[发明专利]控压气举排水采气设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控压气举排水采气设备及方法。更具体地，本发明涉及一种采用压力控制技术和气举技术相结合实现排水采气的设备以及采用该设备进行地层气采集的方法。

背景技术

在地层气开发过程中，需要不断排出地层的水以降低地层压力。

对应于地层气、例如煤层气的开采机理，具有以下3个阶段：

第1阶段为排水降压阶段，在本阶段内主要排出煤层水，生产时间可能为几天或数月；

第2阶段为正常排采阶段，在本阶段内煤层气产量相对稳定，煤层水产量逐渐下降，本阶段一般为高峰产气阶段；

第3阶段为煤层气产量下降阶段，此阶段随着压力下降，煤层气产量下降，并产出少量煤层水或微量煤层水。

综上可知，在整个煤层气生产过程中，煤层水产量变化大，早期会产出大量的煤层水；然后，煤层水产量相对减少，甚至很小。因此，所选用的排水采气方法应兼顾前后期排水量变化，适用范围要大，需要能够维持一个合理的井底压力，以有利于煤层气解吸。

对于煤层气开采，排水采气是核心。排水是为了降低井底压力以利于煤层气的解吸，不同的开采阶段有不同的排采要求，初期排水量大，后期排水量相应减小。采气是目的，为了有利煤层气的解吸，要维持一个合理的井底流压。

为了实现上述排水采气，现有的方法有：

A有杆泵

有杆泵地面为抽油机,井下为管式泵，动力从地面经过抽油杆传到地下，抽油泵的柱塞在抽油杆柱的带动下往复运动，将井筒中的液体举升到地面，属于一种特殊形式的往复泵。在排采不同阶段,根据排量变化调整泵型,并可通过调速电机调频,根据各井情况选择适当的排采强度。仅适合于排液量不大,井斜不严重,出砂、煤粉较少的井上使用。对于产气量极高或出砂的井,常造成卡泵、偏磨等问题，需要进行特殊的井下设计。

B螺杆泵

螺杆泵由定子和转子组成,生产时，转子转动，转子和定子之间形成的密闭空间会随着转子的转动不断变换位置，逐渐沿着螺杆泵轴向方向前进，密闭空间内的液体就会随着向地面排出，下端不断形成的密闭空间会陆续地带着液体向上移动，如此循环，实现举升。螺杆泵结构简单,占地面积小、维护简单，排量范围较大。适合产水量中等的排采井，气液比过高和泵抽空都会造成严重的磨损问题，一旦磨损就要全部更换，成本较高。

C电潜泵

电潜泵是潜没在被泵送介质中的离心泵，将电泵机组装置通过油管下入井下，多级离心泵装置高速旋转，将井筒中流体从油管中排出。电潜泵排量范围大,扬程高，可形成较大的生产压差，可根据排液变化要求进行变频调速，地面占用面积小、空间小、使用寿命长、便于管理。电潜泵对供电质量要求较高，对泵的沉没度有一定要求。目前的外部环境和技术条件不够成熟，离心泵用的不多。

D水力喷射泵

水力喷射泵是水力泵的一种类型，没有运动部件，靠地面高压动力液经过喷嘴将能量传递给地层的产出液实现排采。首先通过喷嘴把地面的高压液体注入油管，把压能转化为动能，高速喷射的流体与周围的液体混合完成能量的传递，混合液也具有很高的速度，流体经过喷嘴向外扩散时，面积突然增大，动能转换成压能，井底压力增加，液体就会在压力的作用下排出地面。理论排量范围大，井下设备没有运动部件，耐磨抗腐蚀，但举升效率低，小于25％。为防止气腐蚀，需要较高的吸入压力和沉没度；地面设备庞大，维护成本高，较高的工作压力不能满足煤层气的生产压差要求。

E常规气举法

气举是在油管的一定深度将外来的高压气体注入气举管内的一种举升方式，注入的高压气体进入井筒液体中，降低了井筒内液柱的密度，减少滑脱，降低了井底流压。常规气举从套管进气，油管排液。气举工艺本身没有运动部件，结构简单，不受固体颗粒影响，不受气体影响，排量范围大，适应于大斜度井。适合排水采气初期，排液量大，排采后期由于地层水量少，气举法受到限制。

F双管气举法