[发明专利]煤层气井增产注气驱替系统及其工作方法

说明书

煤层气井增产注气驱替系统，包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井，每四个呈矩形分布的抽采井为一组，每组抽采井的中间位置均设置有一个注气井，抽采井和注气井中均安装有用于支护井壁的外套井管，相应煤层位置的外套井管的管壁上均匀开设有若干个圆周阵列的通气孔，抽采井中设置有用于同时开采相邻上下两层煤层中煤层气的煤层气共采装置，注气井中设置有用于同时向相邻上下两层煤层中注气的注气装置。本发明通过向注气井中注入二氧化碳，实现对煤层气驱替增产，而且还能够对上下两层煤层中煤层气同时开采，能避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌。

技术领域

本发明涉及煤层气井开发技术领域，具体的说，涉及一种煤层气井增产注气驱替系统及其工作方法。

背景技术

我国具有丰富的煤层气资源，煤层气开发对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放等具有重要意义。如何从煤层中开采煤层气及提高煤层气产量是当前研究的重要的课题，利用竞争吸附优势原理，将N₂或CO₂注入煤层可有效置换或驱替煤层中的CH₄，这已成为新的煤层气强化开发方式。

但是煤层气的单井开采效率较低，造成这种问题的一个很主要的原因是多煤层在同时开采的时候由于每个煤层的内部压力不一样，常常造成多个煤层之间的煤层气共采（共同开采）时向压力低的煤层内倒灌，对煤层气开采产生干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤层气井增产注气驱替系统及其工作方法，本发明通过向注气井中注入二氧化碳，实现对煤层气驱替增产，而且还能够对上下两层煤层中煤层气同时开采，能避免上下两层煤层中煤层气合采时发生倒灌。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

煤层气井增产注气驱替系统，包括若干个呈矩形阵列布置的抽采井，相邻四个呈矩形分布的抽采井为一组，每组抽采井的对角线交叉点处均设置有一个注气井，抽采井和注气井中均安装有用于支护井壁的外套井管，相应煤层位置的外套井管的管壁上均匀开设有若干个圆周阵列的通气孔，抽采井中设置有用于同时开采相邻上下两层煤层中煤层气的煤层气共采装置，注气井中设置有用于同时向相邻上下两层煤层中注气的注气装置。

煤层气共采装置包括第一充气管、采气管、第一采气组件、第二采气组件和煤层气混合组件，第一充气管同中心竖向设置在抽采井中，采气管同中心设置在第一充气管内，第一充气管与采气管之间的环腔为充气腔，第一采气组件和第二采气组件上下对称套装设置在第一充气管上，第一采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管上的第一密封器，第二采气组件的上侧和下侧均设置有固定套装在第一充气管上的第二密封器，煤层气混合组件设置在下侧的第一密封器和上侧的第二密封器之间，两个第一密封器和两个第二密封器均与充气腔连通，煤层气混合组件的出气端与采气管的下端连接，煤层气混合组件的进气端分别与第一采气组件和第二采气组件的出气端连接，第一充气管的上端向上伸出抽采井并与地面上的空压机连接，采气管的上端向上伸出抽采井并与地面上的煤层气集气装置连接。

第一充气管为三级伸缩管，第一充气管的上节管下端滑动插接到中间节管的上端口中，第一充气管的下节管上端滑动插接到中间节管的下端口中，上侧的第一密封器和第一采气组件均安装在第一充气管的上节管上，下侧的第一密封器安装在第一充气管的中间节管上侧部，下侧的第一密封器的上方设置有第一伸缩气缸，第一伸缩气缸竖向设置且活塞杆向上伸出，第一伸缩气缸的缸体下端固定连接在第一充气管的中间节管外管壁上端部，第一伸缩气缸的活塞杆上端固定连接在第一充气管的上节管外管壁上，下侧的第二密封器和第二采气组件均安装在第一充气管的下节管上，上侧的第二密封器安装在第一充气管的中间节管下侧部，上侧的第二密封器的下方设置有第二伸缩气缸，第二伸缩气缸竖向设置且活塞杆向下伸出，第二伸缩气缸的缸体上端固定连接在第一充气管的中间节管外管壁下端部，第二伸缩气缸的活塞杆下端固定连接在第一充气管的下节管外管壁上；