一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱制造技术

本发明专利技术公开了一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱，属于煤层气开采领域。该管柱包括：套管、井口装置、油管、封隔器和排水注水设备。本发明专利技术通过套管固定在煤层气井内，井口装置固定在套管的上端，油管设置在套管内，且油管与井口装置固定连接，封隔器设置在第一环形空间内以分隔第一环形空间，排水注水设备由井口装置上的抽油杆过孔伸入油管内部，并与油管之间形成第二环形空间，使用本发明专利技术可在同一口煤层气井里实现采气、排水和注水，避免在煤层气井旁边开发新的注水井，降低煤层气的开采成本，且煤层气储层中排出的煤层气水直接用于向注水层注水，节约水资源。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱
本专利技术涉及煤层气开采领域，特别涉及一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱。
技术介绍
煤层气是近年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料，其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形式附存在煤层中，常通过排水采气法进行开采，并通过注水法对煤层气储层进行改造，提高煤层气产能。目前进行煤层气开采时，通常需要在煤层气井附近布置注水井，通过注水井向煤层气井内注水而对煤层气储层进行改造，煤层气的开采成本较高。
技术实现思路
为了解决现有技术中需要在煤层气井附近布置注水井，煤层气的开采成本较高的问题，本专利技术实施例提供了一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱。所述技术方案如下：一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱，所述管柱包括：套管、井口装置、油管、封隔器和排水注水设备；所述套管设置在煤层气井内并固定在所述煤层气井的井壁上，其侧壁上设有与所述煤层气井内的煤层气储层和注水层对应的液流孔；所述井口装置设置在所述煤层气井井口，与所述套管的上端固定连接，且所述井口装置上设有第一侧向出口、第二侧向出口和抽油杆过孔，所述第一侧向出口处设有第一闸门，所述第二侧向出口处设有第二闸门，所述煤层气储层内的煤层气经所述套管侧壁上的液流孔渗入所述套管内，并由所述套管经所述第二闸门进入地面煤层气采集系统；所述油管设置在所述套管内，与所述套管之间形成第一环形空间，其上端与所述井口装置固定连接，所述油管内部与所述第一侧向出口连通，所述第一环形空间与所述第二侧向出口连通，所述油管的侧壁上设有侧向进液口和出液口，所述侧向进液口的位置低于所述煤层气储层的位置，所述出液口的位置低于所述侧向进液口的位置；所述封隔器固定设置在所述第一环形空间内，以分隔所述第一环形空间，所述封隔器位于所述侧向进液口和所述出液口之间，且位于所述注水层上方；所述排水注水设备由所述抽油杆过孔伸入设置在所述油管内部，与所述油管之间形成第二环形空间；所述第一闸门关闭状态，所述排水注水设备用于从所述侧向进液口处将煤层气水经所述第二环形空间泵送至所述油管位于所述封隔器下方的管段内，并从所述出液口经与所述注水层对应的液流孔注入所述注水层；所述第一闸门打开状态，所述排水注水设备用于封堵所述侧向进液口，以使通过地面注水系统向所述油管内注入的水依次经所述出液口及所述液流孔注入所述注水层。进一步地，所述排水注水设备包括抽油机、抽油杆和抽油泵；所述抽油机设置在地面；所述抽油杆的上端与所述抽油机相连，下端由所述井口装置上的抽油杆过孔伸入所述油管内部，通过所述抽油机带动所述抽油杆上下运动；所述抽油泵为侧向进液长柱塞沉沙泵，所述抽油泵的柱塞上冲程状态，其底阀打开，柱塞上阀副和柱塞下阀副均关闭，位于所述封隔器上方的所述第一环形空间中的煤层气水经所述侧向进液口及所述抽油泵的进泵口进入所述泵筒内部，位于所述柱塞上方的第二环形空间中的煤层气水在所述柱塞的作用下下行，并从所述第二环形空间经所述出液口及与所述注水层对应的液流孔注入所述注水层；所述柱塞下冲程状态，所述抽油泵的底阀关闭，柱塞上阀副和柱塞下阀副均打开，所述泵筒内的煤层气水进入所述柱塞内部，并经所述柱塞进入所述第二环形空间。进一步地，所述管柱还包括：丝堵和单向阀；所述丝堵设置在所述油管底部，用于封堵所述油管；所述单向阀设置在所述油管内部，且位于所述丝堵上方，用于在所述第二环形空间内的压力大于所述第一环形空间中位于所述封隔器下方的空间内的压力时打开，以使所述煤层气水进入所述油管内位于所述封隔器下方的管段内，并经所述出液口及与所述注水层对应的液流孔注入所述注水层，且在所述第二环形空间内的压力小于所述第一环形空间的位于所述封隔器下方的空间内的压力时关闭。具体地，所述单向阀包括：阀座、弹簧和阀球；所述阀座固定在所述油管内部，且位于所述出液口上方，所述弹簧的一端固定在所述丝堵上，所述阀球固定在所述弹簧的另一端，所述阀球在所述弹簧的作用下顶在所述阀座上。进一步地，所述套管的侧壁上与所述煤层气储层对应的液流孔中位于最下方的液流孔比所述侧向进液口高10-15米。具体地，所述套管的侧壁上与所述煤层气储层对应的液流孔中位于最下方的液流孔比所述侧向进液口高10米。进一步地，所述油管包括第一油管和第二油管，所述第一油管固定在所述井口装置上，所述第二油管固定在所述第一油管的下端，所述第二油管的内径大于所述第一油管的直径。具体地，所述井口装置与所述套管之间、所述油管与所述井口装置之间和所述封隔器与所述油管之间均通过螺纹连接。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术通过套管固定在煤层气井内，井口装置固定在套管的上端，油管设置在套管内，且油管与井口装置固定连接，封隔器设置在第一环形空间内以分隔第一环形空间，排水注水设备由井口装置上的抽油杆过孔伸入油管内部，并与油管之间形成第二环形空间，煤层气储层中的煤层气经套管侧壁上的液流孔渗透进入套管内部，并由套管经第二闸门进入地面煤层气采集系统，当煤层气储层需要排水时，关闭第一闸门，通过排水注水设备由侧向进液口处将煤层气水经第二环形空间泵送至油管位于封隔器下方的管段内，并从出液口经与注水层对应的液流孔注入注水层，当煤层气储层不需要排水且注水层需要注水时，打开第一闸门，通过地面注水系统向油管内注水，此时，排水注水设备封堵侧向进液口，以使油管内的水依次经第二环形空间、出液口和与注水层对应的液流孔注入注水层，从而使得可在同一口煤层气井里实现采气、排水和注水，避免在煤层气井旁边开发新的注水井，降低煤层气的开采成本，且煤层气储层中排出的煤层气水直接用于向注水层注水，节约水资源。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的煤层气采气、排水与注水一体化管柱的结构示意图。其中：1套管，2井口装置，21第一侧向出口，22第二侧向出口，23抽油杆过孔，24第一闸门，25第二闸门，3油管，31侧向进液口，32出液口，33第一油管，34第二油管，4封隔器，5排水注水设备，51抽油杆，52抽油泵，521泵筒，522底阀，523柱塞，5231柱塞本体，5232开式阀罩，523柱塞下阀副，525柱塞上阀副，526进泵口，527柱塞出口，528柱塞进口，6第一环形空间，7第二环形空间，8丝堵，9单向阀，91阀座，92弹簧，93阀球，100煤层气储层，200注水层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱，该管柱包括：套管1、井口装置2、油管3、封隔器4和排水注水设备5；套管1设置在煤层气井内并固定在煤层气井的井壁上，其侧壁上设有与煤层气井内的煤层气储层100和注水层200对应的液流孔；井口装置2设置在煤层气井井口，与套管1的上端固定连接，且井口装置2上设有第一侧向出口21、第二侧向出口22和抽油杆过孔23，第一侧向出口21处设有第一闸门24，第二侧向出口22处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱，其特征在于，所述管柱包括：套管、井口装置、油管、封隔器和排水注水设备；所述套管设置在煤层气井内并固定在所述煤层气井的井壁上，其侧壁上设有与所述煤层气井内的煤层气储层和注水层对应的液流孔；所述井口装置设置在所述煤层气井井口，与所述套管的上端固定连接，且所述井口装置上设有第一侧向出口、第二侧向出口和抽油杆过孔，所述第一侧向出口处设有第一闸门，所述第二侧向出口处设有第二闸门，所述煤层气储层内的煤层气经所述套管侧壁上的液流孔渗入所述套管内，并由所述套管经所述第二闸门进入地面煤层气采集系统；所述油管设置在所述套管内，与所述套管之间形成第一环形空间，其上端与所述井口装置固定连接，所述油管内部与所述第一侧向出口连通，所述第一环形空间与所述第二侧向出口连通，所述油管的侧壁上设有侧向进液口和出液口，所述侧向进液口的位置低于所述煤层气储层的位置，所述出液口的位置低于所述侧向进液口的位置；所述封隔器固定设置在所述第一环形空间内，以分隔所述第一环形空间，所述封隔器位于所述侧向进液口和所述出液口之间，且位于所述注水层上方；所述排水注水设备由所述抽油杆过孔伸入所述油管内部，与所述油管之间形成第二环形空间；所述第一闸门关闭状态，所述排水注水设备用于从所述侧向进液口处将煤层气水经所述第二环形空间泵送至所述油管位于所述封隔器下方的管段内，并从所述出液口经与所述注水层对应的液流孔注入所述注水层；所述第一闸门打开状态，所述排水注水设备用于封堵所述侧向进液口，以使通过地面注水系统向所述油管内注入的水依次经所述出液口及所述液流孔注入所述注水层。...

【技术特征摘要】
1.一种煤层气采气、排水与注水一体化管柱，其特征在于，所述管柱包括：套管、井口装置、油管、封隔器和排水注水设备；所述套管设置在煤层气井内并固定在所述煤层气井的井壁上，其侧壁上设有与所述煤层气井内的煤层气储层和注水层对应的液流孔；所述井口装置设置在所述煤层气井井口，与所述套管的上端固定连接，且所述井口装置上设有第一侧向出口、第二侧向出口和抽油杆过孔，所述第一侧向出口处设有第一闸门，所述第二侧向出口处设有第二闸门，所述煤层气储层内的煤层气经所述套管侧壁上的液流孔渗入所述套管内，并由所述套管经所述第二闸门进入地面煤层气采集系统；所述油管设置在所述套管内，与所述套管之间形成第一环形空间，其上端与所述井口装置固定连接，所述油管内部与所述第一侧向出口连通，所述第一环形空间与所述第二侧向出口连通，所述油管的侧壁上设有侧向进液口和出液口，所述侧向进液口的位置低于所述煤层气储层的位置，所述出液口的位置低于所述侧向进液口的位置；所述封隔器固定设置在所述第一环形空间内，以分隔所述第一环形空间，所述封隔器位于所述侧向进液口和所述出液口之间，且位于所述注水层上方；所述排水注水设备由所述抽油杆过孔伸入所述油管内部，与所述油管之间形成第二环形空间；所述第一闸门关闭状态，所述排水注水设备用于从所述侧向进液口处将煤层气水经所述第二环形空间泵送至所述油管位于所述封隔器下方的管段内，并从所述出液口经与所述注水层对应的液流孔注入所述注水层；所述第一闸门打开状态，所述排水注水设备用于封堵所述侧向进液口，以使通过地面注水系统向所述油管内注入的水依次经所述出液口及所述液流孔注入所述注水层。2.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述排水注水设备包括抽油机、抽油杆和抽油泵；所述抽油机设置在地面；所述抽油杆的上端与所述抽油机相连，下端由所述井口装置上的抽油杆过孔伸入所述油管内部，通过所述抽油机带动所述抽油杆上下运动；所述抽油泵为侧向进液长柱塞沉沙泵，所述抽油泵的柱塞上冲程状态，其底阀打开，柱塞上阀副和柱塞下阀副均关闭，位于所述封...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志广，李风涛，闫永维，单桂栋，张子佳，李川，郭群，甘宝安，陈冬，李海霞，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11