[實用新型]一種自動間歇煤層氣排水產氣裝置

有效

• 申請號: 201520364136.0
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN204663500U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 王玉
• 申請（專利權）人: 王玉
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F04B47/02;F04B53/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于煤層氣開發設備技術領域，尤其涉及一種自動間歇煤層氣排水產氣裝置。

背景技術

煤層氣是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產資源，屬非常規天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈優質能源和化工原料。煤層氣俗稱“瓦斯”，熱值是通用煤的2-5倍，1m³純煤層氣的熱值相當于1.13kg汽油、1.21kg標準煤，其熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料。煤層氣空氣濃度達到5％-16％時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態環境破壞性極強。因此，在采煤之前預先對煤層氣進行開采，不僅能夠將煤礦瓦斯爆炸率降低70％到85％，而且能夠得到潔凈能源、產生巨大的經濟效益。

要將煤層氣開采到地面得到充分利用，典型的排采理論為：必須通過排水降壓的手段降低儲層壓力進行煤層氣開采，產出的過程是一個復雜的降壓-解析-擴散-滲流的過程。

在煤層氣的開采過程中，確保煤層中的承壓水穩步排出是煤層氣井單井實現量產的重要保證，而煤層中承壓水的排出直接反映在煤層氣井套管液面的波動上。

目前大多數煤層氣井參照石油開采設備而采用了游梁式抽水機進行排水的方案，游梁式抽水機主要由驢頭、游梁、連桿、曲柄連桿機構、減速箱、動力設備和輔助設備等部分組成。工作時，動力設備輸出的動力經變速箱和曲柄連桿機構變成驢頭的上下運動，驢頭經抽水桿帶動井下抽水泵的柱塞上下運動，從而不斷地把井中的水抽出井筒并排放掉。

然而，由于游梁式抽水機存在沖程沖次上的限制以及能源浪費大、設備不配套、空抽、檢泵周期短等諸多問題，嚴重影響了煤層氣井的正常排采，直接降低了煤層氣的投資效益，故成為了煤層氣商業化、規模開發的瓶頸。

與石油開采中的連續工作模式不同，煤層氣井中的承壓水進行連續外排是不必要的，承壓水的壓力需要保持供煤層氣解析的動態平衡狀態，上述平衡狀態的維持在間歇式排水的模式下即可滿足，因此采用具備間歇式工作模式的提撈式抽水設備取代傳統游梁式抽水機成為了發展趨勢。

中國實用新型專利201420164701.4的說明書中公開了這樣一種自動間歇煤層氣排水產氣裝置，結構上包括安裝在井內的套管，在套管內安裝有泵筒，泵筒的頂部和底部分別通過上變扣和下變扣與油管螺紋連接，在下變扣下部的油管上依次連接有凡爾、篩管和絲堵，在泵筒內安裝有抽吸裝置，抽吸裝置包括與泵筒間隙配合的彈性活塞，彈性活塞通過柔性桿與帶動柔性桿上下運行的往復驅動裝置固定相連。通過往復驅動裝置間歇式帶動柔性桿卷放，進而帶動抽吸裝置的彈性活塞升降，將煤層氣井的承壓水抽取外排。

由于是直接將間歇提撈式抽油裝置直接應用到煤層氣的開發過程中，因此上述自動間歇煤層氣排水產氣裝置存在如下的技術特點：

(1)柔性桿采用圓形截面的桿體，即鋼絲繩外包橡膠層，在井上部分的地面平臺上設置密封裝置以保證柔性桿滑動時密封的可靠性；

(2)彈性活塞采用脹封式活塞，具體結構參見附圖4；包括頂部帶有連接頭15的連接柱16，連接柱16的內端設有錐形部17，在錐形部17的中心固接有中心桿22，在中心桿22的外壁上開設有多個軸向延伸的凹槽23、在中心桿22的另一端設有螺紋部24、在中心桿22的桿體上依次套設有第一連接套19、膨脹套20和第二連接套21，三者采用螺紋連接的方式形成一個整體，在第一連接套19和第二連接套21兩者的外端均設有錐形槽18。

上述結構的彈性活塞裝置其工作過程為：當往復驅動裝置間歇式帶動柔性桿卷放，進而帶動抽吸裝置的彈性活塞上升時，第一連接套19、膨脹套20和第二連接套21三者形成的整體向連接柱16移動，通過錐形部17與錐形槽18的配合將凹槽23在軸向方向截斷，上方承壓水的下泄通路被阻斷，彈性活塞繼續上升時，泵筒13內的水壓升高、膨脹套20膨脹而外徑增大直至與泵筒13內壁擠壓密封配合，進一步阻斷上方承壓水的下泄通路，彈性活塞繼續上行時，將上方的承壓水抽出、經由地面平臺5的閥門4和管道排出。當彈性活塞下降時，第一連接套19、膨脹套20和第二連接套21三者形成的整體向中心桿22的另一端移動，將凹槽23打開，下方的承壓水可以沿凹槽23上升到彈性活塞上方，如此循環往復間歇動作，不斷將承壓水排出煤層氣井之外。