一种全自动回注设备的制作方法

本实用新型涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种全自动回注设备，具体涉及一种用于煤层气井，且能有效降低煤粉卡泵的风险、延长检泵周期、降低生产成本及利于煤层气井连续稳定生产的全自动回注设备。

背景技术：

在煤层气井生产过程中，有些井煤层含水量少，而当煤层气井开始产气后，气水两相流会抑制地层水的产出。若采用电潜泵作为排采设备时，因产液量的降低导致电潜泵无法正常工作，频繁启停电泵会导致电泵电机烧毁，导致不能正常生产；若采用螺杆泵、管式泵作为排采设备时，由于产液量偏低，液体在油管内的流速较低，携带煤粉能力下降，时常导致煤粉沉淀，造成卡泵事故的发生。

一旦在生产过程中发生卡泵现象，只有通过检泵作业恢复生产，不仅造成生产成本的升高，也会因检泵作业对煤层造成不可逆转的伤害。遇到类似的问题，有时候施工人员会通过用泵进行注水或其它方式向井筒内补水，这样不仅操作麻烦，有时候受天气、道路的影响不能按时进行补水作业就会导致卡泵，或者因为人工观察、判断失误没有及时对井筒内进行补水同样会导致卡泵。除此之外，也有现场人员会用地表水对井筒进行补水，这样地表水进入井筒后，在液柱的压力作用下，部分液体就会进入煤层，会对煤层造成极大的伤害。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是：提供一种用于煤层气井，且能有效降低煤粉卡泵的风险、延长检泵周期、降低生产成本及利于煤层气井连续稳定生产的全自动回注设备，以解决在现有的煤层气井排采生产过程中因地层供液能力不足导致的井下泵无法正常运行或因低产水量携带煤粉能力差而导致的频繁卡泵的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种全自动回注设备，用于向煤层气井的井筒内回注液体，包括控制系统、第一控制阀、井内产液管路系统、回注罐及与所述回注罐的上部连通的回注液管路；所述井内产液管路系统包括与排采设备连接的井内产液管道，所述井内产液管道设有第一支路管道及与所述回注罐连通的第二支路管道；所述第一控制阀设于所述井内产液管道上，且与所述控制系统连接，用于切换所述井内产液管道与第一支路管道连通的排液作业状态及所述井内产液管道与第二支路管道连通的回注作业状态。

其中，所述回注罐内设有分离装置，所述分离装置设于所述第二支路管道出口端的下方。

其中，所述分离装置为设有多个筛孔的缓冲伞帽。

其中，本申请提供的全自动回注设备还包括排污装置，所述排污装置与设于所述回注罐底部的排污口连接。

其中，所述排污装置包括排污管路及设于所述排污管路上的排污控制阀，且所述排污控制阀与所述控制系统连接。

其中，所述排污管路与所述第一支路管道连通。

其中，本申请提供的全自动回注设备还包括溢流管线系统，所述溢流管线系统包括溢流管路及设于所述溢流管路上的溢流阀，所述溢流阀设于所述回注罐的顶部。

其中，所述溢流管路与所述第一支路管道连通。

其中，本申请提供的全自动回注设备还包括与所述控制系统连接的压力表，所述压力表用于读取所述回注罐内的压力值。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供了一种全自动回注设备，用于向煤层气井的井筒内回注液体，包括控制系统、第一控制阀、井内产液管路系统、回注罐及与回注罐的上部连通的回注液管路；井内产液管路系统包括与排采设备连接的井内产液管道，井内产液管道设有第一支路管道及与回注罐连通的第二支路管道；第一控制阀设于井内产液管道上，且与控制系统连接，用于切换井内产液管道与第一支路管道连通的排液作业状态及井内产液管道与第二支路管道连通的回注作业状态。本申请提供的全自动回注设备能够在不依靠外部动力的情况下，根据各个煤层气井的不同特征定时自动向井筒内回注液体，以此来提高井下泵的排液量，从而增大了液体流速、并增强了液体的携带煤粉的能力，有效降低了因煤粉导致的卡泵事故，极大地延长了气井检泵周期，经济效益显著。

附图说明

图1是本实用新型一种全自动回注设备实施例的回注设备的具体结构图。

图中：1：回注液管路；2：井内产液管道；3：第一控制阀；4：第一支路管道；5：排污管路；6：排污控制阀；7：溢流管路；8：煤粉沉淀室；9：缓冲伞帽；10：溢流阀；11：压力表；12：第二支路管道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种全自动回注设备，用于向煤层气井的井筒内回注液体，包括控制系统、第一控制阀3、井内产液管路系统、回注罐及与回注罐的上部连通的回注液管路1；井内产液管路系统包括与排采设备连接的井内产液管道2，井内产液管道2设有第一支路管道4及与回注罐连通的第二支路管道12；第一控制阀3设于井内产液管道2上，且与控制系统连接，用于切换井内产液管道2与第一支路管道4连通的排液作业状态及井内产液管道2与第二支路管道12连通的回注作业状态。当需要进行回注作业时，控制系统控制第一控制阀3，使得井内产液管道2与第二支路管道12连通，此时井内产液从第二支路管道12进入回注罐中；当无需进行回注作业时(即进行排液作业)，控制系统控制第一控制阀3，使得井内产液管道2与第一支路管道4连通，此时井内产液从第一支路管道4直接排出。其中，控制系统能依据不同煤层气井在不同的生产阶段、采用不同的排采设备，并考虑其产液量、井底流压、套压、产气量等诸多因素，对上述因素进行分析最终优化出最佳回注时机和回注液量或回注持续时间等参数，并能依据上述各项参数进行智能排采控制，以达到持续、稳定降压排采生产的目的。本申请提供的全自动回注设备，整个过程无需人工干预，也无需人员值守；自动化程度高，有效解决了由人工通过水泵、罐车进行回注的问题，降低了劳动强度、使回注能够更及时、更准确。

本申请提供的全自动回注设备是利用排采设备排出液体(井内产液)作为回注液以及提高系统自身压力作为回注动力，避免了煤层对外来水的敏感，也无需增加额外的动力设备就可实现向煤层气井的井筒内进行自动回注。由此来提高井下泵的排液量，从而增大了液体流速、并增强了液体的携带煤粉的能力，有效降低了因煤粉导致的卡泵事故，极大地延长了气井检泵周期，经济效益显著。

具体地，采用本申请中的控制系统，需在原智能排采控制系统的基础上每套增加成本4500元；若采用人工回注设备，单次3200元以上(有时需要罐车外拉回注液)，人工费200元/次；煤层气井每检泵一次，检泵作业费为20000元，按平均每年两次检泵计算，每口井一年节约检泵作业费为40000元。另外，如果电潜泵因供液不足导致烧坏或更换其他排采设备，将增大投资8-10万元。并且，煤层气井每次检泵之后若要恢复之前产气量，少则需要一个月，多则三个月，每个月每口井的生产成本在20000元左右，导致数月不能够正常产气也是不小的经济损失。

进一步地，回注罐内设有分离装置，分离装置设于第二支路管道12出口端的下方。在进行回注作业的过程中，井内产液进入回注罐内后会进行过滤分离，经过滤分离后的液体通过回注液管路1进入井内，如此回注的液体是洁净的，不会导致卡泵，也不会对地层造成伤害，进而以维护煤层气井作业的正常进行。

优选地，在本实施例中，分离装置为设有多个筛孔的缓冲伞帽9。通过设置缓冲伞帽9，能让井内产液中的颗粒物(如煤粉)快速沉淀，即井内产液中的颗粒物(如煤粉)进入煤粉沉淀室8，也利于有效降低后续流入罐体内的井内产液对之前的井内产液造成的冲击。

进一步地，本申请提供的全自动回注设备还包括排污装置，排污装置与设于回注罐底部的排污口连接；排污装置包括排污管路5及设于排污管路5上的排污控制阀6，且排污控制阀6与控制系统连接。井内产液中的颗粒物(如煤粉)在分离后沉降在回注罐底部，控制系统会通过对排污电动阀进行控制操作，定时进行排污。

优选地，排污管路5与第一支路管道4连通，将井内产液中的颗粒物通过排污管路5进入第一支路管道4并排出，通过将排污管路5与第一支路管道4连通使得整个回注设备的结构更为紧凑，减小占地面积，也利于对排出物的统一收集与处理。

进一步地，为提高本申请提供的全自动回注设备的安全性能，还包括溢流管线系统，溢流管线系统包括溢流管路7及设于溢流管路7上的溢流阀10，溢流阀10设于回注罐的顶部。当回注罐内的液体到达极限时，自动开启保护装置，即打开溢流阀10，使得多出的液体从溢流管路7排出，以提高整个回注设备的安全性能。

优选地，溢流管路7与第一支路管道4连通，将井内产液通过溢流管路7进入第一支路管道4并排出，通过将溢流管路7与第一支路管道4连通使得整个回注设备的结构更为紧凑，减小占地面积，也利于对排出物的统一收集与处理。

本申请提供的全自动回注设备还包括与控制系统连接的压力表11，压力表11用于读取回注罐内的压力值，以使得工作人员能实时对回注罐内的气压进行监测，进而以提高安全性能。

具体地，当需要进行回注时，由控制系统控制第一控制阀3关闭外排产液流程，使得井内产液管道2与第二支路管道12连通，井内产液转向流入回注罐，井内产液在排采设备不断运行的情况下持续产出，回注罐内的压力随之增加，当压力高于井内套管压力后就会自动打开单向阀并通过回注液管路1向井内进行注液，随着排出液量的不断增加，回注液量也在等额增加，排采设备在智能排采系统对流压的持续控制下，会逐渐提高排采设备的运行速度以达到流压的稳定或合理降幅，油管内的液体流速也在不断加快，原先已进入油管内悬浮堆积的煤粉会被带到地面进入回注罐进行分离，控制系统会定时打开排污控制阀6将分离沉淀的煤粉排出回注罐，并将分离后洁净的液体注入井筒内，当控制系统依据相关参数判定回注结束后会控制第一控制阀3开启外排产液流程，此时井内产液管道2与第一支路管道4连通，产出的液体则直接排入储液池，单流阀也随之关闭，回注结束。此时由于没有回注液的补充，煤层出水量会减少，智能排采控制系统会根据流压的变化实时降低排采设备的运行速度，始终保持流压稳定或合理的流压降幅。

特别的，当使用电潜泵作为排采设备时，在煤层气井开始产气后，由于气水双相流导致的液量变小而不能正常运行时(电潜泵不能频繁停机，这样会导致井下电机烧坏)，本申请提供的全自动回注设备可根据实际产液情况对井筒内自动进行补液操作，控制系统会根据当前生产流压、泵的沉没度、当前频率、产液量等相关参数进行分析，如果需要进行回注则自动进行回注控制，当回注液加上地层产出液量能满足电潜泵最低频率运行所需液量时，控制系统会逐渐调整排污控制阀的开度，使一部分液体通过排污阀排出，同时将分离沉淀的煤粉排出，剩余部分的液体会继续向井筒内持续补液，以维持电潜泵对最低供液量的需求。

综上所述，本实用新型提供了一种全自动回注设备，用于向煤层气井的井筒内回注液体，包括控制系统、第一控制阀、井内产液管路系统、回注罐及与回注罐的上部连通的回注液管路；井内产液管路系统包括与排采设备连接的井内产液管道，井内产液管道设有第一支路管道及与回注罐连通的第二支路管道；第一控制阀设于井内产液管道上，且与控制系统连接，用于切换井内产液管道与第一支路管道连通的排液作业状态及井内产液管道与第二支路管道连通的回注作业状态。本申请提供的全自动回注设备能够在不依靠外部动力的情况下，根据各个煤层气井的不同特征定时自动向井筒内回注液体，以此来提高井下泵的排液量，从而增大了液体流速、并增强了液体的携带煤粉的能力，有效降低了因煤粉导致的卡泵事故，极大地延长了气井检泵周期，经济效益显著。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。