道，但是，由于L型水平井的轨迹倾角比较大，在施工作业的过程中，外挂的铝塑管特别容易被磨损或压扁，一些接头部分也非常容易断开，因此，往往造成无法进行回注水作业。

实用新型内容

本申请实施例的目的是提供一种用于煤层气井开采的回注水系统，以解决传统的回注水系统采用的外挂式回注水管所存在的易损坏，影响回注水作业正常进行的问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种用于煤层气井开采的回注水系统，该用于煤层气井开采的回注水系统包括：设置于井下的油管、及设置于所述油管内部的抽油杆，所述抽油杆的中部为中空的产出水通道，所述油管与所述抽油杆之间形成的环空为回注水通道；

回注水短节，所述回注水短节安装于所述油管的下端，用于与所述回注水通道连通，导出所述回注水通道内的回注水；

泵上短节，所述泵上短节安装于所述回注水短节的下端，所述泵上短节与所述产出水通道连通，并用于密封所述回注水通道；

螺杆泵，所述螺杆泵的转子与所述泵上短节连接；

筛管，所述筛管安装于所述螺杆泵的下端；

尾部结构，所述尾部结构安装于所述筛管的下端，用于实现尾部密封。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述回注水短节连接有回注水管，所述回注水管的入水端与所述产出水通道连通，所述回注水管的出水端延伸至低于所述筛管的位置。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述回注水管的出水端低于所述筛管至少2米。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述回注水管至少与所述泵上短节、所述螺杆泵及所述筛管采用焊接的方式连接。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，还包括：对接短节，所述对接短节安装于所述回注水短节和所述泵上短节之间，用于辅助所述抽油杆与所述螺杆泵的转子的对接。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，还包括：脱手短节，用于辅助所述抽油杆与所述螺杆泵的转子的分离。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述泵上短节的内部且位于与所述产出水通道连通处设置有煤粉研磨装置，用于在产出水进入所述产出水通道前研磨产出水中的煤粉。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，还包括：设置于井口的采油树，所述采油树包括连通所述产出水通道的产出水口，以及连通所述回注水通道的回注水口。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述尾部结构包括尾管及设置于所述尾管的尾端的尾锥，所述尾管与所述筛管的内腔连通。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述抽油杆上设置有导向器，所述产出水通道贯穿所述导向器。

相较于现有技术，本申请提供的用于煤层气井开采的回注水系统，通过中空的抽油杆作为产出水通道，并通过抽油杆与油管之间的环空作为回注水通道，解决了外挂式回注水管在修井作业施工中经常被磨损、压扁而无法进行回注水作业的问题。且产出水通道的截面积明显缩小，从而可缩小产出水被排出螺杆泵后的过流面积，使产出水的流速明显增加，加大了产出水携带煤粉的能力，以便于将煤粉带出地面，也杜绝了煤粉沉淀在抽油杆和油管之间的环空的可能，大大减小了煤粉沉淀造成抽油杆被卡住的风险。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示意性地示出了本实用新型实施例提供的一种用于煤层气井开采的回注水系统的结构示意图；

图2示意性地示出了本实用新型实施例提供的一种用于煤层气井开采的回注水系统的局部结构示意图；

附图标号说明：

油管1、回注水通道101、抽油杆2、产出水通道201、回注水短节3、回注水管31、泵上短节4、螺杆泵5、筛管6、尾部结构7、尾管71、尾锥72、对接短节8、采油树9、产出水口91、回注水口92。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一

参考附图1和附图2，本实用新型的实施例一提出一种用于煤层气井开采的回注水系统，该用于煤层气井开采的回注水系统包括：

设置于井下的油管1、及设置于所述油管1内部的抽油杆2，所述抽油杆2的中部为中空的产出水通道201，所述油管1与所述抽油杆2之间形成的环空为回注水通道101；

回注水短节3，所述回注水短节3安装于所述油管1的下端，且连接有回注水管，所述回注水管的入水端与所述产出水通道201连通；

泵上短节4，所述泵上短节4安装于所述回注水短节3的下端，所述泵上短节4与所述产出水通道201连通，并用于密封所述回注水通道101；

螺杆泵5，所述螺杆泵5的转子与所述泵上短节4连接；

筛管6，所述筛管6安装于所述螺杆泵5的下端；

尾部结构7，所述尾部结构7安装于所述筛管6的下端，用于实现尾部密封。

具体的，本实施例提出的回注水系统应用于煤气层L型水平井的排采过程，且采用螺杆泵5进行排采，因产水量较少，需要注入清水带出煤粉，传统的回注水系统采用的外挂式铝塑回注水管，该铝塑管形成外挂式铝塑回注水管为回注水通道101，抽油杆2和油管1之间的环空作为产出水的通道，但外挂式铝塑回注水管经常出现磨损、压扁的问题，使回注水系统无法正常运行，造成煤层气井的产水量往往不高，每层排出的煤粉无法有效带出地面，为解决上述的问题，本实施例对于传统的回注水系统进行改造，改造后的回注水系统包括：设置在井下的油管1，以及油管1内部的抽油杆2，本方案中采用的抽油杆2为中空抽油杆2，并利用抽油杆2的中空通道作为产出水通道201，而将油管1和抽油杆2之间形成的环空通道作为注入水通道，且在油管1的下端依次安装有回注水短节3、泵上短节4、螺杆泵5、筛管6及尾部结构7，其中，泵上短节4的内部具有密封结构，用于密封回注水短节3以下的回注水通道101，即密封油管1与抽油杆之间的环空，以使回注水通道101内流通的回注水仅能够通过回注水短节3排出，以实现将回注水排出至煤层，增加注水量；且泵上短节4还用于固定螺杆泵5的转子，可具体通过两个轴承实现对螺杆泵5的固定，同时能够保护抽油杆2和油管1之间的密封结构，避免动密封系统被破坏，提高整体的稳定性；螺杆泵5的下端安装有筛管6，在回注水通过回注水管注入煤层后，煤层产出的水及煤粉进入筛管6，并经过螺杆泵5的泵筒、泵上短节4进入抽油杆2的产出水通道201，并沿着产出水通道201排出底面，参见附图2中箭头方向示意了产出水和回注水的流动方向。

本方案采用中空的抽油杆2作为产出水通道201，并利用抽油杆2与油管1之间的环空作为回注水通道101，代替了传统的外挂在油管1外的回注水管，解决了外挂式回注水管在修井作业施工中经常被磨损、压扁而无法进行回注水作业的问题。其次，通过中空的抽油杆2作为产出水通道201，相比于传统的采用抽油杆2和油管1之间的环空作为产出水通道201，产出水通道201的截面积明显缩小，从而可缩小产出水被排出螺杆泵5后的过流面积，使产出水的流速明显增加，加大了产出水携带煤粉的能力，以便于将煤粉带出地面，也杜绝了煤粉沉淀在抽油杆2和油管1之间的环空的可能，大大减小了煤粉沉淀造成抽油杆2被卡住的风险。

在具体实施时，先将螺杆泵5的转子连接在泵上短节4上，然后将回注水短节3、泵上短节4、螺杆泵5、筛管6及尾部结构7连接在一起，再从回注水短节3处引出回注水管，将回注水管进行固定，在上述的短节连接完成后下入井中，再连接对接、脱手短节，连接油管1将泵入设计深度，根据井斜轨迹，配好抽油杆2导向器将抽油杆2下入井中，对扣后上提抽油杆2悬重，使泵上短节4的轴承免受抽油杆2压力，最后安装井口大四通、抽油杆2出水系统和螺杆泵5驱动头，连接管线投产。

根据上述所列，本实用新型实施例提出一种用于煤层气井开采的回注水系统,通过中空的抽油杆2作为产出水通道201，并通过抽油杆2与油管1之间的环空作为回注水通道101，解决了外挂式回注水管在修井作业施工中经常被磨损、压扁而无法进行回注水作业的问题。且产出水通道201的截面积明显缩小，从而可缩小产出水被排出螺杆泵5后的过流面积，使产出水的流速明显增加，加大了产出水携带煤粉的能力，以便于将煤粉带出地面，也杜绝了煤粉沉淀在抽油杆2和油管1之间的环空的可能，大大减小了煤粉沉淀造成抽油杆2被卡住的风险。

进一步的，参考附图1和附图2，在具体实施中，所述回注水短节3连接有回注水管31，所述回注水管31的入水端与所述产出水通道201连通，所述回注水管31的出水端延伸至低于所述筛管6的位置。

具体的，传统的回注水系统采用的外挂式的回注水管31无法延伸至低于筛管6的位置，为了避免气体进入回注水系统，本实用新型采取的技术方案中，在设计回注水系统时，在回注水短节3引出回注水管31，该回注水管31的入水端与回注水通道101连通，其出水端可设置为延伸至低于筛管6的位置，当筛管6露出水面时，螺杆泵5即停止工作，因此保证回注水管31的出水端低于筛管6，即使当螺杆泵5抽干时，液面还可保持在回注水管31的出水端之上，能够保证没有气体进入回注水系统，使回注水系统没有回压，有利于回注水系统的正常工作。

进一步的，参考附图1，在具体实施中，所述回注水管31的出水端低于所述筛管6至少2米。

具体的，本实用新型采取的技术方案中，回注水管31的出水端可设置在低于筛管6至少两米的位置，可靠的保证回注水管31的出水端始终位于液面之下，但不限于此，可根据实际情况进行设置。

进一步的，参考附图1和附图2，在具体实施中，所述回注水管31至少与所述泵上短节4、所述螺杆泵5及所述筛管6采用焊接的方式连接。

具体的，为了实现回注水管31固定的可靠性，本实用新型采取的技术方案中，回注水管31可以为钢质管件，其延伸轨迹与回注水短节3、泵上短节4、螺杆泵5以及筛管6、尾部结构7连接和延伸的轨迹保持一致，且可以将回注水管31焊接在泵上短节4、螺杆泵5及筛管6上。

进一步的，参考附图1，在具体实施中，本实施例提出的用于煤层气井开采的回注水系统还包括：对接短节8，所述对接短节8安装于所述回注水短节3和所述泵上短节4之间，用于辅助所述抽油杆2与所述螺杆泵5的转子的对接，在对接短节8的位置还设置有脱手短节，用于辅助所述抽油杆2与所述螺杆泵5的转子的分离。

具体的，为了施工作业过程方便，本实用新型采取的技术方案中，在具体施工时，由于回注水短节3、泵上短节4及螺杆泵5等短节先于油管1和抽油杆2下入井内，而在下入抽油杆2，使其与螺杆泵5的转子进行对接时，需要通过对接短节8使抽油杆2和螺杆泵5的转子迅速对接，且密封良好；而当排采结束，需要起出抽油杆2时，可通过脱手短节，脱手短节可以为设置在对接短节8位置处的两个剪切销，以便起出抽油杆2。

进一步的，在具体实施中，所述泵上短节4的内部且位于与所述产出水通道201连通处设置有煤粉研磨装置，用于在产出水进入所述产出水通道201前研磨产出水中的煤粉。

具体的，为了便于产出水将煤粉带出地面，本实用新型采取的技术方案中，泵上短节4的内部还设置有煤粉研磨装置，煤粉研磨装置用于将煤粉进行进一步研磨、粉碎，提高产出水将煤粉带出地面的便捷性，煤粉研磨装置设置在泵上短节4与产出水通道201的连通位置，能够在煤粉进入产出水通道201之前被研磨粉碎，且抽油杆2中部的产出水通道201较细，将煤粉进一步研磨后，能够降低煤粉在产出水通道201中沉淀及后续流通中卡泵的可能。煤粉研磨装置可以采用可转动的研磨筛管6与下部的筛管6配合实现，外部的筛管6固定，研磨筛管6随螺杆泵5同步旋转，通过两个筛管6在互动的过程中，利用研磨筛管6的旋转，完成对煤粉的进一步研磨，使煤粉研磨得更彻底，但煤粉研磨装置的具体结构不限于此。

进一步的，参考附图1，在具体实施中，本实施例提出的用于煤层气井开采的回注水系统还包括：设置于井口的采油树9，所述采油树9包括连通所述产出水通道201的产出水口91，以及连通所述回注水通道101的回注水口92。

具体的，由于本方案采用中空的抽油杆2作为产出水通道201，并利用抽油杆2与油管1之间的环空作为回注水通道101，改变了传统的回注水系统的回注水和产出水流通方式，因此，本实用新型采取的技术方案中，除了对井下的结构进行改进外，还包括对井口采油树9的改进，具体为增加了产出水口91和回注水口92，产出水口91与产出水通道201连通，能够便于工作人员收集产出水，以便进行后续的分离、煤粉沉淀等操作，回注水口92与回注水通道101连通，以便从井上控制回注水的注入。

进一步的，参考附图1和附图2，在具体实施中，所述尾部结构7包括尾管71及设置于所述尾管71的尾端的尾锥72，所述尾管71与所述筛管6的内腔连通。

具体的，本实用新型采取的技术方案中，尾部结构7可包括尾管71及其尾端的尾锥72，尾锥72能够起到将整个管柱密封的作用，同时由于尾锥72本身具有一定弧度，还能够起到导向的作用；尾管71与所述筛管6的内腔连通，能够承接一部分没有被产出水带出的沉淀的较大颗粒的煤粉，可在后续作业中带出地面。

进一步的，在具体实施中，所述抽油杆2上设置有导向器，所述产出水通道201贯穿所述导向器。

具体的，本实施例提出的回注水系统应用于煤气层L型水平井的排采过程，而抽油杆2具有一定硬度，使其弯折较为困难，本实用新型采取的技术方案中，通过设置导向器，一方面能够通过导向器改变抽油杆2的走向，使其能够适应于水平井，另一方面，产出水通道201能够贯穿该导向器，以使产出水及煤粉能够穿过导向器以带出地面。

需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，包括：

设置于井下的油管、及设置于所述油管内部的抽油杆，所述抽油杆的中部为中空的产出水通道，所述油管与所述抽油杆之间形成的环空为回注水通道；

回注水短节，所述回注水短节安装于所述油管的下端，用于与所述回注水通道连通，导出所述回注水通道内的回注水；

泵上短节，所述泵上短节安装于所述回注水短节的下端，所述泵上短节与所述产出水通道连通，并用于密封所述回注水通道；

螺杆泵，所述螺杆泵的转子与所述泵上短节连接；

筛管，所述筛管安装于所述螺杆泵的下端；

尾部结构，所述尾部结构安装于所述筛管的下端，用于实现尾部密封。

2.根据权利要求1所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，

所述回注水短节连接有回注水管，所述回注水管的入水端与所述产出水通道连通，所述回注水管的出水端延伸至低于所述筛管的位置。

3.根据权利要求2所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，

所述回注水管的出水端低于所述筛管至少2米。

4.根据权利要求2所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，

所述回注水管至少与所述泵上短节、所述螺杆泵及所述筛管采用焊接的方式连接。

5.根据权利要求1所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，还包括：

对接短节，所述对接短节安装于所述回注水短节和所述泵上短节之间，用于辅助所述抽油杆与所述螺杆泵的转子的对接。

6.根据权利要求5所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，还包括：

脱手短节，用于辅助所述抽油杆与所述螺杆泵的转子的分离。

7.根据权利要求1所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，

所述泵上短节的内部且位于与所述产出水通道连通处设置有煤粉研磨装置，用于在产出水进入所述产出水通道前研磨产出水中的煤粉。

8.根据权利要求1所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，还包括：

设置于井口的采油树，所述采油树包括连通所述产出水通道的产出水口，以及连通所述回注水通道的回注水口。

9.根据权利要求1所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，

所述尾部结构包括尾管及设置于所述尾管的尾端的尾锥，所述尾管与所述筛管的内腔连通。

10.根据权利要求1所述的用于煤层气井开采的回注水系统，其特征在于，

所述抽油杆上设置有导向器，所述产出水通道贯穿所述导向器。

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