液力投捞式排砂排煤粉采气装置和方法与流程

文档序号:12103724阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种液力投捞式排砂排煤粉采气装置,包括顺序连通的地面装置,连接装置和井底装置,其特征在于,所述地面装置包括罐身设置有流体进口和流体出口的沉淀罐(1)、分别与之流体出口和流体进口连通的地面管道和返液管(12),以及与下述井口装置(11)连通的采气管(14);所述连接装置包括井口装置(11)、悬挂于井口装置(11)内的动力液管(16)和混合液管(15);所述井底装置包括与动力液管(16)和混合液管(15)均连通的正循环反向喷射射流泵(17);其中,所述地面管道和返液管(12)通过井口装置(11)分别与动力液管(16)和混合液管(15)连通;所述混合液管(15)套在动力液管(16)外面或与动力液管(16)并排设置。

2.根据权利要求1所述的采气装置,其中,所述正循环反向喷射射流泵(17)包括泵筒(25)和泵芯,所述泵芯内设置有动力液流道、地层液流道和混合液流道,所述动力液流道入口与动力液管(16)下端连通,所述混合液流道出口与所述混合液管(15)下端连通;

其中,所述动力液流道沿动力液流向依次设置有:与所述动力液管(16)连通的起始段流道(511)、沿所述泵筒筒壁设置的引流段流道(514)和压力腔(515),所述压力腔(515)在与起始段流道(511)中流体流向相反的一端设置有喷嘴(29)。

3.根据权利要求2所述的采气装置,其中,所述混合液流道沿流体流向依次设置有喉管(28)、扩散管(27)和出口段混合液流道,所述喉管(28)与喷嘴(29)连通,所述喉管(28)中流体流向与起始段流道(511)中流体流向相反;所述出口段混合液流道中流体流向与动力液流道的起始段流道(511)中流体流向的夹角≥90°。

4.根据权利要求2或3所述的采气装置,其中,所述泵芯内还设置有用于连通起始段流道(511)和引流段流道(514)的承接段流道(513),所述承接段流道还连通有支流流道(512),所述支流流道(512)与动力液管(16)连通,且与起始段流道(511)呈夹角。

5.根据权利要求2-4任一项所述的采气装置,其中,所述地层液流道与所述喉管(28)连通,地层液流道设置有复位固定阀(30),所述复位固定阀(30)上安装有弹簧。

6.根据权利要求2-5任一项所述的采气装置,其中,所述正循环反向喷射射流泵(17)泵芯还设置有用于隔离动力液流道、地层液流道和混合液流道的密封(31)。

7.根据权利要求2-6任一项所述的采气装置,其中,所述井底装置还包括与地层液流道连通的尾管(18)和置于尾管(18)内腔的吸入管(19),所述尾管(18)在连通地层液流道的一端设置有筛管。

8.根据权利要求1-7任一项所述的采气装置,其中,所述地面管道包括与沉淀罐(1)依次连接的低压管道(2)、高压泵(4)和高压管道(6);其中,所述低压管道的压力小于或等于1.6MPa;所述高压管道的压力范围为大于1.6MPa;

所述地面装置还包括用于调控流量和/或压力的自动调控装置,与高压管道(6)连接。

9.根据权利要求8所述的采气装置,其中,所述高压管道(6)上安装有远程压力表(5),所述远程压力表(5)与自动调控装置连接。

10.根据权利要求8或9所述的采气装置,其中,所述高压管道(6)设置有高压分支管道。

11.根据权利要求1-10任一项所述的采气装置,其中,所述返液管(12)上设置有气液分离器(13),所述气液分离器(13)通过管道与采气管(14)相连通。

12.根据权利要求1-11任一项所述的采气装置,其中,所述井口装置(11)包括高压井口流程件、低压井口流程件、顶部阀门(231)、与顶部阀门连接的十字四通(233)、井口(110)和设置于井口(110)内的悬挂装置(232),

所述高压井口流程件包括并列设置的中心高压管(61)和环空高压管(62),均与高压管道(6)连接;所述低压井口流程件包括并列设置的中心低压管(211)和环空低压管(221),均与返液管(12)连接;

所述混合液管(15)通过悬挂装置(232)与环空高压管(62)和环空低压管(221)连接;所述动力液管(16)通过十字四通(233)与中心高压管(61)和中心低压管(211)连接。

13.权利要求1所述液力投捞式排砂排煤粉采气装置的采气方法,其特征在于,包括下述步骤:

(1)混合液的煤粉和地层砂在沉淀罐中沉入罐底后,沉淀罐中所得液体依次经过地面管道,通过井口装置(11)流向动力液管(16),进入井底装置的正循环反向喷射射流泵(17);

(2)在正循环反向喷射射流泵(17)的作用下,包含煤粉和地层砂的地层液被吸入正循环反向喷射射流泵(17),与动力液混合形成混合液后,经过混合液管(15)举升到地面;

(3)混合液管(15)中的混合液经过返液管(12)返回沉淀罐(1)内;

(4)煤层气通过采气管(14)排出。

14.根据权利要求13所述的采气方法,其中,所述正循环反向喷射射流泵(17)包括泵筒(25)和泵芯,所述泵芯内设置有动力液流道、地层液流道和混合液流道,所述动力液流道入口与动力液管(16)下端连通,所述混合液流道出口与所述混合液管(15)下端连通;

其中,所述动力液流道沿动力液流向依次设置有:与所述动力液管(16)连通的起始段流道(511)、沿所述泵筒筒壁设置的引流段流道(514)和压力腔(515),所述压力腔(515)在与起始段流道(511)中流体流向相反的一端设置有喷嘴(29);

所述步骤(2)包括下述步骤:

所述沉淀罐所得液体从起始段流道(511)进入动力液流道后,反向在喷嘴(29)处向上喷射,地层液受喷嘴处低压形成的压力差驱动,进入地层液流道,与沉淀罐所得液体在混合液流道中混合后排入混合液管(15)中。

15.根据权利要求14所述的采气方法,其中,所述混合液流道沿流体流向依次设置有喉管(28)、扩散管(27)和出口段混合液流道,所述喉管(28)与喷嘴(29)连通,所述喉管(28)中流体流向与起始段流道(511)中流体流向相反;所述出口段混合液流道中流体流向与动力液流道的起始段流道(511)中流体流向的夹角≥90°;

所述步骤(2)中,所述地层液进入地层液流道,在喉管(28)内与沉淀罐所得液体混合形成混合液,混合液流向扩散管(27),经过出口段混合液流道排入混合液管(15)中。

16.根据权利要求14或15所述的采气方法,其中,所述泵芯内还设置有用于连通起始段流道(511)和引流段流道(514)的承接段流道(513),所述承接段流道还连通有支流流道(512),所述支流流道(512)与动力液管(16)连通,且与起始段流道(511)呈夹角;

所述步骤(2)中,沉淀罐所得液体还经过支流流道(512)进入动力液流道。

17.根据权利要求16所述的采气方法,其中,所述井底装置还包括与地层液流道连通的尾管(18)和置于尾管(18)内腔的吸入管(19),所述尾管(18)在连通地层液流道的一端设置有筛管;

所述步骤(2)中,所述地层液从筛管进入尾管(18),流经吸入管(19),流经地层液流道后在喉管(28)处与动力液混合。

18.根据权利要求14-17任一项所述的采气方法,其中,所述地面管道包括与沉淀罐(1)依次连接的低压管道(2)、高压泵(4)和高压管道(6);其中,所述低压管道的压力小于或等于1.6MPa;所述高压管道的压力范围为大于1.6MPa;所述地面装置还包括用于调控流量和/或压力的自动调控装置,与高压管道(6)连接;

所述低压管道(2)和高压管道(6)上均设置有过滤器;

所述步骤(1)中,沉淀罐中的液体先经过低压管道(2),过滤后流入高压泵(4),经高压泵(4)加压后,流向高压管道(6),通过井口装置流向动力液管(16);通过自动调控装置调控高压管道(6)的液体流量和/或压力。

19.根据权利要求14-18任一项的采气方法,其中,所述井口装置(11)包括高压井口流程件、低压井口流程件、顶部阀门(231)、与顶部阀门连接的十字四通(233)、井口(110)和设置于井口(110)内的悬挂装置(232),

所述高压井口流程件包括并列设置的中心高压管(61)和环空高压管(62),均与高压管道(6)连接;所述低压井口流程件包括并列设置的中心低压管(211)和环空低压管(221),均与返液管(12)连接;

所述混合液管(15)通过悬挂装置(232)与环空高压管(62)和环空低压管(221)连接;所述动力液管(16)通过十字四通(233)与中心高压管(61)和中心低压管(211)连接;

所述步骤(1)中,所述沉淀罐中的液体流经高压管道(6)后,通过井口装置的中心高压管(61)进入连接装置的动力液管(16);

步骤(3)中,所述混合液流经混合液管(15)后,通过环空低压管(221)进入地面装置的返液管(12)中。

20.根据权利要求14-19任一项所述的采气方法,其中,所述返液管(12)上设置有气液分离器(13),所述气液分离器(13)通过管道与采气管(14)连通;

其中,所述步骤(4)包括下述两个步骤:

(1)地下煤层气流经井口装置(11)进入采气管(14);

(2)返液管(12)中的流体经气液分离器(13)分离后,所得煤层气进入采气管(14)。

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