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1、10申请公布号CN104358545A43申请公布日20150218CN104358545A21申请号201410602055X22申请日20141030E21B43/0020060171申请人中矿瑞杰（北京）科技有限公司地址100083北京市海淀区学院路30号天工大厦B座50872发明人刘升贵王月军王振彪74专利代理机构北京格旭知识产权代理事务所普通合伙11443代理人雒纯丹54发明名称排砂排煤粉采气的方法及其装置57摘要本发明涉及一种排砂排煤粉采气的方法及其装置，排砂排煤粉采气装置通过水力射流泵、尾管以及返液管形成煤粉、地层砂、动力液混合流道，地面动力站、井下动力液管和水力射流泵形成动力液。
2、通道。所述排砂排煤粉采气装置将含有煤粉、地层砂的动力液通过单独的通道排出，避免因煤粉、地层砂堵塞造成卡泵、且不存在管杆偏磨问题。本发明的排砂排煤粉采气的方法利用所述煤粉、地层砂、动力液混合流道将包含有煤粉和地层砂的地层液和动力液混合形成的混合液排至地面。本发明利用简单的结构装置通过简易的操作来排出煤层中的煤粉和地层砂，提高所述排砂排煤粉采气装置的工作效率、减少设备的故障率、延长检泵修井周期。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图1页10申请公布号CN104358545ACN104358545A1/1页21一种排。
3、砂排煤粉采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置，所述地面装置、连接装置、井下装置顺序接通；其特征在于所述连接装置包括井下动力液管1和返液管2，所述井下装置包括水力射流泵4；所述井下动力液管1的下端和所述返液管2的下端均与所述水力射流泵4的上端连通，所述井下动力液管1的上端与所述地面装置连通。2根据权利要求1所述的排砂排煤粉采气装置，其特征在于所述井下装置包括尾管5，所述尾管5的上端与所述水力射流泵4下端连通。3根据权利要求1或2所述的排砂排煤粉采气装置，其特征在于所述井下动力液管1和返液管2并列设置在所述水力射流泵4的上端。4根据权利要求1或2所述的排砂排煤粉采气装置，其特征在于所述井下动。
4、力液管1和返液管2内外或外内相套设置在所述水力射流泵4的上端。5根据权利要求14任一所述的排砂排煤粉采气装置，其特征在于所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述井下动力液管1的上端通过井口装置6与所述地面动力站连通。6根据权利要求15任一所述的排砂排煤粉采气装置，其特征在于包括采气管3，所述采气管3的下端伸至井筒内、上端口高于地面。7根据权利要求16任一所述的排砂排煤粉采气装置，其特征在于包括封闭层9，所述封闭层设置在所述水力射流泵4与所述尾管5之间。8使用权利要求1的排砂排煤粉采气装置进行排砂排煤粉采气的方法，其特征在于包括如下步骤，1井筒内上端与地面装置连通的井下动力液管1，将所述地面。
5、装置中的动力液输送至与所述井下动力液管1下端连通的井下装置的水力射流泵4中，推动所述水力射流泵4工作；2所述水力射流泵4将煤层7的煤粉和地层砂吸入所述井下装置中，使所述煤粉和所述地层砂完全混入所述动力液中；3所述水力射流泵4产生压力，通过与所述水力射流泵4连通的所述连接装置的返液管2将混入所述煤粉和所述地层砂的所述动力液输送至地面。9根据权利要求7或8所述的排砂排煤粉采气的方法，其特征在于所述排砂排煤粉采气装置所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述井下动力液管1的上端通过井口装置6与所述地面动力站连通；所述地面装置的地面动力站产生动力液，所述地面动力站通过与其连通的所述井下动力液管1将所。
6、述动力液输送至所述水力射流泵4中；所述地面装置通过其井口装置6控制所述地面动力站与所述连接装置连通。10根据权利要求79任一所述的排砂排煤粉采气的方法，其特征在于所述排砂排煤粉采气装置包括采气管3，所述采气管3的下端伸至井筒内、上端口高于地面；包括步骤5，煤层气通过伸入井筒内的采气管3被输送至地面。权利要求书CN104358545A1/6页3排砂排煤粉采气的方法及其装置技术领域0001本发明涉及机械传输领域，具体涉及一种排砂排煤粉采气的方法及其装置。背景技术0002煤层气是煤在生成过程中的一种伴生物，是利用价值很高的优质洁净新能源。随着社会的不断发展，由于对开发利用能源造成的环境污染问题也日趋。
7、重视，因此煤层气也得到了人们越来越多的关注和需求；在我国，煤层气已被纳入推动能源生产和消费革命的重要载体。0003由于煤储层的特殊性决定了煤层气井排采作业的核心任务之一为煤粉管理，而我国煤层气开采目前处于初级阶段，排采的主要方式是稳压排采、机抽为主，排采设备主要为移植常规有杆抽油系统。由于主要为移植采油设备，在煤层气井排采现场应用中，存在还诸多不适应的问题；例如，有杆泵在前期排采中能排出少量的煤粉，但在稳产及后期的低排量条件下，却无法有效地排出煤粉。而煤粉质量分数超标是导致卡泵停机的主要原因，井筒中的煤粉引起卡泵，进而需要修井作业、严重影响了煤层气井的连续生产。由于压力的作用，煤层中的地层砂和。
8、煤粉很容易进入抽采泵的吸入口，导致增加抽采泵的故障率、缩短修井周期，对气井生产动态产生负面影响、增加了排采成本。中国实用新型专利申请CN2014200756781公开了一种煤层气井防煤粉泵，其结构为吸入阀、柱塞、连接、分流接头从上至下依次连接、上接头、外筒、分流接头、下接头从上至下依次连接，外筒与泵筒之间形成沉粉环空。该煤层气井防煤粉泵利用沉粉环空通过分流接头上的沉粉通道与下接头的内部相通，使煤粉通过此通道沉入下接头之下的尾管里，以避免煤粉堆积在排出阀和柱塞上。该实用新型专利为了实现煤粉排出，在泵中增加了多个结构和接头、增加了每个部件之间的运动磨损，且煤粉沉积在尾管里，还需要在下次作业时提出清。
9、除，增加了工作程序。而且其还是利用有杆设备，会存在管杆偏磨的问题。发明内容0004本发明需要解决的现有技术的问题是现有技术不能利用简单的结构装置通过简易的操作来排出煤层中的煤粉和地层砂，避免因为卡泵和管杆偏磨而增加设备故障率、缩短修井周期。0005具体来说，本发明提出了如下技术方案。0006本发明提供一种排砂排煤粉采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置，所述地面装置、连接装置、井下装置顺序接通；其特征在于所述连接装置包括井下动力液管和返液管，所述井下装置包括水力射流泵；所述井下动力液管的下端和所述返液管的下端均与所述水力射流泵的上端连通，所述井下动力液管的上端与所述地面装置连通。0007优。
10、选的是，所述井下装置包括尾管，所述尾管的上端与所述水力射流泵下端连通。0008优选的是，所述井下动力液管和返液管并列设置在所述水力射流泵的上端。0009优选的是，所述井下动力液管和返液管内外或外内相套设置在所述水力射流泵的说明书CN104358545A2/6页4上端。0010优选的是，所述地面装置包括地面动力站和井口装置，所述井下动力液管的上端通过井口装置与所述地面动力站连通。0011优选的是，所述排砂排煤粉采气装置包括采气管，所述采气管的下端伸至井筒内、上端口高于地面。0012优选的是，所述排砂排煤粉采气装置包括封闭层，所述封闭层设置在所述水力射流泵与所述尾管之间。0013本发明还提供一种使。
11、用本发明的排砂排煤粉采气装置进行排砂排煤粉采气的方法，包括如下步骤，00141井筒内上端与地面装置连通的井下动力液管，将所述地面装置中的动力液输送至与所述井下动力液管下端连通的井下装置的水力射流泵中，推动所述水力射流泵工作；00152所述水力射流泵将煤层的煤粉和地层砂吸入所述井下装置中，使所述煤粉和所述地层砂完全混入所述动力液中；00163所述水力射流泵产生压力，通过与所述水力射流泵连通的所述连接装置的返液管将混入所述煤粉和所述地层砂的所述动力液输送至地面。0017优选的是，所述排砂排煤粉采气装置所述地面装置包括地面动力站和井口装置，所述井下动力液管的上端通过井口装置与所述地面动力站连通；所述。
12、地面装置的地面动力站产生动力液，所述地面动力站通过与其连通的所述井下动力液管将所述动力液输送至所述水力射流泵中；所述地面装置通过其井口装置控制所述地面动力站与所述连接装置连通。0018优选的是，所述排砂排煤粉采气装置包括采气管，所述采气管的下端伸至井筒内、上端口高于地面；0019包括步骤5，煤层气通过伸入井筒内的采气管被输送至地面。0020本发明的排砂排煤粉采气装置包括所述地面装置、所述连接装置和所述井下装置。所述地面装置将所述地面动力站产生的所述动力液通过所述连接装置的所述井下动力液管输送至所述井下装置中的所述水力射流泵中，来推动所述水力射流泵工作、将动能转化成压力，实现将煤粉和地层砂排至地。
13、面。0021本发明的排砂排煤粉采气装置中，所述井下装置的所述尾管上端与所述液压柱塞泵下端连通，所述尾管下端置于煤层下、方便接收所述煤层的所述煤粉和所述地层砂。所述尾管、所述水力射流泵和所述返液管形成一个煤粉、地层砂、动力液混合流道。0022本发明的排砂排煤粉采气装置中，所述连接装置的所述井下动力液管和所述返液管可以并列设置在所述水力射流泵的上端；也可以将所述井下动力液管套在所述返液管外面并设置在所述水力射流泵的上端，使所述动力液在所述返液管外侧流动，或将所述返液管套在所述井下动力液管外面并设置在所述水力射流泵的上端，使含有煤粉、地层砂和动力液的混合液在所述井下动力液管外侧流动。0023本发明的。
14、排砂排煤粉采气装置中，所述地面装置通过所述井口装置控制所述地面动力站与所述连接装置的所述井下动力液管是否连通。0024本发明的排砂排煤粉采气的方法，利用排砂排煤粉采气装置的所述井下装置的所说明书CN104358545A3/6页5述水力射流泵产生压力施加于煤层中的煤粉和地层砂，并通过由所述尾管、所述水力射流泵和所述返液管形成的流道将煤粉和地层砂向上吸至地面。0025本发明的排砂排煤粉采气装置通过所述井下装置的所述水力射流泵、所述尾管以及所述连接装置的所述返液管形成煤粉、地层砂、动力液混合流道，所述地面装置的所述地面动力站、所述连接装置的所述井下动力液管和所述井下装置的所水力射流泵形成动力液通道。。
15、所述排砂排煤粉采气装置将含有煤粉、地层砂的动力液通过单独的通道排出，避免因煤粉、地层砂造成卡泵、且不存在管杆偏磨问题。本发明的排砂排煤粉采气的方法利用所述煤粉、地层砂、动力液混合流道将包含有煤粉和地层砂的地层液和动力液混合形成的混合液排至地面。本发明利用简单的结构装置通过简易的操作来排出煤层中的煤粉和地层砂，提高所述排砂排煤粉采气装置的工作效率、减少设备的故障率、延长检泵修井周期，并且其可以广泛适用于水平井、斜井、定向井、丛式井等多种矿井的排砂、排煤粉采气作业。0026下面结合附图和各个具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明，其中附图说明0027图1是实施例1的结构示意图；0028。
16、图2是实施例1的水力射流泵内部工作示意图。0029图中附图标记说明如下1井下动力液管、2返液管、3采气管、4水力射流泵、5尾管、6井口装置、7煤层、8人工井底、9动力液、10地层液、11混合液、12喷嘴、13喉管、14扩散管。具体实施方式0030如上所述，本发明的目的在于提供一种排砂排煤粉采气的方法及其装置，简单的结构装置通过简易的操作来排出煤层中的煤粉和地层砂、避免因煤粉、地层砂造成采气设备卡泵、增加故障率、缩短检泵修井周期，且消除了管杆偏磨问题。0031实施例10032参照图1所示，本发明提供的第一种排砂排煤粉采气装置，包括地面装置图中未示出、连接装置和井下装置以及采气管3，所述地面装置、。
17、连接装置、井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述连接装置包括井下动力液管1和返液管2，所述井下装置包括水力射流泵4和尾管5。所述井下动力液管1的上端与所述地面动力站连通，所述井下动力液管1的下端和所述返液管2的下端均与所述水力射流泵4的上端连通，所述尾管5的上端和所述液压柱塞泵4的下端连通，下端置于煤层7下、人工井底8上；所述采气管3的下端伸至井筒内、上端口高于地面。所述井下动力液管1和返液管2并列设置在所述水力射流泵的上端。所述井口装置6为带流道的井口装置6。0033参照图1所示，利用实施例1的排砂排煤粉采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液9。
18、、并通过所述带流道的井口装置6将所述动力液9送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液9送至与所述井下动力液管1连通的位于人工井底8的所述水力射流泵4中；所述动力液9推动所述水力射流泵4开始工作。所述水力射流泵4的工作元件包括喷嘴12、喉管13和扩散管14，其中，喷嘴12相当于所述水说明书CN104358545A4/6页6力射流泵4的马达；喉管13的作用是将动力液9和包含有煤粉和地层砂的地层液10混合，实现能量交换；扩散管14是一个将动能换换成压力的能量转换器。所述水力射流泵4通过所述喷嘴12将动力液9的高压势能转变为高速动能，在所述喉管13内所述动力液9和所述地层液10混合产生混合液。
19、11并进行动量交换，通过所述扩散管14将动能转变为静压。所述水力射流泵4产生压力施加于煤层7下的煤粉和地层砂、控制所述煤粉和所述地层砂通过所述水力射流泵4下接的所述尾管5被吸入、并通过所述返液管2输送至地面上，以实现排砂排煤粉采气装置的排砂和排煤粉目的。在所述水力射流泵4在排砂和排煤粉的同时，由于煤层中压力的作用、煤层气通过伸入井筒内的采气管3被输送至地面。0034实施例20035本发明提供的第二种排砂排煤粉采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置以及封闭层。所述地面装置、连接装置、井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述连接装置包括井下动力液管1和返液管2，所述井下装。
20、置包括水力射流泵4和尾管5。所述井下动力液管1的上端与所述地面动力站连通，所述井下动力液管1套在所述返液管2外面、且所述井下动力液管1的下端和所述返液管2的下端均与所述水力射流泵4的上端连通，所述尾管5的上端和所述液压柱塞泵4的下端连通，下端置于煤层7下、人工井底8上。所述封闭层设置在所述水力射流泵4与所述尾管5之间。所述井口装置6为带流道的井口装置6。0036利用实施例2的排砂排煤粉采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液9、并通过所述带流道的井口装置6将所述动力液9送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液9送至与所述井下动力液管1连通的位于人工井底8的所述水。
21、力射流泵4中；所述动力液9推动所述水力射流泵4开始工作。所述水力射流泵4的工作元件包括喷嘴12、喉管13和扩散管14，其中，喷嘴12相当于所述水力射流泵4的马达；喉管13的作用是将动力液9和包含有煤粉和地层砂的地层液10混合，实现能量交换；扩散管14是一个将动能换换成压力的能量转换器。所述水力射流泵4通过所述喷嘴12将动力液9的高压势能转变为高速动能，在所述喉管13内所述动力液9和所述地层液10混合产生混合液11并进行动量交换，通过所述扩散管14将动能转变为静压。所述水力射流泵4产生压力施加于煤层7下的煤粉和地层砂、控制所述煤粉和所述地层砂通过所述水力射流泵4下接的所述尾管5被吸入、并通过所述。
22、返液管2输送至地面上，以实现排砂排煤粉采气装置的排砂和排煤粉目的。所述井下动力液管1套在所述返液管2外面，使所述动力液9在所述返液管2外侧和所述井下动力液管1内侧间流动。所述井筒内设置在所述水力射流泵4与所述尾管5之间的所述封闭层将煤粉和地层砂与煤层气隔绝，在所述水力射流泵4在排砂和排煤粉的同时，使煤层气可以通过煤层中压力的作用直接上升至地面被采集。0037在利用实施例2的排砂排煤粉采气的方法及其装置排水采气时，除可以不用所述采气管3被输送煤层气，其功能、操作均与实施例1相同。0038实施例30039本发明提供的第三种排砂排煤粉采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置以及采气管3，所述地面装。
23、置、连接装置、井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述连接装置包括井下动力液管1和返液管2，所述井下装置包括水力射流说明书CN104358545A5/6页7泵4。所述井下动力液管1的上端与所述地面动力站连通，所述返液管2套在所述井下动力液管1外面、所述井下动力液管1的下端和所述返液管2的下端均与所述水力射流泵4的上端连通。所述采气管3的下端伸至井筒内、上端口高于地面。0040利用实施例3的排砂排煤粉采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液9、并通过所述井口装置6将所述动力液9送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液9送至与所述井下动力液管1。
24、连通的位于人工井底8的所述水力射流泵4中；所述动力液9推动所述水力射流泵4开始工作。所述水力射流泵4的工作元件包括喷嘴12、喉管13和扩散管14，其中，喷嘴12相当于所述水力射流泵4的马达；喉管13的作用是将动力液9和包含有煤粉和地层砂的地层液10混合，实现能量交换；扩散管14是一个将动能换换成压力的能量转换器。所述水力射流泵4通过所述喷嘴12将动力液9的高压势能转变为高速动能，在所述喉管13内所述动力液9和所述地层液10混合产生混合液11并进行动量交换，通过所述扩散管14将动能转变为静压。所述水力射流泵4产生压力施加于煤层7下的煤粉和地层砂、控制所述煤粉和所述地层砂通过所述水力射流泵4被吸入。
25、、并通过所述返液管2输送至地面上，以实现排砂排煤粉采气装置的排砂和排煤粉目的。所述返液管2套在所述井下动力液管1外面，使含有煤粉、地层砂和动力液9的混合液11在所述井下动力液管1外侧和所述返液管2内侧间流动。在所述水力射流泵4在排砂和排煤粉的同时，由于煤层中压力的作用、煤层气通过伸入井筒内的采气管3被输送至地面。0041在利用实施例3的排砂排煤粉采气的方法及其装置排水采气时，其功能、操作均与实施例1相同。0042实施例40043本发明提供的第四种排砂排煤粉采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置以及封闭层。所述地面装置、连接装置、井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述。
26、连接装置包括井下动力液管1和返液管2，所述井下装置包括水力射流泵4。所述井下动力液管1的上端与所述地面动力站连通，所述井下动力液管1套在所述返液管2外面、且所述井下动力液管1的下端和所述返液管2的下端均与所述水力射流泵4的上端连通。所述井下动力液管1和返液管2并列设置在所述水力射流泵的上端。所述封闭层设置在所述水力射流泵4下。0044利用实施例4的排砂排煤粉采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液9、并通过所述井口装置6将所述动力液9送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液9送至与所述井下动力液管1连通的位于人工井底8的所述水力射流泵4中；所述动力液9推动所述水。
27、力射流泵4开始工作。所述水力射流泵4的工作元件包括喷嘴12、喉管13和扩散管14，其中，喷嘴12相当于所述水力射流泵4的马达；喉管13的作用是将动力液9和包含有煤粉和地层砂的地层液10混合，实现能量交换；扩散管14是一个将动能换换成压力的能量转换器。所述水力射流泵4通过所述喷嘴12将动力液9的高压势能转变为高速动能，在所述喉管13内所述动力液9和所述地层液10混合产生混合液11并进行动量交换，通过所述扩散管14将动能转变为静压。所述水力射流泵4产生压力施加于煤层7下的煤粉和地层砂、控制所述煤粉和所述地层砂通过所述水力射流泵4被吸入、并通过所述返液管2输送至地面上，以实现排砂排煤粉采气装置的排砂。
28、和排煤粉说明书CN104358545A6/6页8目的。所述井筒内设置在所述水力射流泵4之下的所述封闭层将煤粉和地层砂与煤层气隔绝，在所述水力射流泵4在排砂和排煤粉的同时，使煤层气可以通过煤层中压力的作用直接上升至地面被采集。0045在利用实施例4的排砂排煤粉采气的方法及其装置排水采气时，除可以不用所述采气管3被输送煤层气，其功能、操作均与实施例1相同。0046实施例50047本发明提供的第五种排砂排煤粉采气装置，包括地面装置、连接装置和井下装置以及封闭层，所述地面装置、连接装置、井下装置顺序接通。所述地面装置包括地面动力站和井口装置6，所述连接装置包括井下动力液管1和返液管2，所述井下装置包括。
29、水力射流泵4和尾管5。所述井下动力液管1的上端与所述地面动力站连通，所述井下动力液管1的下端和所述返液管2的下端均与所述水力射流泵4的上端连通，所述尾管5的上端和所述液压柱塞泵4的下端连通，下端置于煤层7下、人工井底8上。所述井下动力液管1和返液管2并列设置在所述水力射流泵的上端。所述封闭层设置在所述水力射流泵4与所述尾管5之间。所述井口装置6为带流道的井口装置6。0048利用实施例5的排砂排煤粉采气的方法排水采气时，所述地面装置通过所述地面动力站产生动力液9、并通过所述带流道的井口装置6将所述动力液9送入井筒内的所述井下动力液管1中，进而将所述动力液9送至与所述井下动力液管1连通的位于人工井。
30、底8的所述水力射流泵4中；所述动力液9推动所述水力射流泵4开始工作。所述水力射流泵4的工作元件包括喷嘴12、喉管13和扩散管14，其中，喷嘴12相当于所述水力射流泵4的马达；喉管13的作用是将动力液9和包含有煤粉和地层砂的地层液10混合，实现能量交换；扩散管14是一个将动能换换成压力的能量转换器。所述水力射流泵4通过所述喷嘴12将动力液9的高压势能转变为高速动能，在所述喉管13内所述动力液9和所述地层液10混合产生混合液11并进行动量交换，通过所述扩散管14将动能转变为静压。所述水力射流泵4产生压力施加于煤层7下的煤粉和地层砂、控制所述煤粉和所述地层砂通过所述水力射流泵4下接的所述尾管5被吸入、并通过所述返液管2输送至地面上，以实现排砂排煤粉采气装置的排砂和排煤粉目的。所述井筒内设置在所述水力射流泵4与所述尾管5之间的所述封闭层将煤粉和地层砂与煤层气隔绝，在所述水力射流泵4在排砂和排煤粉的同时，使煤层气可以通过煤层中压力的作用直接上升至地面被采集。0049在利用实施例5的排砂排煤粉采气的方法及其装置排水采气时，除可以不用所述采气管3被输送煤层气，其功能、操作均与实施例1相同。说明书CN104358545A1/1页9图1图2说明书附图CN104358545A。