[0001] 本发明涉及一种煤层气开采的方法及其装置，尤其是煤层气中含有水、煤粉和砂的斜井中的煤层气开采的方法及其装置。

[0002] 煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天然气，世界上有74个国家蕴藏着煤层气资源，中国煤层气资源量达36.8万亿立方米，居世界第三位。中国煤层气可采资源量约10万亿立方米。如今，人们已认识到煤层气这种非常规资源的价值，因此煤层气勘探和开发正逐步在全球范围内展开。

[0003] 在煤层气开采过程中，由于煤层中含有大量的煤层水，造成煤层气井井底压力过高，煤层气不能流入井筒。因此，必须将煤层水排出，以降低煤层气井的井底压力，使得煤层气在一定的生产压差作用下连续流入井筒。同时，煤层气的生产特点所要求，煤层水必须以合理的排采强度平稳采出。由于地形条件、投资规模和国家土地政策的限制，丛式井组的钻井方式（在一个井场钻多口井）被越来越多地采用。由于丛式井组的钻井方式所决定，煤气井绝大多数为斜井，同时煤层埋藏较浅，造成了煤气井井身曲率半径小。这就导致煤层水排采过程中主要存在如下问题：1、煤气井斜度大，井身曲率半径小，即使是现有的垂直井，也存在井斜严重、全角变化率大的情况。常用的有杆泵（管式泵、螺杆泵）杆管磨损严重，修井作业频繁，杆管材料损耗大。

[0004] 2、在产出的煤层水中含有煤粉及压裂砂（因所有煤气井都要在压裂后投产），造成现行的煤层水举升装置（管式泵、螺杆泵、电潜泵等）中的杆、管、泵磨蚀、堵泵、卡泵等故障经常发生，修井作业频繁。

[0005] 3、大部分煤气井产水量少，低于电潜泵对最小排量的要求，不符合电潜泵选井条件。

[0006] 4、排砂采油方法的使用条件虽然与排水排煤粉采煤层气的技术要求比较接近，但还也没有在排水排煤粉采煤层气领域应用。需要对其井筒工艺结构和使用方法进行中的改进，以适应排水排煤粉采煤层气的技术要求。

[0007] 综合上述原因，目前常规的煤层水举升工艺，不仅造成煤层气井频繁修井作业，大幅度提高了煤层气的开采成本。同时，煤气井频繁修井作业，最易造成储层伤害，直接影响煤层气的开采效果。

[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种排水排煤粉采煤层气的方法，它能使煤层中的水和煤粉充分被吸入水力喷射泵内，并排出地面。

[0009] 本发明所要解决的另一技术问题是提供一种实现上述方法的装置。

[0010] 本发明是这样实现的，一种排水排煤粉采煤层气的方法，通过一带流道的井口装置将动力液送入井筒内的井下动力液管中，并进而将动力液送至与井下动力液管相连通的泵筒内的水力喷射泵，使水力喷射泵工作，水力喷射泵通过其下部的吸入口将地层液吸入泵内，并将其与动力液混合后形成的混合液向上送至地面，含煤粉的混合液的上送由井筒内的流道横截面积小的井下混合液管完成，含煤粉的混合液以远远大于煤粉沉降速度的流速向上通过井口装置流至地面，防止煤粉沉降，水力水力喷射泵的吸入口下至煤层的下界，以防止煤粉埋煤层，煤层气经套管环形空间自喷至地面集气装置。

[0011] 本发明之一种排水排煤粉采煤层气的装置是这样实现的，它有带流道的井口装置，井口装置上的动力液进口经井口装置内的流道与井筒套管内的井下动力液管相连通，井口装置上的混合液出口经井口装置内的流道与井筒内的井下混合液管相连通，井下动力液管和井下混合液管与水力喷射泵相连通，水力喷射泵的吸入口位于煤层下界。

[0012] 采用上述的排水排煤粉采煤层气的方法及其装置，动力液经井口装置、井下动力液管进入水力喷射泵并使其工作，水力喷射泵将包含煤层水和煤粉的地层液吸入泵内，并与动力液混合形成混合液，混合液经井下混合液管向上送至井口，排出地面，完成含煤粉的煤层水排采过程。随着煤层水的排出，煤层气井的井底压力（动液面）逐渐降低，当煤层气井的井底压力（动液面）下降到一定程度后，煤层气在生产压差的作用下进入井筒，由于煤层气的密度远远小于煤层水的密度，所以煤层气会沿着套管环形空间向上运动，经煤气井套管阀门进入地面集气装置。井下泵的吸入口位于煤层的下界，不会造成煤粉埋煤层。由于井下不设封隔器，可及时检测、录取煤气井的套压和动液面资料。排水的速度可以通过调整井下水力喷射泵的技术参数和动力液的压力来合理控制，以符合煤层水排采的要求。且井下没有运动部件，不存在管杆偏磨的问题。因此，采用这种排水排煤粉采煤层气的方法及装置简化了含煤粉煤层水的排采工艺，大幅度降低了生产费用，提高了煤层气开采的整体效益。附图说明

[0013] 图1是本发明之一种排水排煤粉采煤层气的装置的一种实施例的示意图。

[0014] 图2是本发明之一种排水排煤粉采煤层气的装置中的动力液正循环方式的水力喷射泵结构示意图。

[0015] 图3是本发明之一种排水排煤粉采煤层气的装置中的动力液反循环方式的水力喷射泵结构示意图。

[0016] 下面结合附图进一步说明本发明。如附图所示，本发明之一种排水排煤粉采煤层气的装置，它有带流道的井口装置12，井口装置上的动力液进口2经井口装置内的流道与井筒套管5内的井下动力液管7相连通，井口装置上的混合液出口3经井口装置内的流道与井筒内的井下混合液管6 相连通，井下动力液管和井下混合液管与水力喷射泵9相连通，水力喷射泵的吸入口10位于煤层下界。

[0017] 按动力液正循环方式叙述，这种装置的工作原理是。高压动力液驱动井下水力喷射泵工作，井下混合液管流道的横截面积小，从而使含煤粉的混合液以远远大于煤粉沉降速度的流速向上通过井口装置混合液出口3流至地面。随着含煤粉的煤层水被有控制地排出，煤层气连续流入井筒并在井底流压的作用下沿井筒套管5和井下动力液管7之间的环形空间经井口装置的套管阀门4进入地面及其流程。

[0018] 含煤粉的混合液的上送由井筒内的流道横截面积小是指，井下混合液管流道的横截面积小于井下动力液管流道的横截面积，小至能够使含煤粉的混合液以远远大于煤粉沉降速度的流速向上流动。

[0019] 如附图1、图3所示按动力液反循环方式叙述，本发明之一种排水排煤粉采煤层气装置，它有带流道的井口装置12，井口装置上的动力液进口2经井口装置内的流道与井筒套管5内的井下动力液管7相连通，井口装置上的混合液出口3经井口装置内的流道与井筒内的井下混合液管6 相连通，井下动力液管和井下混合液管与水力喷射泵9相连通，井下水力喷射泵的吸入口10位于煤层下界。高压动力液驱动井下水力喷射泵工作，通过井下混合液管流道的横截面积的优化设计和动力液量的合理配置，从而使含煤粉的混合液以远远大于油藏煤粉沉降速度的流速向上通过井口装置混合液出口3流至地面。随着含煤粉的煤层水被有控制地排出，煤层气连续流入井筒并在井底流压的作用下沿井筒套管5和井下动力液管7之间的环形空间经井口装的套管阀门4进入地面及其流程。井筒最下端为人工井底11。

[0020] 在将水力喷射泵送入井下时，可通过井口装置上的投捞器1 将其送入井下动力液管，用动力液送至泵筒内的工作位置。

[0021] 在需要将水力喷射泵从井下起出到地面时，可在混合液出口内注入动力液，使动力液的流动方向与采油时相反，将水力喷射泵沿 井下动力液管向上送至井口上的投捞器内，将其取出。

[0022] 随着煤层水的排出，煤层气井井底压力逐渐降低，煤层气沿煤层裂缝流入井筒，然后沿套管环形空间自喷至地面集气装置。

[0023] 井下喷射泵所需高压动力液由地面动力液泵提供，动力液可采用煤层气井产出的煤层水，经简单沉降后可循环使用。煤层气井中各煤层8所产的煤层水排至地面后进入集水系统。

[0024] 在图2中，第一密封圈A1用于动力液与产出液之间的密封。第二密封圈B1用于产出液与混合液之间的密封，第一泵芯座C1用于承托水力喷射泵泵芯。动力液从第一动力液入泵芯流道D1进入水力喷射泵内，混合液从混合液出口E1流出，在水力喷射泵的泵芯内有第一喷嘴6.1、第一喷嘴下面为第一喉管6.2，泵体下部的第一地层液入口F1内安装有第一单向阀6.3。

[0025] 在图3中，第三密封圈A2用于产出液与混合液之间的密封。第四密封圈B2用于动力液与产出液之间的密封，第二泵芯座C2用于承托水力喷射泵泵芯。动力液从第二动力液入泵芯流道E2进入水力喷射泵内，混合液从混合液出口D2流出。在水力喷射泵的泵芯内有第二喷嘴8.1、第二喷嘴下面为第二喉管8.2，泵体下部的第二地层液入口F2内安装有第二单向阀8.3。