[发明专利]一种自动间歇煤层气排水产气方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于煤层气井排水设备及操作方法。

背景技术

煤层气俗称瓦斯，是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规的天然气，这种天然气大部分(70%-90%)以吸附状态赋存在煤岩基质中，少量成游离状态存在于煤的割理和其它孔隙、裂隙中，还有少许溶解在煤层水中。

煤层气一是种新型洁净能源和优质化工原料，要将煤层气开采到地面得到充分利用，必须通过排水降压的手段降低储层压力进行煤层气开采，它的产出是一个复杂的降压—解吸—扩散—渗流的过程。

在煤层气的开采过程中，确保煤层中的承压水稳步排出是煤层气井单井实现大产量的最重要保证，而煤层中承压水的排出直接反映在煤层气井套管液面的波动上。

目前大多数煤层气井采用的游梁式抽油机排水方案，主要由驴头—游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。工作时，电动机的传动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。游梁式抽油机的平衡方式主要分为：

1.游梁平衡：在游梁的尾部装设一定重量的平衡板、这是一种简单的平衡方式、适用于3吨以下的轻型抽油机。

2.曲柄平衡：这是一种在油田上常用的平衡方式。顾名思义是将平衡块装在曲柄上，适用于重型抽油机。这种平衡方式减少了游梁平衡引起的抽油机摆动、调整比较方便、但是，曲柄上有很大的负荷和离心力。

3.复合平衡：在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡。特点：小范围调整时、可以调整游梁平衡：大范围调整时，则调整曲柄平衡。这种平衡方式适用于中深井。

4.气动平衡：利用气体的可压缩性来储存和释放能量达到平衡的目的，可用于10吨以上重型抽油机。这种平衡方式减少了抽油机的动负荷及震动，但其装置精度要求高，加工复杂。

因为游梁式抽油机冲程冲次上的限制，存在严重的能源浪费大、设备不配套、空抽、检泵周期短等诸多问题，严重影响了煤层气井的正常排采，直接降低了煤层气的投资效益，成为了煤层气商业化、规模开发的瓶颈。

专利号为200610082125.9，发明名称为一种自动间歇井口抽油方法及其装置的中国专利公开的装置主要由井上和井下两部分组成。当智能提捞式抽油机工作时，制动器松开，电机反转，在加重杆的作用下，井下抽油器带着柔性杆匀速下行。当井下活塞到达液面时，地面控制系统根据井下液位传感器检测到的柔性杆负荷变化，判断井下活塞是否已到达液面，并将液位传感器所检测活塞当前距离设定为井下液面深度，地面控制系统根据用户设置的遇液下行距离，并且在不超出用户设定的下行停车距离的前提下，控制井下活塞继续下行至指定深度，电机停止，刹车制动，井下活塞停留在该位置，此时，制动器松开，电机正转，活塞在柔性杆的带动下上行抽水，当井下活塞上行至已设定的上行深度时，控制系统控制电机停止，制动器制动，完成一次抽水。地面控制系统自动根据液面恢复速度确定抽水的间歇时间，待液面恢复到一定程度后，控制系统便控制活塞下行，开始下一个工作循环。该结构虽然可以实现排水，但是存在单次提捞量过大，促使套管液面波动剧烈，造成煤层气不能充分从煤层中解析，甚至是不能解析。与油井开采相比，排采的液体性质发生变化，水不能在抽吸的过程中形成具有润滑作用的油膜来保护胶筒与油管内壁的摩擦，胶筒有效工作时间过短严重影响正常的排采。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种可以节电、排采高效并且开采成本低的一种自动间歇煤层气排水产气装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一种自动间歇煤层气排水产气方法，它包括以下步骤：

（1）往复驱动装置正转带动柔性杆以及弹性活塞在泵筒内下行，此时凡尔的凡尔球坐落在凡尔球座上，凡尔闭合使依次通过套管、筛管和凡尔进入油管和泵筒内的水封闭在油管内；

（2）当弹性活塞到达下变扣上时，往复驱动装置停止，然后往复驱动装置反转带动柔性杆，柔性杆带动弹性活塞上行将泵筒内的水推出，此时弹性活塞与凡尔间形成真空，由于水压的作用凡尔球被水冲起，水由地层通过套管射孔进入套管，再通过筛管和凡尔进入油管内；

（3）重复所述的步骤（1）和（2）进行煤层气排水。