CN212428780U - 一种地面煤层气井排采装置以及井上液气分离设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤层气井排采技术领域，尤其涉及一种地面煤层气井排采装置及井上液气分离设备。井上液气分离设备包括液气分离器、缓冲室、第一管、第二管、第三管、第四管、第一单向阀以及第二单向阀。地面煤层气井排采装置包括套管、油管、液气混抽泵、抽油杆以及井上液气分离设备。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的一种地面煤层气井排采装置利用往复运动机构带动活塞在分离室内往复运动，从而改变分离腔的容积大小，当分离腔容积迅速扩大时，内部气压迅速减小，促进返排液中溶解的煤层气溢出，使得经过分离之后返排液中的煤层气含量极低，从而获得良好的分离效果，充分回收了返排液中的煤层气。

Description

一种地面煤层气井排采装置以及井上液气分离设备

技术领域

本实用新型涉及煤层气井排采技术领域，尤其涉及一种地面煤层气井排采装置及井上液气分离设备。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的经类气体,是煤的伴生矿产资源, 是优质能源和化工原料。对煤炭开采过程中产生的煤层气进行有效利用,在一定程度上能改善我国的能源结构,增加洁净的气体能源,弥补我国常天然气在地域分布和供给量上的不足。

传统的煤层气生产集输模式是在油管和套管之间环空产气,油管产水。稳定运行的排采老井,液面降低至接近泵挂位置时,从煤层中解析出来的大量煤层气分成两部分排出:大部分煤层气进入油管和套管之间的环空,在油嘴的控制下通过出气管道进到地面集输管线:随着套管压力的增高,在排采和套压的共同作用下,另有少部分煤层气与运动的水流形成气水混合物,被泵吸入油管进入排水管线,形成返排液,返排液一般经过管线进入返排池,但是返排液中携带的煤层气则在井口或排水口溢散,大量的逸散煤层气造成了大气污染及资源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种地面煤层气井排采装置及井上液气分离设备，解决现有技术中返排液中携带的煤层气则在井口或排水口溢散,大量的逸散煤层气造成了大气污染及资源浪费的技术问题。

为了达到上述技术目的，本实用新型一方面提供了一种井上液气分离设备，该井上液气分离设备包括液气分离器、缓冲室、第一管、第二管、第三管、第四管、第一单向阀以及第二单向阀，液气分离器包括分离室、活塞以及往复运动机构，活塞与分离室内壁滑动密封连接并合围形成分离腔，往复运动机构与活塞传动连接，带动活塞在分离室内作往复运动，缓冲室内形成一缓冲腔，第一管的出液端连通分离腔，第二管的进液端连通分离腔、出液端连通缓冲腔，第三管的进液端连通缓冲腔底部，第四管的进气端连通缓冲腔顶部，第一单向阀设置于第一管上以控制流体单向流入分离腔，第二单向阀设置于第二管上以控制流体单向流出分离腔。

本实用新型另一方面还提供了一种地面煤层气井排采装置，其包括套管、油管、液气混抽泵、抽油杆以及井上液气分离设备，油管套设于套管内，形成一环状空间，液气混抽泵的吸水口位于煤层液面以下，出水口连通油管，抽油杆套设于油管内并与液气混抽泵的柱塞连接传动，第一管连通油管。

与现有技术相比，本实用新型利用往复运动机构带动活塞在分离室内往复运动，从而改变分离腔的容积大小，当分离腔容积迅速扩大时，内部气压迅速减小，促进返排液中溶解的煤层气溢出，并集中于分离腔上部，返排液处于分离腔下部；当分离腔容积缩小时，由于单向阀的限制作用，煤层气和返排液只能依次通过第二管进入到缓冲腔内，然后分别通过第三管和第四管实现分离，经过液气分离器处理之后的返排液中煤层气含量极低，获得了良好的分离效果，充分回收了返排液中的煤层气。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种地面煤层气井排采装置的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参见图1，本实用新型提供一种地面煤层气井排采装置，其包括：套管1、油管2、液气混抽泵3、抽油杆4、井上液气分离设备、煤层气收集处理装置6 以及返排液收集处理装置7。本装置是用于将煤层气井中的煤层气以及返排液抽出，并且将返排液中溶解的煤层气分离出来进行处理的。

套管1设置在煤层气井中，下端穿过煤层气井并延伸到煤层200，套管1的上端延伸至地面100之上。油管2套设于套管1内，与套管1之间形成环状空间，用于输送煤层气，油管2下端同样延伸至煤层200，上端延伸至套管1之上。液气混抽泵3设置于地下，其吸水口位于煤层200的液面以下，出水口连通油管2。能够将煤层200处的液气混合物通过油管2抽出，形成返排液，返排液中含有一定量的煤层气。抽油杆4套设于所述油管2内，下端与液气混抽泵3的柱塞连接传动，上端延伸至油管2之上。在外部动力装置的带动下，能够通过抽油杆4带动液气混抽泵3工作，将返排液从油管2中抽出。需要指出的是，本实施例中套管1、油管2、液气混抽泵3、抽油杆4之间的连接配合关系可采用现有的常规方式，本实施例并未对其进行改进。

本实施例的改进之处在于设置一井上液气分离设备，其可将返排液中溶解的煤层气分离出来，以便于煤层气收集处理装置6以及返排液收集处理装置7 对分离后的煤层气和返排液分别进行处理。

本实施例井上液气分离设备包括液气分离器51、第一管52、第二管53、第三管54、第四管55、缓冲室56、第一单向阀57以及第二单向阀58。

其中液气分离器51包括分离室511、活塞512以及往复运动机构513。分离室511为筒型，一端开口，活塞512穿过开口并位于分离室511内，活塞512 四周与分离室511的内壁滑动密封连接，合围形成分离腔。往复运动机构513 与活塞512连接传动，能够带动活塞512在分离室511内作往复运动。活塞512 需要在往复运动中依然保持与分离室511内壁的密封性，在本实施例中可以在活塞512与分离室511的接触面上开设多道密封环槽，然后在密封环槽上套设密封环，从而确保往复运动时的密封性。

在本实施例中，液气分离器51采用竖向设置，即分离室511的开口朝下，往复运动机构513设置于分离室511的下方，带动活塞512沿竖直方向作往复运动。往复运动机构513可以采用多种结构形式，如曲轴连杆滑块机构、偏心轮机构、曲线滑槽机构等等，只要能实现往复运动的功能即可。

第一管52进液端连通油管2，出液端连通分离室511的顶部。第二管53进液端连通分离腔，优选连通分离室511的顶部，使得分离腔内的返排液能够被全部挤出。第二管53的出液端连通缓冲室56的底面，缓冲室56内部形成了一缓冲腔，缓冲腔的体积足够大，以保证当分离腔内的煤层气和返排液进入到缓冲腔后，缓冲腔内的气压变化幅度不大。第三管54包括一S弯部，S弯部位于第三管54的一侧，连通缓冲室56的底面，第三管54的出液端连通返排液收集处理装置7。第四管55的进气端连通缓冲室56的顶部，出气端连通煤层气收集处理装置6，用于将从返排液中溢出的煤层气导入到煤层气收集处理装置6内。煤层气收集处理装置6还通过煤层气管8连通套管1内的环状空间，井下抽出的煤层气也被直接送入到煤层气收集处理装置6内进行统一的收集处理。

煤层气收集处理装置6是用于收集处理从井下采集的煤层气的各种设备的总称，在煤层气排采技术领域中存在被本领域技术人员熟知的现有设备以及技术方案，可以直接加以运用，故不在此赘述。同样的，返排液收集处理装置7 是用于收集处理从井下采集的返排液的各种设备的总称，在煤层气排采技术领域中存在被本领域技术人员熟知的现有设备以及技术方案，可以直接加以运用，也不在此赘述。

第一单向阀57设置于第一管52上，控制返排液仅能单向流入分离腔内。第二单向阀58设置于第三管54上，控制返排液以及从返排液中溢出的煤层气仅能单向流出分离腔。

在进行抽排作业时，在液气混抽泵3的作用下，井下的返排液从油管2向上输送，煤层气从套管1与油管2之间的环状空间向上输送。煤层气输送到底面100之上之后通过煤层气管8进入到煤层气收集处理装置6内进行处理。返排液通过油管2到达底面100之上之后通过第一管52进入到分离腔内。

由于液气混抽泵3向上输送返排液的速率是恒定的，而往复运动机构513 带动活塞512沿竖直方向作往复运动，当活塞512向下移动时，分离腔的体积变大，只需要保证分离腔体积变大的速率大于返排液进入分离腔的速率，就能够在分离腔内形成负压，进而促进返排液中的煤层气溢出，与返排液分离。为了确保煤层气与返排液的分离效果，分离腔体积变大的速率与返排液进入分离腔的速率之差要足够大，使得煤层气与返排液充分的分离。

经过分离之后，在分离腔中下部为返排液，上部为煤层气。当活塞53上运动时，分离腔的体积变小，内部压强增大，先将上部的煤层气通过第二单向阀58挤入到缓冲室56中，经过缓冲室56的缓冲作用，降低煤层气的速度以及压力。同时煤层气收集处理装置6内产生一定的负压，将套管1内的煤层气通过煤层气管吸入，同时还将缓冲室56的煤层气通过第四管55吸入，统一进行收集处理。

当分离腔内煤层气全部进入到缓冲室56中后，活塞512继续向上运动，将返排液继续挤入到缓冲室56中，此时第一单向阀57两侧都是返排液，且分离腔中的返排液具有更大的压力，使得油管2中的返排液暂时无法流入分离室。

第三管54的S弯部起到液封作用，避免缓冲室56内的煤层气进入到返排液收集处理装置7内。同时当缓冲室56内的返排液足够多时，破坏S弯部两侧的压力平衡，使得返排液通过第三管54流入到返排液收集处理装置7内进行处理。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：利用往复运动机构带动活塞在分离室内往复运动，从而改变分离腔的容积大小，当分离腔容积迅速扩大时，内部气压迅速减小，促进返排液中溶解的煤层气溢出，并集中于分离腔上部，返排液位于分离腔下部；当分离腔容积缩小时，由于单向阀的限制作用，煤层气和返排液只能依次通过第二管进入到缓冲腔内，然后分别通过第三管和第四管实现分离，经过液气分离器处理之后的返排液中煤层气含量极低，获得了良好的分离效果，充分回收了返排液中的煤层气。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井上液气分离设备，其特征在于，包括液气分离器、缓冲室、第一管、第二管、第三管、第四管、第一单向阀以及第二单向阀，所述液气分离器包括分离室、活塞以及往复运动机构，所述活塞与所述分离室内壁滑动密封连接并合围形成分离腔，所述往复运动机构与所述活塞传动连接，带动所述活塞在所述分离室内作往复运动，所述缓冲室内形成一缓冲腔，所述第一管的出液端连通所述分离腔，所述第二管的进液端连通所述分离腔、出液端连通所述缓冲腔，所述第三管的进液端连通所述缓冲腔底部，所述第四管的进气端连通所述缓冲腔顶部，所述第一单向阀设置于所述第一管上以控制流体单向流入所述分离腔，所述第二单向阀设置于所述第二管上以控制流体单向流出所述分离腔。

2.根据权利要求1所述的井上液气分离设备，其特征在于，所述分离室的开口朝下，所述往复运动机构带动所述活塞沿竖直方向作往复运动。

3.根据权利要求2所述的井上液气分离设备，其特征在于，所述第一管和所述第二管分别连通所述分离室的顶部。

4.根据权利要求3所述的井上液气分离设备，其特征在于，所述第三管包括连通所述缓冲室底面的S弯部。

5.一种地面煤层气井排采装置，其特征在于，包括套管、油管、液气混抽泵、抽油杆以及权利要求1-4中任意一项所述的井上液气分离设备，所述油管套设于所述套管内，形成一环状空间，所述液气混抽泵的吸水口位于煤层液面以下，出水口连通所述油管，所述抽油杆套设于所述油管内并与所述液气混抽泵的柱塞连接传动，所述第一管连通所述油管。

6.根据权利要求5所述的一种地面煤层气井排采装置，其特征在于，所述地面煤层气井排采装置还包括返排液收集处理装置，所述第三管远离所述缓冲室的一端连通所述返排液收集处理装置。

7.根据权利要求5所述的一种地面煤层气井排采装置，其特征在于，所述地面煤层气井排采装置还包括煤层气收集处理装置，所述第四管远离所述缓冲室的一端连通所述煤层气收集处理装置。

8.根据权利要求7所述的一种地面煤层气井排采装置，其特征在于，所述地面煤层气井排采装置还与所述环状空间连通。

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