[发明专利]煤层气井下煤粉分离粉碎装置及其方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种分离粉碎装置，具体涉及一种煤层气井下煤粉分离粉碎装置及其方法。

【背景技术】

煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的清洁、优质能源和化工原料。

开采煤层气的排水方法有很多:例如：有杆泵排水采气法、螺杆泵排水采气法、电潜泵排水采气法、气举排水采气法、水力喷射排水采气泵法、泡沫法和优选管柱法等方法。而排水我国目前主要采用的方法：有杆泵排水采气法、螺杆泵排水采气法和电潜泵排水采气法来实现油管的排水和套管的采气。本专利采用螺杆泵对煤层气的排采时进行的排水采气工艺。

煤层气井的排采是排水采气、连续降压的过程，用螺杆泵排采时，当排采强度过大时或停采时，会造成以下问题：1.当煤粉颗粒粒度大于0.5mm时(螺杆泵正常工作时可携带的煤粉颗粒粒度为小于0.5mm)，会使螺杆泵出现卡泵、堵塞、磨损等现象，影响螺杆泵的使用效果；2.煤粉颗粒会堵塞煤层气井的孔眼，造成煤层气井产量下降、渗透率降低，不利于煤层气的排采。

现如今，一般通过在螺杆泵入口处接接防砂管来防止大颗粒粉进入螺杆泵，并结合油套环空注水稀释煤粉浓度来防止卡泵现象的产生，采用此种方法虽然能降低进入煤层气井的煤粉浓度，然而采用此种方法不能从根本上解决问题。

【发明内容】

本发明针对上述问题，提供一种煤层气井下煤粉分离粉碎装置及其方法，通过对煤粉进行沉降分离、粉碎、沉降，使通过螺杆泵的煤粉颗粒粒度不影响螺杆泵的正常工作，并且通过不会造成煤层气井孔眼的堵塞。

本发明提供一种煤层气井下煤粉分离粉碎装置，包括：工作筒、分离工作筒、轴、分离粉碎装置、过滤装置，

所述分离工作筒的底端内壁向下延伸形成一环状筒壁，该环状筒壁插入工作筒内与工作筒内壁形成一间隙，

所述工作筒与分离工作筒固定连接，该工作筒的顶端设有至少一个进气口，该进气口高于环状筒壁的最低端，且该进气口处设有筛网，

所述轴设于工作筒与分离工作筒内，并在工作筒与分离工作筒内径向转动，该轴的底端设有一L型通孔，该通孔的入口端低于分离粉碎装置的底端，且该通孔的底端设有一常闭式活门，

所述分离粉碎装置套设于轴上，该分离粉碎装置的底端低于环状筒壁的最低端、高于通孔的入口端，

所述过滤装置设于分离粉碎装置的上方并套设于轴的顶端，该过滤装置的外径与分离工作筒的内径相等。

特别的，所述过滤装置为筛管，该筛管与轴固定连接，所述筛管内沿轴向设有至少一层圆盘式细孔，各层圆盘式细孔错开设置，所述细孔的截面为上大下小的圆锥型。

特别的，所述粉碎装置包括：一级分离粉碎装置、二级分离粉碎装置、三级分离粉碎装置，所述一级分离粉碎装置、二级分离粉碎装置、三级分离粉碎装置沿轴向从下到上依次固定于轴上，

所述一级分离粉碎装置为分离轮，该分离轮的顶端低于环状筒壁的最低端，且该分离轮沿轴向设有至少6个叶片，

所述二级分离粉碎装置为诱导轮，该诱导轮的底端与环状筒壁的最低端平齐，该诱导轮的外径小于工作筒的内径，且该诱导轮设有螺旋叶片，

所述三级分离粉碎装置为辊式粉碎器，该辊式粉碎器的最低端与工作筒的顶端平齐，该辊式粉碎器的外径小于分离工作筒的内径，且该辊式粉碎器设有螺旋凸起，该螺旋凸起沿轴向开设有若干槽。

特别的，所述辊式粉碎器的举升角为0°～30°。

特别的，所述分离工作筒设有与辊式粉碎器旋向相同的梯形凸起或矩形凸起，所述螺旋凸起与梯形凸起或矩形凸起相配合。

特别的，所述螺旋叶片旋向与螺旋凸起旋向相反。

特别的，所述轴的底端设有圆锥滚子轴承，轴通过圆锥滚子轴承在工作筒内转动，所述圆锥滚子轴承卡设于工作筒内壁上，且该圆锥滚子轴承的顶端低于通孔的入口端，所述圆锥滚子轴承通过密封圈、轴承端盖进行密封。

特别的，所述进气口的数量为2～4个。

特别的，所述分离轮通过平键固定连接于轴上，该分离轮上叶片的数量为6～12个。

本发明还提供一种煤层气井下煤粉分离粉碎过滤方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：水、气、煤粉颗粒经筛网过滤后沿进气口进入工作筒内；

S20：经筛网过滤后，较大颗粒的煤粉颗粒分离沉降，经孔沉积到常闭式活门处，当达到一定量时，常闭式活门开启，煤粉等排出，煤粉排出后，常闭式活门关闭；