[發明專利]葉片式壓力自調節煤層氣采集裝置

有效

• 申請號: 201811220512.3
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109098698B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 陳世達;湯達禎;陶樹
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: E21B43/14
• 分類號: E21B43/14
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

葉片式壓力自調節煤層氣采集裝置，包括垂直設置的外套管，外套管上均勻開設有若干層透氣孔，每層透氣孔均沿外套管的圓周方向均勻布置，外套管內部設置有用于調節上部每一層透氣孔開度的上層煤層氣壓力調節裝置和用于調節下部每一層透氣孔開度的下層煤層氣壓力調節裝置，上層煤層氣壓力調節裝置位于上層煤氣層中，下層煤層氣壓力調節裝置位于下層煤氣層中，上層煤氣層和下層煤氣層之間為一層地層。本發明設計新穎、結構緊湊、通過純機械結構達到煤層氣采集過程中不等壓的煤氣層之間的氣壓調節，從而確保了高壓煤氣層和與相鄰的低壓煤氣層均能正常抽采，實現多層合采高效綠色的開發的目的。

技術領域

本發明屬于煤層氣開采技術領域，具體涉及一種葉片式壓力自調節煤層氣采集裝置。

背景技術

我國煤層氣產業發展已進入規模化生產階段，初步形成了適宜于沁水盆地高階煤煤層氣、鄂爾多斯盆地中階煤煤層氣的勘探開發技術體系，準噶爾盆地、二連盆地和伊蘭盆地低階煤煤層氣也取得了突出的效果。西南地區煤層氣多層合采及我國正在興起的煤系氣綜合勘探開發技術體系正處于探索階段，規模化開發尚未實現。多層能否實現井筒合采，決定了煤系非常管天然氣的開發效率。目前針對多煤層煤層氣及煤系“三氣”形成的共識包括: ①資源豐富，體現在氣源豐富、儲層疊置、多樣化成藏; ② 儲層層系多，多套生儲蓋組合導致多套流體壓力系統共存，煤系內部氣、水分布關系復雜；③ 單一儲層開采過程中，產氣量多偏低，同井筒合采可以提高資源利用效率和開發效果。煤層氣開發的核心是排水降壓解吸的過程，多煤層合采過程中，若疊置含氣系統緊鄰或間距較小，系統之間的動態平衡關系脆弱，易于受到開采擾動而發生系統間干擾，某一個小層的開發，會直接導致其他小層產量的減少，直接表現為一個層產出的氣、水倒灌僅其他層位。對煤系氣合采而言，煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣賦存和開采機理不同，三氣合采增加了一個煤層氣解吸的過程，使得氣體產出過程中影響因素變得更為復雜，生產管控難度大。煤系地層如果存在壓力系統差異，會引起氣水倒灌，煤層產水會引起砂巖、頁巖水淹，難以合采。因此，層間干擾是多煤層共采及煤系三氣合采亟待解決的一個問題，導致其發生的關鍵因素在于儲層之間的壓力系統差異。結合各儲層之間的壓力差異，有序排放各層地層水，控制各個層位的流體壓力及液柱高度，是實現多層合采高效綠色的開發的必要條件。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種可根據不同煤氣層分別進行自動調壓、避免氣水倒灌及層間干擾、方便多煤層共采及煤系三氣合采的葉片式壓力自調節煤層氣采集裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：葉片式壓力自調節煤層氣采集裝置，包括垂直設置的外套管，外套管上均勻開設有若干層透氣孔，每層透氣孔均沿外套管的圓周方向均勻布置，外套管內部設置有用于調節上部每一層透氣孔開度的上層煤層氣壓力調節裝置和用于調節下部每一層透氣孔開度的下層煤層氣壓力調節裝置，上層煤層氣壓力調節裝置位于上層煤氣層中，下層煤層氣壓力調節裝置位于下層煤氣層中，上層煤氣層和下層煤氣層之間為一層地層。

上層煤層氣壓力調節裝置和下層煤層氣壓力調節裝置的構造相同；

上層煤層氣壓力調節裝置包括上十字架和下十字架，上十字架和下十字架的外端均固定連接在外套管內壁，上十字架和下十字架之間的中部固定設置有與外套管同中心線的立柱，立柱內部開設有圓柱孔，立柱上端封堵、下端敞口，立柱的圓柱孔內同軸向設置有拉桿，拉桿下端設置有滑動連接在圓柱孔內的推動活塞，拉桿中部和上部分別設置有一個滑動連接在圓柱孔內的導向通透活塞，導向通透活塞上開設有上下通透的圓孔，圓柱孔內在推動活塞上方盛裝有具有一定壓力的液壓油，立柱下端連接有位于下十字架下方的煤層氣引流管，煤層氣引流管的外端口伸出外套管；立柱外側設置有與每層透氣孔均對應的若干層透氣孔開度調節機構，每層透氣孔開度調節機構的牽拉端均與拉桿連接。

每層透氣孔開度調節機構的構造均相同，每層透氣孔開度調節機構均包括沿外套管周向設置的四組構造相同的葉片板組件；