CN107387035A - 一种井内注气高压排水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井内注气高压排水系统，可用于油气开采及其他领域钻井排水，该排水系统包括控制柜、空气压缩机、双壁钻杆、封隔器、压力传感器、流量计、气液混合器，封隔器位于井下水位上方，可使井下压力快速升高，气液混合器与井下双壁钻杆末端相连，空气压缩机位于地表，可通过双壁钻杆外管向井下注气增压，达到排水压力后，井内存水在气液混合器内与空气混合后，通过双壁钻杆内管排出井外。本发明结构简单，易于生产和维护，使用成本低，可以明显改善常规钻井排水需要通过多个抽水泵联合作业的复杂工作环境，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种管井排水系统，特别涉及一种井内注气高压排水系统。
背景技术
目前地下工程中的钻井降水，都是采用在钻井中放入抽水泵向井外进行抽水排水的方法，。然而,现有用于钻井降水的抽水设备的扬程太小,当用于深井降水时,现有的抽水设备已经难以满足需求,只能采用多个抽水泵联合作业，但此种方法施工难度较大，且增加了降水施工的成本，故在面对深井降水问题时，迫切需要一个有效的排水方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决油气开采及其他领域钻井排水问题，而提供一种井内注气高压排水系统，可用于油气开采及其他领域钻井排水，本发明结构简单，易于生产和维护，使用成本低，可以明显改善常规钻井排水需要通过多个抽水泵联合作业的复杂工作环境。
本发明的工作原理是利用空气压缩机向井下水面与封隔器之间注气增压，根据井内所需排水量确定空气压缩机设定压力值，随着井内压力的增加，可将井水排出井外。
本发明包括控制柜、控制线路管道、空气压缩机、双壁钻杆、注气管、外管、内管、出水管、井盖、封隔器、压力传感器、流量计和气液混合器，双壁钻杆下入井下内管连接普通钻杆，井外双壁钻杆内管连接出水管，井外双壁钻杆外管上端密封，在旁边设置注气管连接接头；
气液混合器连接到井下双壁钻杆上，外管连接气液混合器进气阀门，内管连接气液混合器出气阀门，井内存水在气液混合器内与空气混合后，更加有利于钻井排水；
封隔器位于井下水位上方，包裹双壁钻杆，将排水井分为上下两部分，且井下部分处于密封状态，在高压条件下两部分之间没有气体交流，在向井下注气增压时能在极短时间内使井下压力达到排水要求；
压力传感器随双壁钻杆下入井内，处于封隔器和井下水面之间；
在出水管末端设置流量计；
在排水井井口安装井盖，用以固定双壁钻杆；
空气压缩机位于地表，出气端连接注气管，向井下注气增压；
空气压缩机、压力传感器和流量计连接至控制柜，通过控制柜观测井下压力和出水管排水流量，并根据实际需要改变空气压缩机的注气压力；
空气压缩机通过注气管和外管向井下注气增压，随着井内气压增加，井内存水在气液混合器内与空气混合，通过内管和出水管排出井外。
本发明的工作原理和过程：
将各部分连接完成后将双壁钻杆下入排水井，利用封隔器对钻井进行分层处理，准备工作完成后，在控制柜开启空气压缩机，并根据排水井水深设置注气压力，利用双壁钻杆外管进行井下注气增压，随着井下压力的升高，井内存水被气压驱动，在气液混合器内与空气混合，混合后顺着双壁钻杆内管排出井外，在排水过程中，需要注意记录压力传感器和流量计读数，根据实际情况调整空气压缩机注气压力，将井下存水排出井外，达到钻井降水要求。
本发明的优点及积极效果：
与现有技术相比，本发明利用空气压缩机注气增压，驱动井下存水排出井外，可以解决现有钻井排水方法，在进行深井排水时需利用多个排水泵共同作业的问题，本发明结构简单，在施工过程难度较小，同时降低了钻井排水的成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-控制柜、2-控制线路管道、3-空气压缩机、4-双壁钻杆、41-注气管、42-外管、43-内管、44-出水管、5-井盖、6-封隔器、7-压力传感器、8-流量计、9-气液混合器。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明包括控制柜1、控制线路管道2、空气压缩机3、双壁钻杆4、注气管41、外管42、内管43、出水管44、井盖5、封隔器6、压力传感器7、流量计8和气液混合器9，双壁钻杆4下入井下内管43连接普通钻杆，井外双壁钻杆4内管43连接出水管44，井外双壁钻杆4外管42上端密封，在旁边设置注气管41连接接头；
气液混合器9连接到井下双壁钻杆4上，外管42连接气液混合器9进气阀门，内管43连接气液混合器9出气阀门，井内存水在气液混合器9内与空气混合后，更加有利于钻井排水；
封隔器6位于井下水位上方，包裹双壁钻杆4，将排水井分为上下两部分，且井下部分处于密封状态，在高压条件下两部分之间没有气体交流，在向井下注气增压时能在极短时间内使井下压力达到排水要求；
压力传感器7随双壁钻杆4下入井内，处于封隔器6和井下水面之间；
在出水管44末端设置流量计8；
在排水井井口安装井盖5，用以固定双壁钻杆4；
空气压缩机3位于地表，出气端连接注气管41，向井下注气增压；
空气压缩机3、压力传感器7和流量计8连接至控制柜1，通过控制柜1观测井下压力和出水管44排水流量，并根据实际需要改变空气压缩机3的注气压力；
空气压缩机2通过注气管41和外管42向井下注气增压，随着井内气压增加，井内存水在气液混合器9内与空气混合，通过内管43和出水管44排出井外。
使用案例1：本发明用于油页岩原位开采试验工程钻井排水
(a)某地欲进行油页岩原位开采试验，根据工程需要，需钻进三口500m深钻井，在钻井完成后，需要进行排水处理，采用本方法进行钻井排水。
(b)在地表进行双壁钻杆的改造，改造完成后将双壁钻杆下入钻井，压力传感器随钻杆下入井下，随后利用封隔器将钻井分为两部分，目的在于在对井下进行增压时可以快速达到排水要求，完成以上工作后将注气管连接空气压缩机，在出水管排水口处安装流量计。
(c)在排水前确定钻井内水深460m，因此将空气压缩机压力峰值设为5MPa，当排水系统布置完成后在控制柜开启空气压缩机，向井内注气增压，在50分钟内井下压力达到5MPa，在增压过程中井内存水逐渐通过出水管排出井外，在排水过程中，通过流量计记录钻井排水量，持续排水30分钟后出水口基本不在出水，根据流量计记录的排水量，可以确定井下存水基本排空，达到工程所需排水要求。
使用案例2：本发明用于深井排水
(a)因某工程需要，需要对一口2000m深钻井进行排水处理。
(b)在地表进行双壁钻杆的改造，改造完成后将双壁钻杆下入钻井，压力传感器随钻杆下入井下，随后利用封隔器将钻井分为两部分，目的在于在对井下进行增压时可以快速达到排水要求，完成以上工作后将注气管连接空气压缩机，在出水管排水口处安装流量计。
(c)在排水前确定钻井内水深约为1000m，因此将空气压缩机压力峰值设为10MPa，当排水系统布置完成后在控制柜开启空气压缩机，向井内注气增压，在150分钟内井下压力达到10MPa，在增压过程中井内存水逐渐通过出水管排出井外，在排水过程中，通过流量计记录钻井排水量，持续排水300分钟后出水口基本不在出水，根据流量计记录的排水量，可以确定井下存水基本排空，达到工程所需排水要求。
Claims (2)
1.一种井内注气高压排水系统，其特征在于：包括控制柜(1)、控制线路管道(2)、空气压缩机(3)、双壁钻杆(4)、注气管(41)、外管(42)、内管(43)、出水管(44)、井盖(5)、封隔器(6)、压力传感器(7)、流量计(8)和气液混合器(9)，双壁钻杆(4)下入井下内管(43)连接普通钻杆，井外双壁钻杆(4)内管(43)连接出水管(44)，井外双壁钻杆(4)外管(42)上端密封，在旁边设置注气管(41)连接接头；
气液混合器(9)连接到井下双壁钻杆(4)上，外管(42)连接气液混合器(9)进气阀门，内管(43)连接气液混合器(9)出气阀门，井内存水在气液混合器(9)内与空气混合后，更加有利于钻井排水；
封隔器(6)位于井下水位上方，包裹双壁钻杆(4)，将排水井分为上下两部分，且井下部分处于密封状态，在高压条件下两部分之间没有气体交流，在向井下注气增压时能在极短时间内使井下压力达到排水要求；
压力传感器(7)随双壁钻杆(4)下入井内，处于封隔器(6)和井下水面之间；
在出水管(44)末端设置流量计(8)；
在排水井井口安装井盖(5)，用以固定双壁钻杆(4)；
空气压缩机(3)位于地表，出气端连接注气管(41)，向井下注气增压；
空气压缩机(3)、压力传感器(7)和流量计(8)连接至控制柜(1)，通过控制柜(1)观测井下压力和出水管(44)排水流量，并根据实际需要改变空气压缩机(3)的注气压力。
2.根据权利要求1所述的一种井内注气高压排水系统，其特征在于：所述的空气压缩机(2)通过注气管(41)和外管(42)向井下注气增压，随着井内气压增加，井内存水在气液混合器(9)内与空气混合，通过内管(43)和出水管(44)排出井外。
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