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液力投撈式排砂排煤粉采氣裝置和方法與流程

文檔序號:12103724閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種液力投撈式排砂排煤粉采氣裝置,包括順序連通的地面裝置,連接裝置和井底裝置,其特征在于,所述地面裝置包括罐身設(shè)置有流體進(jìn)口和流體出口的沉淀罐(1)、分別與之流體出口和流體進(jìn)口連通的地面管道和返液管(12),以及與下述井口裝置(11)連通的采氣管(14);所述連接裝置包括井口裝置(11)、懸掛于井口裝置(11)內(nèi)的動(dòng)力液管(16)和混合液管(15);所述井底裝置包括與動(dòng)力液管(16)和混合液管(15)均連通的正循環(huán)反向噴射射流泵(17);其中,所述地面管道和返液管(12)通過井口裝置(11)分別與動(dòng)力液管(16)和混合液管(15)連通;所述混合液管(15)套在動(dòng)力液管(16)外面或與動(dòng)力液管(16)并排設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采氣裝置,其中,所述正循環(huán)反向噴射射流泵(17)包括泵筒(25)和泵芯,所述泵芯內(nèi)設(shè)置有動(dòng)力液流道、地層液流道和混合液流道,所述動(dòng)力液流道入口與動(dòng)力液管(16)下端連通,所述混合液流道出口與所述混合液管(15)下端連通;

其中,所述動(dòng)力液流道沿動(dòng)力液流向依次設(shè)置有:與所述動(dòng)力液管(16)連通的起始段流道(511)、沿所述泵筒筒壁設(shè)置的引流段流道(514)和壓力腔(515),所述壓力腔(515)在與起始段流道(511)中流體流向相反的一端設(shè)置有噴嘴(29)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采氣裝置,其中,所述混合液流道沿流體流向依次設(shè)置有喉管(28)、擴(kuò)散管(27)和出口段混合液流道,所述喉管(28)與噴嘴(29)連通,所述喉管(28)中流體流向與起始段流道(511)中流體流向相反;所述出口段混合液流道中流體流向與動(dòng)力液流道的起始段流道(511)中流體流向的夾角≥90°。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的采氣裝置,其中,所述泵芯內(nèi)還設(shè)置有用于連通起始段流道(511)和引流段流道(514)的承接段流道(513),所述承接段流道還連通有支流流道(512),所述支流流道(512)與動(dòng)力液管(16)連通,且與起始段流道(511)呈夾角。

5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的采氣裝置,其中,所述地層液流道與所述喉管(28)連通,地層液流道設(shè)置有復(fù)位固定閥(30),所述復(fù)位固定閥(30)上安裝有彈簧。

6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的采氣裝置,其中,所述正循環(huán)反向噴射射流泵(17)泵芯還設(shè)置有用于隔離動(dòng)力液流道、地層液流道和混合液流道的密封(31)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的采氣裝置,其中,所述井底裝置還包括與地層液流道連通的尾管(18)和置于尾管(18)內(nèi)腔的吸入管(19),所述尾管(18)在連通地層液流道的一端設(shè)置有篩管。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的采氣裝置,其中,所述地面管道包括與沉淀罐(1)依次連接的低壓管道(2)、高壓泵(4)和高壓管道(6);其中,所述低壓管道的壓力小于或等于1.6MPa;所述高壓管道的壓力范圍為大于1.6MPa;

所述地面裝置還包括用于調(diào)控流量和/或壓力的自動(dòng)調(diào)控裝置,與高壓管道(6)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采氣裝置,其中,所述高壓管道(6)上安裝有遠(yuǎn)程壓力表(5),所述遠(yuǎn)程壓力表(5)與自動(dòng)調(diào)控裝置連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的采氣裝置,其中,所述高壓管道(6)設(shè)置有高壓分支管道。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的采氣裝置,其中,所述返液管(12)上設(shè)置有氣液分離器(13),所述氣液分離器(13)通過管道與采氣管(14)相連通。

12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的采氣裝置,其中,所述井口裝置(11)包括高壓井口流程件、低壓井口流程件、頂部閥門(231)、與頂部閥門連接的十字四通(233)、井口(110)和設(shè)置于井口(110)內(nèi)的懸掛裝置(232),

所述高壓井口流程件包括并列設(shè)置的中心高壓管(61)和環(huán)空高壓管(62),均與高壓管道(6)連接;所述低壓井口流程件包括并列設(shè)置的中心低壓管(211)和環(huán)空低壓管(221),均與返液管(12)連接;

所述混合液管(15)通過懸掛裝置(232)與環(huán)空高壓管(62)和環(huán)空低壓管(221)連接;所述動(dòng)力液管(16)通過十字四通(233)與中心高壓管(61)和中心低壓管(211)連接。

13.權(quán)利要求1所述液力投撈式排砂排煤粉采氣裝置的采氣方法,其特征在于,包括下述步驟:

(1)混合液的煤粉和地層砂在沉淀罐中沉入罐底后,沉淀罐中所得液體依次經(jīng)過地面管道,通過井口裝置(11)流向動(dòng)力液管(16),進(jìn)入井底裝置的正循環(huán)反向噴射射流泵(17);

(2)在正循環(huán)反向噴射射流泵(17)的作用下,包含煤粉和地層砂的地層液被吸入正循環(huán)反向噴射射流泵(17),與動(dòng)力液混合形成混合液后,經(jīng)過混合液管(15)舉升到地面;

(3)混合液管(15)中的混合液經(jīng)過返液管(12)返回沉淀罐(1)內(nèi);

(4)煤層氣通過采氣管(14)排出。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的采氣方法,其中,所述正循環(huán)反向噴射射流泵(17)包括泵筒(25)和泵芯,所述泵芯內(nèi)設(shè)置有動(dòng)力液流道、地層液流道和混合液流道,所述動(dòng)力液流道入口與動(dòng)力液管(16)下端連通,所述混合液流道出口與所述混合液管(15)下端連通;

其中,所述動(dòng)力液流道沿動(dòng)力液流向依次設(shè)置有:與所述動(dòng)力液管(16)連通的起始段流道(511)、沿所述泵筒筒壁設(shè)置的引流段流道(514)和壓力腔(515),所述壓力腔(515)在與起始段流道(511)中流體流向相反的一端設(shè)置有噴嘴(29);

所述步驟(2)包括下述步驟:

所述沉淀罐所得液體從起始段流道(511)進(jìn)入動(dòng)力液流道后,反向在噴嘴(29)處向上噴射,地層液受噴嘴處低壓形成的壓力差驅(qū)動(dòng),進(jìn)入地層液流道,與沉淀罐所得液體在混合液流道中混合后排入混合液管(15)中。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的采氣方法,其中,所述混合液流道沿流體流向依次設(shè)置有喉管(28)、擴(kuò)散管(27)和出口段混合液流道,所述喉管(28)與噴嘴(29)連通,所述喉管(28)中流體流向與起始段流道(511)中流體流向相反;所述出口段混合液流道中流體流向與動(dòng)力液流道的起始段流道(511)中流體流向的夾角≥90°;

所述步驟(2)中,所述地層液進(jìn)入地層液流道,在喉管(28)內(nèi)與沉淀罐所得液體混合形成混合液,混合液流向擴(kuò)散管(27),經(jīng)過出口段混合液流道排入混合液管(15)中。

16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的采氣方法,其中,所述泵芯內(nèi)還設(shè)置有用于連通起始段流道(511)和引流段流道(514)的承接段流道(513),所述承接段流道還連通有支流流道(512),所述支流流道(512)與動(dòng)力液管(16)連通,且與起始段流道(511)呈夾角;

所述步驟(2)中,沉淀罐所得液體還經(jīng)過支流流道(512)進(jìn)入動(dòng)力液流道。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的采氣方法,其中,所述井底裝置還包括與地層液流道連通的尾管(18)和置于尾管(18)內(nèi)腔的吸入管(19),所述尾管(18)在連通地層液流道的一端設(shè)置有篩管;

所述步驟(2)中,所述地層液從篩管進(jìn)入尾管(18),流經(jīng)吸入管(19),流經(jīng)地層液流道后在喉管(28)處與動(dòng)力液混合。

18.根據(jù)權(quán)利要求14-17任一項(xiàng)所述的采氣方法,其中,所述地面管道包括與沉淀罐(1)依次連接的低壓管道(2)、高壓泵(4)和高壓管道(6);其中,所述低壓管道的壓力小于或等于1.6MPa;所述高壓管道的壓力范圍為大于1.6MPa;所述地面裝置還包括用于調(diào)控流量和/或壓力的自動(dòng)調(diào)控裝置,與高壓管道(6)連接;

所述低壓管道(2)和高壓管道(6)上均設(shè)置有過濾器;

所述步驟(1)中,沉淀罐中的液體先經(jīng)過低壓管道(2),過濾后流入高壓泵(4),經(jīng)高壓泵(4)加壓后,流向高壓管道(6),通過井口裝置流向動(dòng)力液管(16);通過自動(dòng)調(diào)控裝置調(diào)控高壓管道(6)的液體流量和/或壓力。

19.根據(jù)權(quán)利要求14-18任一項(xiàng)的采氣方法,其中,所述井口裝置(11)包括高壓井口流程件、低壓井口流程件、頂部閥門(231)、與頂部閥門連接的十字四通(233)、井口(110)和設(shè)置于井口(110)內(nèi)的懸掛裝置(232),

所述高壓井口流程件包括并列設(shè)置的中心高壓管(61)和環(huán)空高壓管(62),均與高壓管道(6)連接;所述低壓井口流程件包括并列設(shè)置的中心低壓管(211)和環(huán)空低壓管(221),均與返液管(12)連接;

所述混合液管(15)通過懸掛裝置(232)與環(huán)空高壓管(62)和環(huán)空低壓管(221)連接;所述動(dòng)力液管(16)通過十字四通(233)與中心高壓管(61)和中心低壓管(211)連接;

所述步驟(1)中,所述沉淀罐中的液體流經(jīng)高壓管道(6)后,通過井口裝置的中心高壓管(61)進(jìn)入連接裝置的動(dòng)力液管(16);

步驟(3)中,所述混合液流經(jīng)混合液管(15)后,通過環(huán)空低壓管(221)進(jìn)入地面裝置的返液管(12)中。

20.根據(jù)權(quán)利要求14-19任一項(xiàng)所述的采氣方法,其中,所述返液管(12)上設(shè)置有氣液分離器(13),所述氣液分離器(13)通過管道與采氣管(14)連通;

其中,所述步驟(4)包括下述兩個(gè)步驟:

(1)地下煤層氣流經(jīng)井口裝置(11)進(jìn)入采氣管(14);

(2)返液管(12)中的流體經(jīng)氣液分離器(13)分離后,所得煤層氣進(jìn)入采氣管(14)。

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