生物气的开采系统及生物气的开采方法.pdf

本发明提供了一种生物气的开采系统及开采方法，生物气的开采系统包括包括水泵、生物气收集装置和生物气开采装置；生物气开采装置包括：喷嘴、注入管、出气管和连接部；注入管和出气管通过连接部固定连接；注入管的一端为喷出端；喷嘴上设置喷射孔；喷嘴固定连接在喷出端；出气管的一端为吸气端；水泵与注入管连通，用于将水注入到注入管中，并通过喷嘴上的喷射孔喷出；生物气收集装置与出气管连通；生物气通过吸气端进入出气管，并通过出气端出气管进入生物气收集装置，其具有设计合理，易于操作、生产效率高，并且能够有效避免生物气开采过程中出现事故的优点。

1.  一种生物气的开采系统，其特征在于：
包括水泵、生物气收集装置和生物气开采装置；
所述生物气开采装置包括：喷嘴、注入管、出气管和连接部；
所述注入管和所述出气管通过所述连接部固定连接；
所述注入管的一端为喷出端；
所述喷嘴上设置喷射孔；
所述喷嘴固定连接在所述喷出端；
所述出气管的一端为吸气端；
所述水泵与所述注入管连通，用于将水注入到所述注入管中，并通过所述喷嘴上的所述喷射孔喷出；
所述生物气收集装置与所述出气管连通；
生物气通过所述吸气端进入所述出气管，并通过所述出气管的出气端进入所述生物气收集装置。

2.  根据权利要求1所述的生物气的开采系统，其特征在于：
还包括流量监测装置和喷砂源；
所述流量监测装置与所述出气管连接，用于监测所述出气管内生物气的流量；
所述喷砂源与所述注入管连通，所述喷砂源将砂子注入所述注入管中，并通过所述喷嘴上的所述喷射孔喷出。

3.  根据权利要求2所述的生物气的开采系统，其特征在于：
所述喷射孔的数量为两个或两个以上。

4.  根据权利要求3所述的生物气的开采系统，其特征在于：
所述注入管和所述出气管为不锈钢管和/或带钢骨架的PE管。

5.  根据权利要求4所述的生物气的开采系统，其特征在于：
所述注入管设置在所述出气管内部；
所述连接部分别于所述注入管外壁和所述出气管的内壁固定连接；
所述喷出端和所述吸气端共同形成第一吸气口；
所述第一吸气口上设置滤网；
生物气通过所述第一吸气口进入所述出气管。

6.  根据权利要求5所述的生物气的开采系统，其特征在于：
所述连接部分别与所述注入管外壁和所述出气管的内壁固定连接；
所述连接部的数量为一个或一个以上。

7.  根据权利要求6所述的生物气的开采系统，其特征在于：
所述连接部包括管箍和固定翼；
所述管箍固定连接在所述注入管的外壁上；
所述固定翼为弹性材质；
所述固定翼与所述管箍固定连接，并抵接在所述出气管的内壁上。

8.  根据权利要求4所述的生物气的开采系统，其特征在于：
所述出气管设置在所述注入管内部；
所述连接部分别于所述注入管内壁和所述出气管的外壁固定连接；
所述喷出端和所述吸气端共同形成第二喷出口，所述喷嘴固定连接在所述第二喷出口上；
所述吸气端设置第二吸气口；
所述第二吸气口上设置滤网；
生物气通过所述第二吸气口进入所述出气管。

9.  根据权利要求1至8任意一项所述的生物气的开采系统，其特征在于：
还包括第一压力监测装置；
所述第一压力监测装置与所述注入管连接，用于监测所述注入管内的水的压力。

10.  根据权利要求1至8任意一项所述的生物气的开采系统，其特征在于：
还包括称重装置；
所述称重装置与所述生物气开采装置连接，用于监测所述生物气开采装置的重量变化。

11.  根据权利要求1至8任意一项所述的生物气的开采系统，其特征在于：
还包括第二压力监测装置；
所述第二压力监测装置与所述出气管连接，用于监测所述出气管内的气压。

12.  一种生物气的开采方法，用于对生物气矿藏区的生物气进行开采，所述生物气矿藏区包括从上至下依次排列的覆盖层、生物气壳体和生物气层，其特征在于：用于权利要求10至13任意一项生物气开采系统的使用，包括以下步骤：
S100,启动水泵，调整进水量，对覆盖层进行掘进；
S200,启动水泵，调整进水量，对生物气壳体进行钻孔；
S300，关停水泵，停止注水钻孔；
S400,启动生物气收集装置，收集生物气。

13.  根据权利要求12所述的生物气的开采方法，其特征在于：
步骤S400后还包括：
S410，实时监测出气管内的生物气流量是否减小，若是则进入S320，若否则继续监测；
S420，启动喷砂源，向生物气层喷砂。

14.  根据权利要求12所述的生物气的开采方法，其特征在于：
步骤S200包括以下步骤：
S210，实时监测注入管内的水的压力的波动是否达到预设值，若是则进入400，若否则继续监测。

15.  根据权利要求12所述的生物气的开采方法，其特征在于：
步骤S200还包括以下步骤：
S220，实时监测出气管中的气压是否低于生物气层的气压，若是则进入S400，若否则继续监测。

16.  根据权利要求12所述的生物气的开采方法，其特征在于：
步骤S200还包括以下步骤：
S230,实时监测生物气的开采装置的重量是否有明显下降，若是则关闭水泵并进入S300,若否则继续监测。

生物气的开采系统及生物气的开采方法
技术领域
本发明涉及生物气开采领域，特别涉及一种生物气的开采系统及生物气的开采方法。
背景技术
生物气是微生物作用使有机质再矿化的生物化学过程中的重要终极产物。适合大型生物气形成和聚集的地质环境有三角洲、深水浊流沉积、碎屑岩和碳酸盐岩台地，在层位上，多处于第四系等浅部地层。可见，生物气蕴藏于地质结构复杂的地层中，生物气藏埋深一般在40—120m，上层为砂质等海相沉积物覆盖，浅层气受地质构造和地下水流动的控制。一般开采手段在生物气开采不能实现，因为井深越浅，平衡地层压力的钻井液密度就越小，井底的压力平衡不稳，导致浅层气上窜的速度加快，到达井口仅仅需要非常短的时间，一旦发生井涌事故，用普通的井控方法关井很容易造成上部浅气层被憋漏，从而可能造成钻机陷落或者地层塌陷的严重后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、易于操作、生产效率高，并且能够有效避免生物气开采过程中出现事故的生物气的开采系统及生物气的开采方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种生物气的开采系统，包括水泵、生物气收集装置和生物气开采装置；
所述生物气开采装置包括：喷嘴、注入管、出气管和连接部；
所述注入管和所述出气管通过所述连接部固定连接；
所述注入管的一端为喷出端；
所述喷嘴上设置喷射孔；
所述喷嘴固定连接在所述喷出端；
所述出气管的一端为吸气端；
所述水泵与所述注入管连通，用于将水注入到所述注入管中，并通过所述 喷嘴上的所述喷射孔喷出；
所述生物气收集装置与所述出气管连通；
生物气通过所述吸气端进入所述出气管，并通过所述出气管的出气端进入所述生物气收集装置。
较优地，还包括流量监测装置和喷砂源；
所述流量监测装置与所述出气管连接，用于监测所述出气管内生物气的流量；
所述喷砂源与所述注入管连通，所述喷砂源将砂子注入所述注入管中，并通过所述喷嘴上的所述喷射孔喷出。
较优地，所述喷射孔的数量为两个或两个以上。
较优地，所述注入管和所述出气管为不锈钢管和/或带钢骨架的PE管。
较优地，所述注入管设置在所述出气管内部；
所述连接部分别于所述注入管外壁和所述出气管的内壁固定连接；
所述注入管的所述喷出端设置第一喷出口，所述喷嘴固定连接在所述第一喷出口上；
所述喷出端和所述吸气端共同形成第一吸气口；
所述第一吸气口上设置滤网
生物气通过所述第一吸气口进入所述出气管。
较优地，所述连接部为分别与所述所述注入管外壁和所述出气管的内壁固定连接；
所述连接部的数量为一个或一个以上。
较优地，所述连接部包括管箍和固定翼；
所述管箍固定连接在所述注入管的外壁上；
所述固定翼为弹性材质；
所述固定翼与所述管箍固定连接，并抵接在所述出气管的内壁上。
较优地，所述出气管设置在所述注入管内部；
所述连接部分别与所述注入管内壁和所述出气管的外壁固定连接；
所述喷出端和所述吸气端共同形成第二喷出口，所述喷嘴固定连接在所述第二喷出口上；
所述吸气端设置第二吸气口；
所述第二吸气口上设置滤网；
生物气通过所述第二吸气口进入所述出气管。
较优地，还包括第一压力监测装置；
所述第一压力监测装置与所述注入管连接，用于监测所述注入管内的水的压力。
较优地，还包括称重装置；
所述称重装置与所述生物气开采装置连接，用于监测所述生物气开采装置的重量变化。
较优地，还包括第二压力监测装置；
所述第二压力监测装置与所述出气管连接，用于监测所述出气管内的气压。
一种生物气的开采方法，用于对生物气矿藏区的生物气进行开采，所述生物气矿藏区包括从上至下依次排列的覆盖层、生物气壳体和生物气层，生物气开采系统的使用，包括以下步骤：
S100,启动水泵，调整进水量，对覆盖层进行掘进；
S200，调整进水量，对生物气壳体进行钻孔；
S300，关停水泵，停止注水钻孔；
S400,启动生物气收集装置，收集生物气。
较优地，步骤S400后还包括：
S410，实时监测出气管内的生物气流量是否减小，若是则进入S320，若否
则继续监测；
S420，启动喷砂源，向生物气层喷砂。
较优地，步骤S200包括以下步骤：
S210，实时监测注入管内的水的压力的波动是否达到预设值，若是则进入400，若否则继续监测。
较优地，步骤S200还包括以下步骤：
S220，实时监测出气管中的气压是否低于生物气层的气压，若是则进入S400，若否则继续监测。
较优地，步骤S200还包括以下步骤：
S230,实时监测生物气的开采装置的重量是否有明显下降，若是则关闭水
泵并进入S300,若否则继续监测。
采用注入管和出气管固定连接，喷嘴固定连接在注入管的喷出端，水泵与注入管连通，并且生物气收集装置与出气管联通这样的结构方式，使得本发明具有如下优点：设计合理，易于操作、生产效率高，并且能够有效避免生物气开采过程中出现事故。
附图说明
图1为本发明的生物气的开采系统一实施例结构示意图；
图2为图1中生物气开采装置一实施例示意图；
图3为图2中喷嘴示意图；
图4为图2中滤网示意图；
图5为图2中连接部一实施例示意图；
图6为图2中连接部另一实施例示意图；
图7为图1中生物气开采装置另一实施例示意图；
图8为图7中喷嘴示意图；
图9为本发明的生物气开采方法流程示意图；
其中：1水泵；2生物气收集装置；3生物气开采装置；4喷砂源；5注入管；6出气管；7第一压力监测装置；8第二压力监测装置；9称重装置；10喷嘴；11连接部；12喷出端；13吸气端；14喷射孔；15第一喷出口；16第二喷出口；17滤网；18管箍；19固定翼；20第二喷出口；21第二吸气口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的生物气的开采系统及生物气的开采方法。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，一种生物气的开采系统，包括水泵1、生物气收集装置2和生物气开采装置3；
生物气开采装置3包括：喷嘴10、注入管5、出气管6和连接部11；
注入管5和出气管6通过连接部11固定连接；
注入管5的一端为喷出端12；
喷嘴10上设置喷射孔14；
喷嘴10固定连接在喷出端12上；
出气管6的一端为吸气端13；
水泵1与注入管5连通，用于将水注入到注入管5中，并通过喷嘴10上的喷射孔14喷出；
生物气收集装置2与出气管6连通；
生物气通过吸气端13进入出气管6，并通过出气管6的出气端进入生物气收集装置2。
水泵1将水注入到注入管5中并通过喷嘴10上的喷射孔14喷出，这样喷嘴10可以采用大水量、高压力对生物气的上方进行掘进钻孔，由于注入管5和出气管6固定连接，在掘进的同时出气管6和注入管5可同时运动，同时通过土质的粘性将出气管6和注入管5进行密封，从而避免了开采过程中生物气的扩散，提高了开采效率。而且出气管6和注入管5同时运动，可以使掘进钻孔工作同时进行，避免了因为上部浅气层被憋漏，从而可能造成钻机陷落或者地层塌陷的后果。
较优地，作为一种可实施方式，还包括流量监测装置22和喷砂源4；
流量监测装置22与出气管6连接，用于监测出气管6内生物气的流量；
喷砂源4与注入管5连通，喷砂源4将砂子注入注入管5中，并通过喷嘴10上的喷射孔14喷出。
这样，喷嘴10可以向生物气层注砂，增加生物气的裂隙，从而增加生物气的开采率。
较优地，作为一种可实施方式，喷射孔14的数量为两个或两个以上。
如图3所示，喷射孔14的数量可以是3个并均匀布置，这样能够保证水或砂从喷嘴中大量并且均匀地喷出，从而保证了生物气开采装置3的工作效率和质量。
较优地，作为一种可实施方式，注入管5和出气管6为不锈钢管和/或带钢骨架的PE管。也可以是其他材质的承压管。
这样能够提高注入管5和出气管6的耐腐性，并能够保证注入管5和出气管6的强度，不仅保证了生物气开采工作的可靠性同时还能使生物气开采装置3的使用寿命大大延长。
较优地，作为一种可实施方式，如图2、4所示，注入管5设置在出气管6内部；
连接部11分别与注入管5外壁和出气管6的内壁固定连接；
注入管5的喷出端12设置第一喷出口15，喷嘴10固定连接在第一喷出口上15；
喷出端12和吸气端13共同形成第一吸气口16；
第一吸气口16上设置滤网17；
生物气通过第一吸气口16进入出气管6。
这样注入管5和出气管之间形成截面积加大通道，能够保证生物气大量通 过，从而提高了工作效率。而第一吸气口16上设置滤网17，能够避免杂质进入该通道所造成得通道阻塞，保证了开采工作的顺利进行。
较优地，作为一种可实施方式，如图5所示，连接部11为分别与注入管5外壁和出气管6的内壁固定连接；
连接部11的数量为一个或一个以上。
这种方式不仅结构简单，而且能够保证注入管5和出气管6之间的连接的可靠性。
较优地，作为一种可实施方式，如图6所示，连接部11包括管箍18和固定翼19；
管箍18固定连接在注入管5的外壁上；
固定翼19为弹性材质；
固定翼19与管箍18固定连接，并抵接在出气管6的内壁上。
由于固定翼19为弹性材质，并抵接在出气管6的内壁上，固定翼19可依靠自身弹力和与出气管6的内壁之间的摩擦力将出气管6与注入管5连接固定，这样可以使出气管6与注入管5之间的安装工作变得十分方便。
较优地，作为一种可实施方式，如图7、8所示，出气管6设置在注入管5内部；
连接部11分别与注入管5内壁和出气管6的外壁固定连接；
喷出端12和吸气端13共同形成第二喷出口20，喷嘴10固定连接在第二喷出口20上；
吸气端13设置第二吸气口21；
第二吸气口21上设置滤网17；
生物气通过第二吸气口21进入出气管6。
这样注入管5内壁和出气管6的外壁之间形成截面积较大的注水通道，能够保证大量水流的通过，从而提高了生物气开采装置3的掘进钻孔效率。
这里连接部11的结构方式可采用前面实施例所述的方式。
较优地，作为一种可实施方式，还包括第一压力监测装置7；
第一压力监测装置7与注入管5连接，用于监测注入管5内的水的压力。
这样在注水掘进钻孔时可以对注入管5内的水的压力进行监测，根据监测结果调节操作，从而使掘进及开采工作更加精确可靠。
较优地，作为一种可实施方式，还包括称重装置9；
称重装,9与生物气开采装置3连接，用于监测生物气开采装置3的重量变化。
这样在注水掘进钻孔时可以对生物气开采装置3的重量变化进行监控测，并根据监测结果调节操作，从而使掘进及开采工作更加精确可靠。
较优地，作为一种可实施方式，还包括第二压力监测装置8；
第二压力监测装置8与出气管6连接，用于监测出气管内6的气压。
这样在生物气开采时可以对气管内6的气压进行监测，并根据监测结果，从而使生物气开采工作更加精确可靠。
为实现发明目的，如图9所示，本发明还提供一种生物气的开采方法，用于对生物气矿藏区的生物气进行开采，生物气矿藏区包括从上至下依次排列的覆盖层、生物气壳体和生物气层，生物气开采系统的使用，包括以下步骤：
S100,启动水泵，调整进水量，对覆盖层进行掘进；
S200，调整进水量，对生物气壳体进行钻孔；
S300，关停水泵，停止注水钻孔；
S400,启动生物气收集装置，收集生物气。
其中，在步骤S100中水量可调采用大量水，水量范围可以为30-50立方米/分，当对覆盖层进行掘进进行到距离生物气层顶板上方2-4米出进入步骤S200，在步骤S200中进水量的调整范围可以为14-17立方米/分。
较优地，作为一种可实施方式，步骤S400后还包括：
S410，实时监测出气管内的生物气流量是否减小，若是则进入S320，若否则继续监测；
S420，启动喷砂源，向生物气层喷砂。
较优地，作为一种可实施方式，步骤S200包括以下步骤：
S210，实时监测注入管内的水的压力的波动是否达到预设值，若是则进入400，若否则继续监测。
预设值可以使±1-2MPa.
较优地，作为一种可实施方式，步骤S200还包括以下步骤：
S220，实时监测出气管中的气压是否低于生物气层的气压，若是则进入S400，若否则继续监测。
较优地，作为一种可实施方式，步骤S200还包括以下步骤：
S230,实时监测生物气的开采装置的重量是否有明显下降，若是则关闭水泵并进入S300,若否则继续监测。
本发明的有益效果是：设计合理，易于操作、生产效率高，并且能够有效避免生物气开采过程中出现事故。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。