一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置

摘要

本发明所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，适用于煤层气井气体动力作业技术领域，主要由除尘器（1）、扩散管（2）、进气管（3）构成。在气体动力改造煤储层的技术施工时，在压力释放阶段使高流速气体不直接释放到空气中，而是在进气管（1）的引导下进入扩散管（2），在扩散管（2）内八个挡风板（12）的作用下受到8次减压作用。气体通过挡风板（12）上的辅助通风圆孔（5）流向除尘器（1），气体中的煤（岩）粉或颗粒在挡风板（12）阻拦下掉落并在气体吹动下通过通煤孔（6）进入除尘器除尘。除尘器（1）内设有4级叶片式旋流板塔盘（7），强制气体作螺旋上升运动，通过注水管（8）注入的水流形成液流分配到旋流板塔盘（7）的各叶片上被离心力甩至塔壁后流入排水孔（9）。

说明书

技术领域

本发明属于煤层气井气体动力作业技术领域，主要涉及一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置。

背景技术

在煤层气井中，气体动力对煤储层改造是提高煤层气井产能的一种行之有效的技术手段。其原理是：向煤层气井内注入高压空气，高压空气对煤储层裂隙产生扩张作用，然后进行压力释放，这时高流速气体对煤储层裂隙产生清洗作用，达到对井内周边一定范围内的储层裂隙进行疏通和扩大的目的，同时也产生新的诱导裂隙，从而增强了煤储层的渗透性，提高了煤储层的产气能力。

一般来说，气体动力改造煤储层工艺过程分为七个阶段，包括有：试注阶段、初注阶段、注入气体阶段、闭压阶段、压力释放阶段、洗井阶段和改造结果检验阶段。其中在注入气体阶段，空气压缩机将空气压缩至煤层气井内，压力达到10MPa以上时，闭压后进入压力释放阶段，压力释放时大体积、高压力气体瞬间释放，高流速气体携带的井下煤（岩）粉或颗粒、瓦斯气体直接投放到空气中，所携带的煤（岩）粉或颗粒易与物体碰撞而产生火花，引起瓦斯爆燃，损害施工现场周围设施并威胁到人身安全。同时，高压力气体释放时的噪音巨大，煤颗粒及粉尘严重污染环境，并影响周边附近居民生活。至今为止，没有相关配套的装置和技术来解决现有技术中所存在的实际问题。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的技术问题，本发明设计并公开了一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，旨在气体动力改造煤储层的技术施工时，在压力释放阶段，含有易爆气体瓦斯的大体积、高压力、高流速气体不直接释放到空气中，而通过一种能起到降压、防爆、除尘作用的减压防爆除尘装置，以解决现有技术中所存在的问题。为实现上述发明目的，本发明所采取的具体技术方案是：一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，主要是由除尘器、扩散管、进气管构成；其中，形状为圆柱体的除尘器采用10mm厚钢板焊接而成，除尘器分为上中下三段，每一段之间用螺栓连接在一起，除尘器的下段高度尺寸为2600mm，除尘器下段的一侧设有一个与扩散管连接的进气口；在除尘器下段的底部焊有一个一级叶片式旋流板塔盘；除尘器中段高度尺寸为3000mm，除尘器中段内部焊有两个二级叶片式旋流板塔盘；除尘器上段高度尺寸为1400mm，其底部焊有一个一级叶片式旋流板塔盘，上部设置有直径50mm的注水管；外部形状为四方锥体的扩散管用10mm厚钢板焊接而成，其横截面为正方形，扩散管由四段组成，每一段之间使用螺栓连接，扩散管管体内部上下面固定部位共焊有8级长方形挡风板，前3级挡风板上边线与扩散管中轴面重合，后5级挡风板上边线逐级超出扩散管中轴面的距离分别为30mm、60mm、90mm、120mm、150mm，上下面挡风板上均开有辅助通风圆孔，下面挡风板下端一个角处开有正方形通煤孔；扩散管内表面、挡风板的表面涂有含玻璃钢丝的PVC防爆树脂材料薄层；扩散管下部安装有两个支腿；进气管两端焊有配套的法兰，一端连接井口装置的液动阀门，另一端与扩散管连接。所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，其中除尘器高度尺寸为7000mm，直径尺寸为2400mm；所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，其中扩散管长为6000mm，四方锥体上底面边长为150mm，下底面边长为900mm；所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，其中挡风板上通风圆孔直径尺寸为25mm，孔距为25mm；所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，其中下面挡风板下端的一角处开有的正方形通煤孔的边长尺寸为120mm；所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，其中支腿是三块厚10mm长方形钢板焊接而成，与扩散管使用螺栓连接；所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，其中进气管长度尺寸为10000mm至18000mm，直径尺寸为139.7mm。

本发明所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，在扩散管的扩散空间逐级扩大，以及挡风板的作用下，大体积、高流速气体受到8次减压作用，压力瞬间可接近大气压力；扩散管内表面及挡风板表面上涂有含玻璃钢丝的PVC防爆树脂材料薄层，能够阻止高速运动的煤（岩）粉或颗粒与扩散管或挡风板碰撞产生火花，有效防止瓦斯爆燃；同时，气体通过挡风板上的辅助通风圆孔及挡风板间的通道流向除尘器，气体中的一部分煤（岩）粉或颗粒在挡风板的阻拦下会落在挡风板下方并通过通煤孔进入除尘器，扩散管不但消除了气柱也会使气体产生絮流，还起到了分离气体与一部分煤（岩）粉的作用；经过降压的携带有大量煤（岩）粉或颗粒的大体积气体进入除尘器，通过顶部淋水并旋流除尘，瞬间处理气体能力达3000m³～6000m³，同时，除尘器扩大的开放的空间可以降低、消除噪音。本发明设计合理，在实施气体动力对煤储层改造施工时，与井口装置的液动阀门配套使用，可起到降压、防爆、除尘的作用，消除了现有技术中因压力释放所产生的不安全因素。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中下面挡风板结构示意图；

图3是本发明中支腿结构示意图；

图4是本发明中旋流板塔盘示意图；

图中：1、除尘器，2、扩散管，3、进气管，4、扩散管连接口，5、辅助通风圆孔，6、通煤孔，7、旋流板塔盘，8、注水管，9、排水孔，10、进气口，11、法兰盘，12、挡风板，13、支腿。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的实施方式如下：如图1、图2、图3、图4所示，本发明所述的一种煤层气井空气动力储层改造减压防爆除尘装置，主要是由除尘器1、扩散管2、进气管3构成；其中形状为圆柱体的除尘器1采用10mm厚钢板焊接而成。除尘器1整体高度为7000mm，直径尺寸为2400mm，分为上中下三段，每一段之间用螺栓连接在一起。除尘器1的下段高度尺寸为2600mm，下段的一侧设有进气口10，进气口10与扩散管2通过扩散管连接口4采用螺栓连接。除尘器1下段的底部焊有一个一级叶片式旋流板塔盘7，除尘器1中段高度尺寸为3000mm，在中段内部焊有两个二级叶片式旋流板塔盘7。除尘器1上段高度尺寸为1400mm，其底部焊有一个一级叶片式旋流板塔盘7，上部设置有直径为50mm的注水管8。外形为四方锥体的扩散管2采用10mm厚钢板焊接而成，长度为6000mm，四方锥体上底面边长为150mm，下底面边长为900mm。扩散管2是由四段组成，扩散管2的每一段之间使用螺栓连接。扩散管2每一段管体内上下面都焊有一块长方形挡风板12，共有8级挡风板，前3级挡风板上边线与扩散管中轴面重合，后5级挡风板上边线逐级超出扩散管中轴面的距离分别为30mm、60mm、90mm、120mm、150mm ，使气流受到8次减压作用，挡风板12上开有辅助通风圆孔5，辅助通风圆孔5直径为25mm，孔距为25mm。扩散管2下面挡风板12的下端一个角处开有一个正方形通煤孔6，通煤孔6的边长尺寸为120mm，扩散管2的内表面、挡风板12的表面上均涂有含玻璃钢丝的PVC防爆树脂材料薄层，以防止高速煤（岩）粉或颗粒碰撞产生火花，支腿13为三块厚10mm长方形钢板焊接而成，与扩散管2用螺栓连接。进气管3长度尺寸为10000mm至18000mm，直径尺寸为139.7mm。进气管3两端都焊有配套的法兰盘11，进气管3的一端通过法兰盘11连接井口装置上的液动阀门，另一端通过法兰盘11与扩散管2连接。在实际操作使用时，空气压缩机将3000m³～6000m³体积的空气压缩至煤层气井内，压力达到10MPa以上后，迅速开启液动阀门，进行压力释放。高速气体携带煤（岩）粉或颗粒在进气管3的引导下进入扩散管2，在扩散管2内八个挡风板12的作用下，高速气流受到8次减压作用，气体压力瞬间接近大气压，同时，气体通过挡风板12上的辅助通风圆孔5流向除尘器1，气体中的一部分煤（岩）粉或颗粒在挡风板12的阻拦下会掉落在挡风板12的下方，在气体的吹动下通过通煤孔6进入除尘器1。扩散管2不但清除了气柱，使气体产生絮流，还起到了分离气体和一部分煤（岩）粉或颗粒的作用。气体进入除尘器1后，除尘器1内有4级叶片式旋流板塔盘7强制气流作螺旋上升运动，气流与通过注水管8注入的水流形成液流并从盲板分配到旋流板塔盘7的各叶片上，形成液膜并被气流喷散成液雾。液雾润湿煤（岩）粉或颗粒后一起随气流旋转，被离心力甩至旋流板塔盘7的塔壁上，流入排水孔9中。