一种煤层气增产用压力扰动装置及煤层气增产方法与流程

本发明涉及煤层气开发领域，具体涉及一种煤层气增产用压力扰动装置及煤层气增产方法。

背景技术：

中国是一个多煤的国家，煤炭占据能源消费的60%以上，煤炭中吸附大量的甲烷气体，俗称瓦斯气体或煤层气。煤层气与常规天然气的区别在于储存状态，前者是吸附状态后者是游离状态。与常规天然气相比，煤层气称作非常规气。煤层气既是优质能源，又是煤矿开采的安全隐患。

随着我国对非常规气开发及煤矿安全生产的重视，针对煤层气的开发制定了补贴政策，鼓励各行各业投资煤层气的开发。大家依靠天然气开发的成熟技术，对煤层气进行开发，效果很差，单井产量极低。

现有的煤层气开采常用到抽油机、套管以及设置于套管中的油管等装置，油管中设有抽油杆，抽油杆的上端与抽油机连接进行抽油和抽水。将套管置于地下，套管底部穿过煤层，煤层中存在裂隙，套管上于煤层覆盖部分上设置有连通孔，以供煤层中的水以及煤层气进入套管。套管的上端设置有出气管，出气管上连接有抽气泵，用于将套管中的煤层气抽出。但是主要问题存在于常规天然气在产出过程中，没有固体粉末的产生，天然气的渗流通道，一直畅通。而煤层气在产出过程中，由于煤层压力的下降，大量煤粉产生，堵塞煤层气的渗流通道，从而造成单井产能较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够提高单井产能的煤层气增产用压力扰动装置；同时本发明的目的还在于提供一种使用上述煤层气增产用压力扰动装置的煤层气增产方法。

为实现上述目的，本发明的一种煤层气增产用压力扰动装置采用如下技术方案：一种煤层气增产用压力扰动装置，其特征在于：包括用于与套管上端的出气管连通的用于向套管中通入扰动气体的气体压缩机，气体压缩机连接有将氮气送至气体压缩机中的制氮机，制氮机连接有用于将空气送至制氮机中的空压机，出气管通过三通接头与气体压缩机连通，三通接头的另一连接口连接有气体-粉尘分离器，三通接头与气体压缩机之间的连通管道上设有第一阀门，三通接头与气体-粉尘分离器之间的连通管道上设置有第二阀门。

本发明的一种使用上述煤层气增产用压力扰动装置的煤层气增产方法采用如下技术方案：煤层气增产方法，包括以下按步骤：

1）采用抽油机将由煤层中进入套管内的水抽出排空；

2）由空压机将压缩空气送至制氮机，制氮机将氮气送至气体压缩机，由气体压缩机将压缩后的氮气即扰动气体通入套管中，扰动气体通过套管壁上的连通孔进入到煤层中的裂隙中，进而扰动气体扩展到整个煤层中并与煤层中的煤层气接触混合，在套管中压力达到设定值时停止向套管中输送扰动气体，关闭第一阀门；

3）打开第二阀门，连通气体—粉尘分离器与套管，将套管内的压力释放，煤层中的煤层气及煤粉伴随扰动气体进入到套管中，通过气体—粉尘分离器将煤粉过滤，将煤层气和扰动气体进行输送。

在步骤2）中，套管中压力设定值为5mpa。

在步骤2）中，当套管内压力达到5mpa时，停止注气5小时。

在步骤3）中，套管内的压力释放后，重复步骤2）和步骤3），多次增压和泄压，使煤层“呼吸”起来。

本发明的有益效果：使用时先将由煤层中进入套管内部的污水抽出排空，关闭抽油机，通过空压机、制氮机和气体压缩机将压缩氮气即扰动气体注入套管中，扰动气体经过套管上的连通孔和煤层中的裂隙注入煤层中，达到设定压力时停止注气，关闭第一阀门，而后打开第二阀门，使气体粉尘分离器与出气管连通，煤层中的煤层气以及煤粉会随着注入的扰动气体进入套管中并经过出气管进入气体-粉尘分离器种进行过滤分离，气体进入输气管线中进行采集煤层气，煤粉被分离出来，也有一部分煤粉在重力作用下沉到套管底部。

进一步，可以多次进行重复上述动作实现井内的增压和泄压，使煤层“呼吸”起来，从而达到压力扰动煤层的目的。通过多次的压力扰动，疏通渗流通道，激发煤层气的解析；同时也避免了煤粉堵塞渗流通道，达到增产的目的。

附图说明

图1是本发明的一种煤层气增产用压力扰动装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种煤层气增产用压力扰动装置的实施例，如图1所示，包括底部穿过煤层的套管1，套管1上于煤层覆盖部分上设置有连通孔，水、气和煤粉可以通过连通孔。套管1中设置有油管4，油管中设置有油杆5，油杆的上端连接有抽油机9，油杆的下端设置有油泵8。套管1的上端连通有出气管16，油管的上端设置有出水结构10，用于将套管中的水排至蓄水池。以上技术均为现有技术，本专利中不再详细描述其具体结构。出水管11通过三通接头17连通有用于向套管中通入扰动气体的气体压缩机12，气体压缩机12连接有将氮气送至气体压缩机中的制氮机13，制氮机连接有用于将空气送至制氮机中的空压机14。三通接头17的另一连接口连接有气体-粉尘分离器18，气体-粉尘分离器18上还设有输送管线19。三通接头17与气体压缩机12之间的连通管道上设有第一阀门15，三通接头17与气体-粉尘分离器18之间的连通管道上设置有第二阀门16。

本发明的一种煤层气增产用压力扰动装置在使用时，煤层2中含有水6和煤层气7，套管内增压前必须通过抽油机将由煤层2进入套管中的污水抽出排空，使后期的增压和泄压畅通无阻，水排空后关闭抽油机；通过空压机、制氮机和气体压缩机将压缩氮气即扰动气体注入套管中，扰动气体经过套管上的连通孔和煤层中的裂隙3注入煤层2中，达到设定压力时停止注气，而后打开气体粉尘分离器，煤层2中的煤层气7以及煤粉20会随着注入的扰动气体进入套管中并经过出气管进入气体-粉尘分离器种进行过滤分离，气体进入输气管线中进行采集煤层气，煤粉被分离出来，也有一部分煤粉在重力作用下沉到套管底部。增压的气体为氮气，泄压的气体为甲烷等气体与氮气的混合物。可以多次进行重复上述动作实现井内的增压和泄压，使煤层“呼吸”起来，从而达到压力扰动煤层的目的。通过多次的压力扰动，疏通渗流通道，激发煤层气的解析；同时也避免了煤粉堵塞渗流通道，达到增产的目的。

本发明的一种使用上述煤层气增产用压力扰动装置的煤层气增产方法，包括以下步骤：

1）采用抽油机将煤层中进入套管内的水抽出排空；

2）由空压机将压缩空气送至制氮机，制氮机将氮气送至气体压缩机，由气体压缩机将压缩后的氮气即扰动气体通入套管中，扰动气体通过套管壁上的连通孔进入到煤层中的裂隙中，进而扰动气体扩展到整个煤层中并与煤层中的煤层气接触混合，在套管中压力达到设定值时停止向套管中输送扰动气体，关闭第一阀门；

3）打开第二阀门，连通气体—粉尘分离器与套管，将套管内的压力释放，煤层中的煤层气及煤粉伴随扰动气体进入到套管中，通过气体—粉尘分离器将煤粉过滤，将煤层气和扰动气体进行输送。

步骤2）中，管中压力设定值为5mpa。

在步骤2）中，当套管内压力达到5mpa时，停止注气5小时。

在步骤3）中，套管内的压力释放后，重复步骤2）和步骤3），多次增压和泄压，使煤层“呼吸”起来。

在本发明的其他实施例中，套管内气体压力也可以为2mpa时停止注气；也可以根据实际井况进行调节，例如为1mpa；停止注气的时间也可以根据实际情况进行调节。