煤层气直井双层分压合采方法及其装置制造方法及图纸

技术编号:15066507 阅读:217 留言:0更新日期:2017-04-06 13:55
本发明专利技术涉及一种煤层气直井双层分压合采方法及其装置,该方法是在井内设置一个管道,管道中有三个彼此隔离的通道:第一通道、第二通道和第三通道,将第一通道和第二通道的侧壁分别与两个煤层连通,实现两个煤层的气分别通过第一通道和第二通道排至井口,两个煤层的液体分别流到第一通道和第二通道底部,在井中实现气液分离;在第一通道和第二通道之间,以及第二通道与第三通道之间设置单向阀,避免在井底形成积液同时又同时将两个煤层的液体共同抽出井外。本发明专利技术利用单井分别对上、下煤层产出的气、水进行同采同抽,在井底就进行了气液分离,实现了“气走气路,水走水路”,分隔了两套煤层的压力系统,减小了开发中的层间干扰,有效提高了产气量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤层气开采领域,尤其涉及一种煤层气直井双层分压合采方法及其装置
技术介绍
沁水盆地是我国主要的煤层气研究区和开发区,发育有3#和15#两套可采煤层。15#煤层及其围岩含大量地层水,并且储层稳定性欠佳,在开采中易产生大量煤粉,而3#煤层具有较有利的水文地质条件[1],因此,15#煤层尚未进行大规模工业生产,现有的生产井网主要针对3#煤层进行部署。为达到“十二五”规划的煤层气产量目标,要求在现有生产井网的基础上,逐渐实现3#和15#煤层的共同开发。
技术实现思路
采用常规双层合采方式对3#煤层和15#煤层同时进行开发,能最大限度利用现有井网,节约开发成本,但由于两套煤层压力系统、水文地质条件和储层物性的差异,容易产生层间干扰,影响开发效果。采用两套井网对3#煤层和15#煤层进行分层开采,能够减小层间干扰,但将导致生产井数和开发成本的增加。沁水盆地南部水文地质条件对排采的影响沁水盆地南部二叠系山西组3#煤层和石炭系太原组15#煤层间相距约71.01~97.36m。3#煤层以上数米虽发育有砂岩裂隙含水层,但3#煤层顶板含水性较弱,裂隙不发育,对地层水有较好的封隔作用。因此,3#煤层的开发具有较有利的水文地质条件。相反,15#煤层的直接顶板K2灰岩层是区内太原组含水层系中的主要含水层,在开发过程中,地层水可沿渗透性较好的区域向煤层渗流。15#煤层底板以下5~60m发育有含裂隙岩溶的承压含水层。该含水层水头标高一般高于15#煤层底板标高,在裂隙和断层发育带,地层水可沿断裂或构造裂隙上窜至煤层,上述因素极大地增加了15#煤层排水降压的难度。二者水文地质条件的差异,使得15#煤层的排水难度远大于3#煤层,15#煤层产水量更多,排水时间更长,产气量更少。在合采时,应当尽量避免3#煤层产出的地层水经由井筒流至15#煤层,与15#煤层产出水一起在井筒中形成积液,封堵15#煤层的排水及产气通道,导致15#煤层压力下降缓慢,煤层气难以解吸;同时,3#煤层产出的地层水无法及时排出地层,也不利于3#煤层排水降压的进行和煤层气的产出。本专利技术旨在提供一种煤层气直井双层分压合采方法及其装置,利用单井就可对上、下煤层进行同采同抽。为达到上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:一种煤层气直井双层分压合采方法,在井内设置一个管道,管道中有三个彼此隔离的通道:第一通道、第二通道和第三通道,将第一通道和第二通道的侧壁分别与两个煤层连通,实现两个煤层的气分别通过第一通道和第二通道排至井口,两个煤层的液体分别流到第一通道和第二通道底部,在井中实现气液分离;在第一通道和第二通道之间,以及第二通道与第三通道之间设置单向阀,第一通道和第二通道之间的单向阀出口朝向第二通道,避免第二通道的液体进入第一通道形成积液又同时将两个煤层的液体共同排至第三通道,第二通道与第三通道之间的单向阀出口朝向第三通道,避免第三通道的液体进入第二通又同时通过第三通道将两个煤层的液体共同抽出井外。优选的,所述第二通道与上煤层连通,第一通道与下煤层连通。避免了上煤层产出的地层水经由井筒流至下煤层,与下煤层产出的水一起在井筒中形成积液,封堵下煤层的排水及产气通道,导致下煤层压力下降缓慢,煤层气难以解吸;同时,上煤层产出的地层水能及时排出地层,有利于上煤层排水降压的进行和煤层气的产出。优选的,所述管道为生产套管,所述第一通道、第二通道和第三通道是通过在生产套管内设置悬挂套管、在悬挂套管内设置油管实现的,即生产套管与悬挂套管之间的环空构成第一通道,悬挂套管与油管之间的环空构成第二通道,油管为第三通道。优选的,将两个煤层的液体共同抽出井外是通过在第三通道内设置抽油杆,以及在抽油杆底部设置与第三通道内壁适配的柱塞实现的,所述柱塞内部设有排水通道,在排水通道上设有只允许液体从下往上流的单向阀。驱动抽油杆向上运动,第一通道的液体经过单向阀进入第二通道底部,第二通道的液体经过单向阀进入第三通道,驱动抽油杆向下运动:第三通道内的水经由柱塞的单向阀进入柱塞上部,并随着抽油杆的上升被不断排出井口。进一步的,所述第二通道与其中一个煤层的连通,是通过在第二通道的侧壁上设置连通装置实现的。进一步的,所述连通装置包括中空的环形装置和连通管,所述第二通道通过环形装置的内部与其中一层的通油孔连通;所述环形装置的侧壁与第一通道配合密封,将第一通道隔离为上下两部分,在环形装置上设置一圈连通管将第一通道的上下两部分连通。一种用于煤层气直井双层分压合采的装置,包括双层分压合采采气管柱,所述双层分压合采采气管柱包括生产套管、设置在生产套管内的悬挂套管、设置在悬挂套管内的油管,设置在油管内的抽油杆,以及设置在抽油杆底部的柱塞,所述柱塞外壁与油管内壁适配,所述悬挂套管底部与生产套管底部之间、悬挂套管底部与油管底部之间均有间隙,生产套管的侧壁在上、下煤层处均设有通油孔;所述悬挂套管与油管之间的环空通过连通装置与其中一个煤层的通油孔连通,所述其中一个煤层的通油孔与悬挂套管与生产套管之间的环空不连通,所述连通装置不封堵生产套管与悬挂套管之间的环空;所述柱塞内部设有排水通道,所述排水通道上设有游离阀,所述油管和悬挂套管的底部均设有排水口,所述排水口上分别设有固定阀A和固定阀B,所述游动阀、固定阀A和固定阀B均为单向阀,游动阀、固定阀A和固定阀B的出水方向均朝上。驱动抽油杆上下往复运动,抽油杆向上运动:下煤层产出的水沿生产套管与悬挂套管的环空流到生产套管底部,再先后流经固定阀B和固定阀A进入油管;上煤层产出的水沿悬挂套管与油管的环空流到悬挂套管底部,经由固定阀A进入油管;抽油杆向下运动:油管内的水经由游动阀进入柱塞上部,并随着抽油杆的上升被不断排出井口;上煤层和下煤层产出的煤层气,分别从悬挂套管与油管的环空以及生产套管与悬挂套管的环空排至井口。优选的,所述连通装置包括中空的环形装置和连通管,所述悬挂套管与油管之间的环空通过环形装置的内部与其中一层的通油孔连通,所述环形装置与生产套管与悬挂套管将之间的环空配合密封,将将生产套管与悬挂套管之间的环空分为上下隔离的两部分,所述连通管贯穿所述连通装置的顶面和底面将生产套管与悬挂套管上下两部分的环空连通。优选的,所述悬挂套管与油管之间的环空与上煤层的通油孔连通。进一步的,所述连通管沿环形装置均布设有本文档来自技高网...
煤层气直井双层分压合采方法及其装置

【技术保护点】
一种煤层气直井双层分压合采方法,其特征在于:在井内设置一个管道,管道中有三个彼此隔离的通道:第一通道、第二通道和第三通道,将第一通道和第二通道的侧壁分别与两个煤层连通,实现两个煤层的气分别通过第一通道和第二通道排至井口,两个煤层的液体分别流到第一通道和第二通道底部,在井中实现气液分离;在第一通道和第二通道之间,以及第二通道与第三通道之间设置单向阀,第一通道和第二通道之间的单向阀出口朝向第二通道,第二通道与第三通道之间的单向阀出口朝向第三通道。

【技术特征摘要】
1.一种煤层气直井双层分压合采方法,其特征在于:在井内设置
一个管道,管道中有三个彼此隔离的通道:第一通道、第二通道和第
三通道,将第一通道和第二通道的侧壁分别与两个煤层连通,实现两
个煤层的气分别通过第一通道和第二通道排至井口,两个煤层的液体
分别流到第一通道和第二通道底部,在井中实现气液分离;在第一通
道和第二通道之间,以及第二通道与第三通道之间设置单向阀,第一
通道和第二通道之间的单向阀出口朝向第二通道,第二通道与第三通
道之间的单向阀出口朝向第三通道。
2.如权利要求1所述的煤层气直井双层分压合采方法,其特征在
于:所述第二通道与上煤层连通,第一通道与下煤层连通。
3.如权利要求1所述的煤层气直井双层分压合采方法,其特征在
于:所述管道为生产套管(1),所述第一通道、第二通道和第三通道
是通过在生产套管(1)内设置悬挂套管(2)、在悬挂套管(2)内设
置油管(3)实现的,即生产套管(1)与悬挂套管(2)之间的环空
构成第一通道,悬挂套管(2)与油管(3)之间的环空构成第二通道,
油管(3)为第三通道。
4.如权利要求1或3所述的煤层气直井双层分压合采方法,其特
征在于:将两个煤层的液体共同抽出井外是通过在第三通道内设置抽
油杆(4),以及在抽油杆(4)底部设置与第三通道内壁适配的柱塞
(6)实现的,所述柱塞(6)内部设有排水通道,在排水通道上设有
出口朝上的单向阀。
5.如权利要求1或3所述的煤层气直井双层分压合采方法,其特
征在于:所述第二通道与其中一个煤层的连通,是通过在第二通道的
侧壁上设置连通装置(10)实现的。
6.如权利要求5所述的煤层气直井双层分压合采方法,其特征在
于:所述连通装置(10)包括中空的环形装置和连通管(5),所述第
二通道通过环形装置的内部与其中一层的通油孔连通;所述环形装置
的侧壁与第一通道配合密封,将第一通道隔离为上下两部分,在环形
装置上设置一圈连通管(5)将第一...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭小龙莫非王铭伟吴建光孙晗森张平吴翔
申请(专利权)人:西南石油大学中联煤层气有限责任公司
类型:发明
国别省市:四川;51

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