一种用于地面井采动区抽采装置的制作方法

本技术涉及一种生产套管装置，尤其是涉及一种用于地面井采动区抽采装置。

背景技术：

1、采动区地面井抽采是煤矿瓦斯治理、利用的重要手段。煤矿瓦斯治理、瓦斯减排与利用对实现碳达峰、碳中和意义重大。在采动区抽采过程中，只有保持井身的畅通，才能为煤层气抽采提供保障。因此地面井采动区抽采施工必然要应用到生产套管装置，该装置主要作用如下：

2、1、起支撑作用，防止煤层上覆岩层剪切滑移错断、堵塞井身，确保抽采通道畅通。

3、2、生产套管开孔为筛管，增大套管底部进气通道，地面抽采设备同等工况下，增大地面井瓦斯抽采量。

4、然而，目前现有生产套管装置固定方式为：二开井身结构+固井；现有生产套管筛管段开孔设计：单孔为圆形，每圈开6-8孔，筛管开孔率控制在9～15％。

5、在采动区地面井抽采过程中，现有生产套管装置存在如下设计缺陷：

6、1、现有生产套管装置“二开井身结构+固井”的固定方式，井身稳定性一般。受煤层采动影响，生产套管易发生横向挤压、撕裂、甚至错断等事故；使得生产套管装置的支撑作用存在被破坏的概率很大，生产套管装置的支撑作用受损进而影响整个抽采工作。

7、2、现有生产套管筛管段开孔为圆形，井下水汽、粉尘易在筛孔处聚集，发生筛孔被煤粉、岩粉堵塞的情况，进而影响抽采工作。

8、3、现有生产套管筛管段每圈开孔数未做规定，若每圈开孔数为偶数，可能存在剪应力方向与相对筛孔中心点连线垂直的情况，此受力状态下的筛管，抗剪能力最差，相较于其他状态的筛管，更易发生横向错断事故，进而影响整个抽采工作。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本实用新型公开一种用于地面井采动区抽采装置，其技术方案如下：

2、一种用于地面井采动区抽采装置，自抽采进气端至排气端依次设置为：生产套管、井口变径钢管、井口阀门、地面抽采管道、防回火器、防爆罐、水环真空泵、气水分离器；其特征为：所述气水分离器顶端设置排空管，底部设置排水口；所述水环真空泵的输出端通过法兰与气水分离器连接；所述防爆罐输出端通过法兰与水环真空泵的输入端连接；所述防爆罐输入端通过法兰与防回火器的输出端连接；所述防回火器的输入端通过多个设置在地面抽采管道上的多个法兰与井口阀门输出端连接；所述井口阀门输入端通过法兰与井口变径钢管连接。

3、优选为：所述地面抽采管道、防回火器、防爆罐、水环真空泵、气水分离器的输出端和输入端内径与井口变径钢管输出端内径相同；所述生产套管与井口变径钢管输入端内径相同；所述生产套管采用丝扣与井口变径钢管输入端连接。

4、优选为：所述生产套管由实管段、筛管段组成，实管段由多根实管生产套管组成，筛管段由多根筛管生产套管组成；实管段、筛管段每根生产套管间均采用丝扣连接。

5、优选为：所述生产套管固定方式为：三开井身结构+固井，即：地面井自上而下由第一次开钻井段，即一开井段、第二次开钻井段，即二开井段、第三次开钻井段，即三开井段构成三开井身结构；固井包括下套管和注水泥；地面井平面上自井壁至生产套管位置结构关系以及固定方式如下：井壁通过一开固井水泥环固定表层套管，表层套管通过二开固井水泥环固定技术套管，技术套管通过三开固井水泥环固定生产套管。

6、优选为：所述生产套管实管段由三开固井水泥环固定于技术套管，筛管段裸露于井壁。

7、优选为：生产套管每圈开5孔或7孔，每1米开孔20～25排；开孔率控制在9～15％；单孔开孔为椭圆形，短轴/长轴为1/3～1/2，长轴沿套管轴向

8、有益效果

9、本实用新型公开的地面井采动区抽采装置具有：降低抽采能耗、提高施工效率、方便后期检修，同时杜绝、降低事故发生率等有益效果。

10、1、地面各抽采装置输入端、输出端、地面管道内径与井口变径钢管输出端相等，生产套管与井口变径钢管输入端内径相同；只经过一次变径，降低摩擦阻力，降低抽采能耗。

11、2、地面各装置间采用法兰连接，方便后期设备调试、检修。

12、3、生产套管采用丝扣连接，机械操作，能保持较高的精度，提高套管联接的可靠性和紧密性；丝扣连接处与套管外径等宽，确保生产套管顺利入井。

13、4、生产套管固定方式为三开井身结构+固井，在煤层采动过程中，可有效提高井身结构稳定，降低筛管被压扁、横向错断等事故发生概率，保持生产套管的畅通，为煤层气抽采提供保障。

14、5、生产套管实管段由三开固井水泥环固定于技术套管，提高生产套管的稳定性；筛管段裸露于井壁，增大生产套管底部进气通道，地面抽采设备同等工况下，增大地面井瓦斯抽采量。

15、6、生产套管筛管段开孔设计：单孔为椭圆形，短轴/长轴为1/3～1/2，长轴沿套管轴向；按生产套管直径大小，每圈开5孔或7孔，筛管开孔率控制在9～15％。可有效杜绝抽采过程中煤粉堵塞筛管筛孔。

技术特征：

1.一种用于地面井采动区抽采装置，自抽采进气端至排气端依次设置为：生产套管、井口变径钢管、井口阀门、地面抽采管道、防回火器、防爆罐、水环真空泵、气水分离器；所述气水分离器顶端设置排空管，底部设置排水口；所述水环真空泵的输出端通过法兰与气水分离器连接；所述防爆罐输出端通过法兰与水环真空泵的输入端连接；所述防爆罐输入端通过法兰与防回火器的输出端连接；所述防回火器的输入端通过多个设置在地面抽采管道上的多个法兰与井口阀门输出端连接；所述井口阀门输入端通过法兰与井口变径钢管连接；所述地面抽采管道、防回火器、防爆罐、水环真空泵、气水分离器的输出端和输入端内径与井口变径钢管输出端内径相同；所述生产套管与井口变径钢管输入端内径相同；所述生产套管采用丝扣与井口变径钢管输入端连接；所述生产套管由实管段、筛管段组成，实管段由多根实管生产套管组成，筛管段由多根筛管生产套管组成；实管段、筛管段每根生产套管间均采用丝扣连接；其特征为：所述生产套管固定方式为：三开井身结构+固井，即：地面井自上而下由第一次开钻井段，即一开井段、第二次开钻井段，即二开井段、第三次开钻井段，即三开井段构成三开井身结构；固井包括下套管和注水泥；地面井平面上自井壁至生产套管位置结构关系以及固定方式如下：井壁通过一开固井水泥环固定表层套管，表层套管通过二开固井水泥环固定技术套管，技术套管通过三开固井水泥环固定生产套管；所述生产套管实管段由三开固井水泥环固定于技术套管，筛管段裸露于井壁；生产套管每圈开5孔或7孔，每1米开孔20～25排；开孔率控制在9～15％；单孔开孔为椭圆形，短轴/长轴为1/3～1/2，长轴沿套管轴向。

技术总结
一种用于地面井采动区抽采装置，自抽采进气端至排气端依次为：生产套管、井口变径钢管、井口阀门、弯头、地面抽采管道、防回火器、防爆罐、水环真空泵、气水分离器；所述气水分离器顶端设置排空管，底部设置排水口；所述水环真空泵输出端通过法兰与气水分离器连接，输入端通过法兰与防爆罐连接；所述防爆罐输出端通过法兰与水环真空泵连接，输入端通过法兰与防回火器连接；所述防回火器输出端通过法兰与防爆罐连接，输入端通过多个法兰与阀门连接；所述阀门输出端通过多个法兰与防回火器连接，输入端通过法兰与井口变径钢管连接。本技术具有：降低抽采能耗、提高施工效率、方便后期检修，同时杜绝、降低事故发生率等有益效果。

技术研发人员：郑凡石,唐跃,张雪航,王师宇,韩东兴,张琼,刘宏宇,包万新,张龙,孙东宾,李家宏,管伟村,裴蕾,刘伟
受保护的技术使用者：辽宁省能源地质勘查开发研究院有限责任公司
技术研发日：20220602
技术公布日：2024/1/13