煤层气井煤粉悬浮剂注入设备制造技术

本发明专利技术涉及一种煤层气井煤粉悬浮剂注入设备，可实现煤层气井产出煤粉的防控。利用排采设备将煤层气井井筒内混有煤粉颗粒的地层水举升至地面并由油管口产出，通过排出水管线将其导入至过滤及存储装置中进行煤粉颗粒过滤并储存；利用水泵将过滤掉95％以上煤粉颗粒的地层水通过管线泵入至配液水箱中；向配液水箱内加入煤粉悬浮剂，配置所需质量浓度的煤粉悬浮剂溶液；再经注液管线，将煤粉悬浮剂溶液以合适的流量沿套管口一次性注入至煤层气井中。本发明专利技术可有效地悬浮煤层气井井筒内和煤储层中的煤粉、降低井下抽水泵卡泵的几率、延长煤层气井检泵周期及实现煤层气井高产稳产。

Pulverized coal suspending agent injection equipment in coal bed gas well

The invention relates to a coal powder suspending agent injection device for coalbed methane wells, which can realize the prevention and control of coal powder production in coalbed methane wells. The formation water mixed with pulverized coal particles in the coal bed gas well is raised to the ground and produced by the tubing mouth. Through the discharge pipe line, the coal powder particles are filtered and stored in the filter and storage device, and the formation water filtered out of more than 95% pulverized coal particles is pumped into the water distribution tank through the pipeline. The coal powder suspension agent is added into the liquid tank, and the quality concentration of the pulverized coal suspension solution is arranged, and then the solution of the pulverized coal suspension is injected into the coalbed gas well by the proper flow rate. The invention can effectively suspend coal powder in well bore and coal reservoir in coal seam gas well, reduce the probability of pumping well pump, prolong the cycle of coal seam gas well pump, and realize high and stable production of coal seam gas well.

【技术实现步骤摘要】
煤层气井煤粉悬浮剂注入设备
本专利技术涉及一种煤层气井煤粉悬浮剂注入工艺和相应设备，属于煤层气井产出煤粉的防控领域。
技术介绍
煤层气赋存于煤储层中，是一种非常规的天然气资源。由于煤储层的胶结性差，抗剪切强度低，其结构极易遭受破坏而产出煤粉，因此，煤层气的生产需要使用排采设备采出煤层气、地层水和煤粉三种产出物。煤粉一方面会堵塞煤储层的天然裂缝以及人工压裂后的支撑剂充填层孔隙，降低煤储层渗透率；另一方面会堵塞抽水泵的吸入口，致使凡尔关闭不严，大幅度降低排采设备功效。此外，煤粉颗粒还会形成黏稠胶状物，进入泵内会造成卡泵；部分煤粉堆积在煤层下部的井筒，会发生埋泵现象。煤储层的性质决定了产出煤粉是不可避免的，而煤粉对煤层气井产能的负面影响是不可逆转的。目前，对于煤粉的防控，还没有找到非常行之有效的方法。煤粉颗粒比重小，比表面积大，加上其润湿性是憎水性的，不易在清水中分散、悬浮，煤粉颗粒之间极易聚集起来造成堵塞。因此，有效地将产生的煤粉通过工作液悬浮并携带出来就显得尤为重要。煤层气井所处的地理环境多为山区，周边的水资源相对匮乏，对于要利用水资源来配成煤粉悬浮剂工作液，若采用罐车工人运水上山的方法，一是会增加人力物力的投入；二是对于人工运输的外来水资源，如果未经处理便注入至煤层气井中，会造成外来水资源与地层水资源的不配伍，可能会生成不溶于水的沉淀，造成更大面积的堵塞；三是对于从煤层气井里排采出来的地层水没有加以回收利用，造成了现成水资源的浪费。针对以上的实际问题，由此提出了一种煤层气井煤粉悬浮剂注入工艺及相应设备。
技术实现思路
本专利技术为解决煤层气井煤粉防控中存在的技术问题而提供一种煤层气井煤粉悬浮剂注入设备，通过该设备可以实现直接利用从煤层气井中排采出来的地层水配置煤粉悬浮剂溶液，并经由套管口注入至煤层气井中，达到改变井筒内及煤储层中煤粉的润湿性，促进煤粉通过排采设备顺利地从井筒中随地层产出液排出的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：由排采设备提供动力，带动抽油杆和管式抽水泵内的活塞在油管内做上下往复运动，使吸入到泵内的混有煤粉颗粒的地层产出液通过油管被举升至地面；地层产出液沿排出水管线有两个去向，一是通过管线导入至过滤及存储装置中，二是通过管线导入至蓄水池中；其中，经过滤后的地层产出液由水泵泵入至配液水箱中，当配液水箱中的液面位置达到最高时，关停水泵，打开取水样阀接取少量溶液并检测煤粉悬浮剂的浓度，依据此浓度值及配液水箱在水位最高时的水体积，计算出所需添加的煤粉悬浮剂的质量，通过加药剂口投入至配液水管中，开启搅拌器，待悬浮剂完全溶解并分布均匀后，通过注液管线，以一定的流量注入至煤层气井中，使其与井液融合，在扩散作用下渗透至井筒与煤储层中；井液再由排采设备举升至井口，由此可形成一个循环式的煤粉悬浮剂注入工艺流程。为了实现上述技术方案，所提出的煤层气井煤粉悬浮剂注入设备主要由排采设备、注液管线、排出水管线、过滤及存储装置、水泵、注液流量计、配液水箱、搅拌器及蓄水池组成；各地面管线的尺寸选用1.5吋或2吋；过滤及存储装置整体是一长方体，其顶部连接有两条管线，其上半部分是一侧面为开口面的煤粉过滤装置，与开口面相邻的两内侧面间安装有若干层的条形支架用以铺设煤粉颗粒过滤筛网，过滤筛网的层数和各层筛网的目数是根据产出煤粉的粒径差异来设置的，筛网层数设置在6～10层，筛网的目数自上而下设置在20～400目之间，20目的筛网在最上层，400目的在最下层，并且各层筛网目数的间隔相对均匀；当筛网上的煤粉颗粒较多时，可直接通过开口面取出支架上的筛网进行清理；经过滤后的地层产出液则存储于装置的下半部分空间内。排采设备是目前煤层气田现场最普遍使用的由抽油机-抽油杆-管式抽水泵组成的三抽系统。通过详尽地设计和分析，所设计的过滤及存储装置的长宽高尺寸分别为1.5m×1.5m×1.8m，煤粉过滤装置内筛网总层数的高度在0.8米以内，下方存储过滤液的最高水位为1m；配液水箱的长宽高尺寸分别为1.5m×1.5m×1.2m，最高水位为1m；蓄水池的长宽高尺寸分别为：1.5m×1.5m×1m。本专利技术的优点及积极效果是：提供了一种解决煤层气井煤粉防控的技术措施及工艺。本工艺流程不仅精简，而且便于控制和管理。按照以上的技术方案，可以实现将煤粉悬浮剂循环式的注入到煤层气井中，有效地解决煤粉产出而影响煤层气井正常生产的症结。而且该方案可以实现直接利用从煤层气井中排采出来的地层水作为配置煤粉悬浮剂溶液的水源，一方面节省了人力物力，避免了外来水资源的引用；另一方面做到了对现成水资源的合理回收利用，毋须考虑配伍性的问题。附图说明图1为本专利技术的基本结构示意图。图2为本专利技术过滤及存储装置11的俯视示意图。图3为本专利技术过滤及存储装置11的侧视立体示意图。图中，1-排采设备；2-产气集输管线；3-煤层气井套管；4-抽油杆；5-油管；6-管式抽水泵；7-煤储层；8-油套环空；9-注液管线；10-排出水管线；11-过滤及存储装置；12-排液控制阀①；13-过滤液水位；14-煤粉过滤装置；15-水泵①；16-注液流量计；17-注液控制阀；18-配液水箱；19-排液控制阀②；20-加药剂口；21-配液水位；22-搅拌器；23-溢流控制阀；24-蓄水池防雨罩；25-取水样阀；26-蓄水池；27-水泵②；28-补液控制阀。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的内容、特点及功效，结合附图对本专利技术做详细说明如下：本专利技术提供的煤层气井煤粉悬浮剂注入设备保有原始煤层气井地层产出液和产出气的产出方式和通道。煤储层7中解吸的煤层气通过油套环空8经产气集输管线2输送至集气站。由排采设备1提供动力，带动抽油杆4和管式抽水泵6内的活塞在油管5中做上下往复运动，使吸入到泵内的混有煤粉颗粒的地层产出液通过油管5被举升至地面，并沿排出水管线10产出。当过滤及存储装置11中的过滤液水位13很低或几乎为零时，关闭排液控制阀②19，开启排液控制阀①12，将地层产出液导入至过滤及存储装置11中，经煤粉过滤装置14过滤，除去95％以上的煤粉颗粒后，在过滤及存储装置11的下半部分空间内储存起来；当过滤液水位13达到最高时，关闭排液控制阀①12并开启排液控制阀②19，地层产出液将导入至蓄水池26中。经过滤后的地层产出液通过管线由水泵①15泵入至配液水箱18中，配液水箱18左侧的溢流控制阀23保持常开，以控制配液水箱18的最高水位在配液水位21处，而溢流出的液体则通过管线导入至蓄水池26中。当配液水箱18中的水位达到最高时，关停水泵①15，计算出此时配液水箱18中液体的体积；打开取水样阀25用烧杯接取少量溶液，检测煤粉悬浮剂的浓度，根据上述液体体积和浓度值计算出所需添加的煤粉悬浮剂的质量，通过加药剂口20投入至配液水箱18中，开启搅拌器22使煤粉悬浮剂在水中快速溶解直至分布均匀。缓慢打开注液控制阀17，依据注液流量计16的计量，调节至合适的流量，将煤粉悬浮剂溶液通过与套管口相连的注液管线9，注入至煤层气井中并与井液融合，使煤粉悬浮剂扩散到井筒与煤储层7中。井液再由排采设备1举升到地面，形成一个循环。在上面所述的过滤及存储装置11其俯视图和侧视立体图分别如附图2、3所示。当配液水箱18中的溶液全部注完时，开启水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层气井煤粉悬浮剂注入设备，主要包括排采设备1、注液管线9、排出水管线10、过滤及存储装置11、水泵15和17、注液流量计16、配液水箱18、搅拌器22及蓄水池26，其特征在于：排出水管线10的一端与煤层气井油管口相连，另一端分别经过排液控制阀①12和排液控制阀②19导向了过滤及存储装置11的顶部及蓄水池26中，过滤及存储装置11左侧靠近底部有管线与水泵①15的吸入口相连，水泵①15的排出口由管线与配液水箱18右侧靠近顶端处相连，配液水箱18左侧靠近顶端和底端处分别连接有溢流控制阀23及取水样阀25，顶部靠近中间固定有一搅拌器22并延伸至水箱内部，顶部靠近右侧有一加药剂口20，右侧靠近底端处连接有注液管线9的一端，另一端依次安装有注液控制阀17及注液流量计16并与煤层气井套管口相连，由此可形成一个煤粉悬浮剂注入的通路。

【技术特征摘要】
1.一种煤层气井煤粉悬浮剂注入设备，主要包括排采设备1、注液管线9、排出水管线10、过滤及存储装置11、水泵15和17、注液流量计16、配液水箱18、搅拌器22及蓄水池26，其特征在于：排出水管线10的一端与煤层气井油管口相连，另一端分别经过排液控制阀①12和排液控制阀②19导向了过滤及存储装置11的顶部及蓄水池26中，过滤及存储装置11左侧靠近底部有管线与水泵①15的吸入口相连，水泵①15的排出口由管线与配液水箱18右侧靠近顶端处相连，配液水箱18左侧靠近顶端和底端处分别连接有溢流控制阀23及取水样阀25，顶部靠近中间固定有一搅拌器22并延伸至水箱内部，顶部靠近右侧有一加药剂口20，右侧靠近底端处连接有注液管线9的一端，另一端依次安装有注液控制阀17及注液流量计16并与煤层气井套管口相连，由此可形成一个煤粉悬浮剂注入的通路。2.根据权利要求1所述的煤层气井煤粉悬浮剂注入设备，其特征在于：排采设备1是目前煤层气田现场最普遍使用的由抽油机-抽油杆4-管式抽水泵6组成的三抽系统。3.根据权利要求1所述的煤层气井煤粉悬浮剂注入设备，其特征在于：过滤及存储装置11整体是一长方体，其顶部连接有两条管线，一条是受排液控制阀①12控制的排出液导入管线，另一条是受补液控制阀28控制的蓄水池存储液导入管线，并且两条管线的出水口正对下方的煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张遂安，梁涛，王飞，宋丽娜，夏利满，李婷，杜瑶，赵亚东，张彪，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11