[發(fā)明專利]一種多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置及排采方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811240197.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109458161A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳財芳;房孝杰;劉寧寧;蔣秀明;張莎莎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12;E21B47/00;E21B33/12;E21B34/06
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 胡定華

1.一種多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置，包括內(nèi)套管（8）和外套管（7），所述內(nèi)套管（8）套設(shè)在外套管（7）內(nèi)部，所述外套管（7）貫穿多個獨立含氣系統(tǒng)，其特征在于：所述內(nèi)套管（8）內(nèi)部設(shè)置有油管（6），油管（6）內(nèi)部設(shè)置有抽油桿（5），所述抽油桿（5）的底端連接管式泵（13），所述管式泵（13）底部設(shè)有沉砂管（15），所述沉砂管（15）上方還設(shè)有篩管（14）；

所述內(nèi)套管（8）與外套管（7）之間設(shè)有封隔器一（11）和封隔器二（12），所述封隔器一（11）設(shè)置在除最下側(cè)兩獨立含氣系統(tǒng)外各獨立含氣系統(tǒng)底端對應(yīng)的內(nèi)套管（8）外側(cè)，所述封隔器二（12）設(shè)置在自下而上倒數(shù)第二個獨立含氣系統(tǒng)底端對應(yīng)的內(nèi)套管（8）外側(cè)；

所述內(nèi)套管（8）內(nèi)管壁還固定設(shè)有壓力計電纜（1）和環(huán)形限流閥電纜（2），所述壓力計電纜（1）底端連接壓力計（16），壓力計（16）固定安裝在內(nèi)套管（8）內(nèi)壁底端，所述環(huán)形限流閥電纜（2）底端連接各獨立含氣系統(tǒng)的環(huán)形限流閥（9）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置，其特征在于：所述內(nèi)套管（8）外壁環(huán)剝?nèi)舾砂氕h(huán)形開口，并且在半環(huán)形開口外側(cè)加裝環(huán)形限流閥（9），所述環(huán)形限流閥（9）的高度和直徑均大于半環(huán)形開口的高度和直徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置，其特征在于：所述環(huán)形限流閥（9）由限流閥（17）和牽引器（18）組成，環(huán)形限流閥（9）的開口大小由限流閥（17）一側(cè)的牽引器（18）牽引控制，環(huán)形限流閥電纜（2）穿過內(nèi)套管（8）壁與牽引器（18）相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置，其特征在于：所述排采裝置還包括測量獨立含氣系統(tǒng)產(chǎn)氣量的氣體流量計（3）和用以固定內(nèi)套管的扶正器（4），所述氣體流量計（3）固定安裝在井口，所述扶正器（4）設(shè)置在內(nèi)套管（8）與外套管（7）之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置，其特征在于：所述封隔器一（11）縱向設(shè)置有產(chǎn)氣輔助通道（19）和內(nèi)套管通道（20），所述內(nèi)套管通道（20）位于封隔器一（11）中部，所述產(chǎn)氣輔助通道（19）與內(nèi)套管通道（20）相切，并且產(chǎn)氣輔助通道（19）直徑小于內(nèi)套管通道（20），所述內(nèi)套管（8）穿過內(nèi)套管通道（20）與外套管（7）相固定；所述封隔器二（12）用于阻隔最底端獨立含氣系統(tǒng)與其上相鄰的獨立含氣系統(tǒng)，使各獨立含氣系統(tǒng)相對獨立，并且封隔器二（12）縱向設(shè)置有用以穿過內(nèi)套管（8）的內(nèi)套管通道（20）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置，其特征在于：所述排采裝置還包括若干產(chǎn)氣輔助管（10），所述產(chǎn)氣輔助管（10）穿過產(chǎn)氣輔助通道（19），并且產(chǎn)氣輔助管（10）的上端與氣體流量計（3）相連接，下端分別與其對應(yīng)的獨立含氣系統(tǒng)相通，所述產(chǎn)氣輔助管（10）還可以用于觀察調(diào)節(jié)各獨立含氣系統(tǒng)的動液面。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多煤層獨立含氣系統(tǒng)控壓單泵排采裝置，其特征在于：所述產(chǎn)氣輔助管（10）下端分別與除最頂端獨立含氣系統(tǒng)和最底端獨立含氣系統(tǒng)外的各獨立含氣系統(tǒng)相通。

8.一種多層獨立含氣系統(tǒng)煤層氣分系統(tǒng)控壓單泵排采方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟一：依據(jù)滲流力學(xué)原理，并結(jié)合煤層氣開發(fā)實驗和數(shù)值模擬技術(shù)，對煤儲層壓力的傳播規(guī)律進(jìn)行預(yù)測，作為調(diào)節(jié)環(huán)形限流閥出水量的依據(jù)；

步驟二：根據(jù)目標(biāo)區(qū)單一煤層含氣性和儲層壓力在層位上的分布規(guī)律，將目標(biāo)區(qū)煤層群分為幾個獨立含氣系統(tǒng)，依據(jù)對獨立含氣系統(tǒng)的劃分，在除最下側(cè)兩獨立含氣系統(tǒng)外各獨立含氣系統(tǒng)底端內(nèi)套管的外側(cè)安裝封隔器一，在自下而上倒數(shù)第二個獨立含氣系統(tǒng)底端內(nèi)套管的外側(cè)安裝封隔器二，將封隔器一上的產(chǎn)氣輔助通道與產(chǎn)氣輔助管相連，將壓力計電纜與壓力計相連，并將壓力計固定在內(nèi)套管內(nèi)壁的底部，對壓力計以及壓力計與壓力計電纜連接段進(jìn)行密封處理；

步驟三：依據(jù)獨立含氣系統(tǒng)劃分結(jié)果及各含氣系統(tǒng)儲層特征，結(jié)合前期數(shù)值模擬結(jié)果，在各含氣系統(tǒng)達(dá)到最大產(chǎn)氣能力時對應(yīng)的液柱高度處開半環(huán)形口，并預(yù)留受力段，在半環(huán)形口外側(cè)安裝環(huán)形限流閥，將環(huán)形限流閥電纜穿過內(nèi)套管管壁與環(huán)形限流閥牽引器相連，并對環(huán)形限流閥以及環(huán)形限流閥電纜連接段進(jìn)行密封處理；

步驟四：將固定有環(huán)形限流閥和壓力計的內(nèi)套管、封隔器一、封隔器二、產(chǎn)氣輔助管、壓力計電纜、環(huán)形限流閥電纜下入到設(shè)計深度，坐封封隔器一和封隔器二，使內(nèi)外套管之間形成對應(yīng)于各獨立含氣系統(tǒng)的獨立空間；

步驟五：安裝井口，開始抽采，在抽采過程中，依據(jù)各獨立含氣系統(tǒng)儲層特征和前期模擬結(jié)果，制定環(huán)形限流閥出水量計劃，調(diào)整各環(huán)形限流閥的開口大小，控制各含氣系統(tǒng)流入泵口處的水量，實時監(jiān)測壓力計讀數(shù)和氣體流量計讀數(shù)，保證壓力計數(shù)值平穩(wěn)下降，減小對儲層的傷害，并使壓降漏斗盡可能擴展，將氣體流量計讀數(shù)與前期模擬結(jié)果進(jìn)行對比，并進(jìn)行反演，作為調(diào)整環(huán)形限流閥流量的依據(jù)；

步驟六：排采后期，煤層產(chǎn)液量降低，減小沖次，降低動液面下降速度，當(dāng)各獨立含氣系統(tǒng)達(dá)到其最大產(chǎn)氣能力后，動液面降到半環(huán)形開口的頂界，保證煤層不暴露。