[发明专利]一种煤层气排水采气装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种煤层气排水采气装置及其使用方法，属于煤层气开采技术领域。该煤层气排水采气装置是在现有技术的基础上增设了机械控制开关、开关启闭工具、空心光杆堵塞器等，使煤层气排水采气装置能通过上提或下放空心光杆来控制油管上机械控制开关的启闭。当上提空心光杆时，空心光杆上的开关启闭工具可带动油管上的机械控制开关打开，使得第一环形空间能与第二环形空间连通，第二环形空间中的积液依靠煤层气的地层能量通过机械控制开关进入第一环形空间中，并由空心杆的过液孔进入空心杆、空心光杆内，最终排入地面水流程中。本发明的煤层气排水采气装置及其使用方法能充分利用底层能量产气携水，从而节约开采成本。

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种煤层气排水采气装置及其使用方法。

背景技术

煤层气又称煤层甲烷气，煤炭工业称之为煤层瓦斯，是在成煤过程中形成并赋存在煤层中的一种非常规的天然气。这种天然气大部分(70％-90％)以吸附状态赋存在煤岩基质中，少量成游离状态存在于煤的割理和其它孔隙、裂隙中，还有少许溶解在煤层水中。煤的吸附性导致煤层气成藏机制和开发技术与常规天然气截然不同。

在现有技术中，煤层气的产出通常采用抽油机有杆泵通过抽排煤储层中的承压水，使得煤层压力降至煤的解吸压力以下，吸附态的甲烷解吸为大量游离态甲烷，并通过扩散和渗流两种不同的机制运移到井筒。使用现有技术采集煤层气通常可分为三个阶段：第一阶段是单相流阶段，排采初期未达到煤层临界解吸压力之前，只有水产出；当储层压力进一步下降，压力达到临界解吸压力时，有吸附气解吸形成气泡，但尚未流动，为第二阶段；第三阶段是气水两相流阶段，随着储层压力进一步下降，含气饱和度超过临界流动饱和度，形成气水两相流；此后，气的相对渗透率逐渐上升，产气量快速上升，形成第一个产气高峰，产水量下降。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：在煤层气采集的中后期，利用抽油机有杆泵只能排出少量或微量水，造成生产耗能较大，开采成本较高。

发明内容

经过本发明人研究发现，之所以存在以上技术问题，是因为：如图1所示，在早期排水降压阶段，主要产水(积液)，随着压力降到临界解吸压力以下，气体开始解吸，并从井口产出；中期稳定生产阶段，随着排水的继续，产气量逐渐上升并趋于稳定，出现高峰产气，产水量则逐渐下降；后期气产量下降阶段，当大量气体已经采出，煤基质中解吸的气体开始逐渐减少，产气量下降，且产出少量或微量水。由于煤层气开采的中后期时间持续较长，抽油泵的持续工作势必造成生产耗能较大，开采成本较高的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够利用中后期煤层气进行携水采气的煤层气排水采气装置及其使用方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种煤层气排水采气装置，该煤层气排水采气装置包括：

油管；

连接在所述油管的下端、且与所述油管密封连接的抽油泵，所述抽油泵包括位于所述油管的内部的空心杆和连接在所述空心杆的上端的空心光杆；所述空心杆和所述空心光杆连通，所述空心光杆的上端与所述油管之间密封连接，且所述空心杆和所述空心光杆与所述油管之间形成有第一环形空间；所述第一环形空间可通过位于所述油管的上端的油管阀门与外界连通；

以及套设在所述油管和所述抽油泵的外部的套管，所述抽油泵固定连接在所述套管上；所述油管和所述抽油泵与所述套管之间形成有第二环形空间；所述第二环形空间可通过位于所述套管的上端的套管阀门与外界连通；

在所述抽油泵的所述空心光杆的上端设置有空心光杆堵塞器，且在所述抽油泵的所述空心杆的下端设置有过液孔；所述空心杆可通过所述过液孔与所述第一环形空间连通；以及

在所述油管的下端设置有机械控制开关，且在所述空心杆上设置有用于启闭所述机械控制开关的开关启闭工具；所述第一环形空间可通过所述机械控制开关与所述第二环形空间连通。