煤层气井射流冲煤粉装置冲击深度的研究

为确定煤层气井射流冲煤粉装置合理的结构和工作参数,实现射流冲煤粉系统的优化设计和有效运行,理论分析了冲煤粉装置工作原理和煤粉颗粒运动过程,整个井底冲煤粉射流场可分为:自由射流区、射流冲击区、漫流区、返流区、旋涡区和负压吸附区6个区域,决定煤粉是旋转上升的复杂运动状态。开展均匀设计方法的冲煤粉实验,运用二次多项式逐步回归法得出回归方程,揭示喷嘴结构参数、射流参数和煤粉特性对冲煤粉深度的互相耦合的影响关系。结果表明,对冲煤粉的深度影响程度的大小依次为:喷距、喷嘴直径、喷嘴流量和煤粉直径。进一步的单因素试验详细了解各影响因素对冲煤粉深度的影响,得出在要求不动管柱时冲煤粉深度达到500 mm的条件下,喷嘴流量不能低于15 m3/h,喷距应小于100 mm。

平行管式水力喷射泵反循环冲煤粉装置设计

水力冲煤粉法会导致冲煤粉液体漏失严重,不仅污染地层,而且增大了排液采气的困难,而机械捞煤粉又存在效率低等问题。为此,通过对煤层气井下管柱结构的分析,在不影响井底煤层结构的前提下,提出了平行管式水力喷射泵反循环冲煤粉技术,并设计出水力喷射泵负压反循环冲煤粉装置。该装置可以有效地解决现场的冲煤粉问题,并且可以保护煤层不受破坏。通过水力计算得出煤粉颗粒直径与煤粉颗粒自由沉降末速度以及排煤粉所需工作泵最低排量的关系,并算出煤粉从453.52 m井深上升到地面所需要的时间约为0.47 h。