一种封存co2并驱替煤层气的井下装置
技术领域
1.本实用新型涉及于温室气体减排以及煤层气开发利用技术领域，具体为一种封存co2并驱替煤层气的井下装置。
背景技术：
2.现有技术研究表明，在相同的地质条件下，煤层优先吸附co2，其次为ch4，煤体对co2吸附量是ch4的2~10倍，当煤层中注入一定量的co2，co2一直渗流、扩散到煤基质孔隙中，在煤基质孔隙中继续作扩散运动，最后在煤体表面与ch4气体发生竞争吸附，促进煤体表面ch4解吸。煤体吸附态ch4转变为游离态，并在浓度梯度作用下从煤体孔隙、裂隙，扩散、渗流到煤体表面，最终置换出煤体内吸附态ch4，增加煤层ch4资源产量。
3.目前，大气中日益增加的co2排放已成为温室效应的主要贡献者，人类活动导致的温室气体co2浓度增加，由于co2浓度增加导致的全球气候变化问题已经日益严峻，各国学者针对气候变化问题，寻找解决方案。在石油天然气领域，前人都做了很多的工作，利用co2驱替煤层气的研究也取得了一定的成果。
4.另一方面，现阶段对煤层气的开采，采用单井进行，该井的功能单一，并且随着煤层气开采年限的增加，采收率逐渐降低；而co2驱替煤层气技术在我国尚未大规模应用，导致资源的浪费，对于现场工业试验的研究也较少，为了解决上述问题，提供了一种封存co2并驱替煤层气的井下装置。
技术实现要素：
5.本实用新型为了解决目前co2直接排放进入大气、煤层气采收率低的问题，提供了利用单井能够实现对co2封存的同时提高煤层气采收率的一种封存co2并驱替煤层气的井下装置。
6.本实用新型采用如下技术方案实现：
7.一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，套管管壁上开有用于向煤层输入co2的上单向阀和用于向套管输入煤层气的下单向阀，套管内套装有分隔套，分隔套的底端外环板与套管内壁适配固接后形成环腔，上单向阀安装于分隔套的底端外环板上方，分隔套内套设有油管，油管底部设有固定凡尔，油管内设有抽油杆，抽油杆底部设有游动凡尔，游动凡尔随抽油杆上下运动。
8.实施时，本实用新型所设计的一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，套管管壁上开有用于向煤层输入co2的上单向阀和用于向套管输入煤层气的下单向阀，上单向阀、下单向阀环绕套管管壁分布，位于煤层与套管的接触面上，套管内套装有分隔套，分隔套的底端外环板与套管内壁适配固接后形成环腔，上单向阀安装于分隔套的底端外环板上方，分隔套伸至上单向阀与下单向阀之间、且底部向外固定连接在套管内壁，套管与分隔套形成的环腔顶部接有密封机构，环腔中通有co2，分隔套内套设有油管，油管底部设有固定凡尔，油管内设有抽油杆，抽油杆底部设有游动凡尔，游动凡尔随抽油杆上下运动。使用时，在套管
与分隔套形成的环腔中通入co2，co2顺上单向阀进入煤层，关闭顶部密封机构，继续通入co2使环腔内与煤层中形成一定的压力梯度，将co2压入煤层中，co2在浓度梯度和压力梯度的共同作用下扩散、渗流到煤层的孔隙中，在煤层孔隙中继续作扩散运动，最后与ch4气体在煤体表面发生竞争吸附，促进ch4解吸；同时，煤层中的煤层气和水通过下单向阀进入到井中，游动凡尔随抽油杆上下运动，游动凡尔、固定凡尔不断开合往复，水通过油管内抽至井口，煤层气通过分隔套与套管形成的环空空间流至井口，具体为，煤层中的煤层气和水通过下单向阀进入到井中，抽油杆上升，游动凡尔跟随向上运动，在油管底部形成负压，固定凡尔打开，将水抽至游动凡尔下方的油管管内，抽油杆下降，游动凡尔跟随向下运动，游动凡尔下方的水将游动凡尔顶开，使水进入游动凡尔上方的油管内，抽油杆再次上升，游动凡尔跟随向上运动，将游动凡尔上方的水带至井口，煤层气通过分隔套与套管形成的环空空间流至井口。
9.与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，基于现有在煤层对co2和ch4的选择性吸附的基础上，利用co2在浓度梯度和压力梯度的共同作用下扩散、渗流到煤基质的孔隙内表面，与煤体吸附态ch4发生竞争吸附，最终co2靠较强的被吸附能力将ch4置换驱替出来，游离的ch4在浓度梯度作用下扩散到煤体裂隙网络中，沿着煤体裂隙通道渗流汇入抽采孔，通过对井下套管和单向阀的设计，实现在煤层封存co2的同时驱替煤层中的煤层气，提高煤层气的采收率和单井的利用效率，而且在现有钻完井工艺条件下，完全可以实现的一种工艺设计和施工，既能提高能源利用效率、节约开发成本，也能对减排co2提供一种地下封存的方法，为后续的ccs（carbon capture and storage, co2的捕获与封存）工艺和co
2-ecbm（co
2-enhanced coal bed methane, 封存co2的同时提高煤层气的采收率）工艺的研究工作奠定一定的基础，减少了大气中co2的浓度，降低温室效应。利用单井通过将co2注入煤层进行地质封存的同时驱替ch4的井下装置，既能提高能源利用效率、节约开发成本，也能对减排co2提供一种地下封存的方法。
附图说明
10.图1表示本实用新型的剖视图。
11.图中：1-煤层，2-套管，3-分隔套，301-底端外环板，4-油管，5-抽油杆，6-上单向阀，7-下单向阀，8-固定凡尔，9-游动凡尔，10-环腔。
具体实施方式
12.下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行说明。
13.一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，如图1所示：套管2管壁上开有用于向煤层输入co2的上单向阀6和用于向套管输入煤层气的下单向阀7，即上单向阀6可由管内向煤层通过气体、液体，下单向阀7可由煤层向管内通过气体、液体；上单向阀6、下单向阀7环绕套管2管壁分布，位于煤层1（煤层1是由裂隙网络和煤基质构成的双重介质体）与套管2的接触面上， co2从上单向阀6进入煤层1的裂隙网络中，煤层气和水从下单向阀7进入套管2，套管2内套装有分隔套3，分隔套3的底端外环板301与套管2内壁适配固接后形成环腔10，上单向阀6安装于分隔套3的底端外环板301上方，分隔套3伸至上单向阀6与下单向阀7之间、且底
部向外固定连接在套管2内壁，套管2与分隔套3形成的环腔10顶部接有密封机构（图中未标出），环腔10中通有co2，分隔套3内套设有油管4，油管4底部设有固定凡尔8，油管4内设有抽油杆5，抽油杆5底部设有游动凡尔9，游动凡尔9随抽油杆5上下运动。
14.使用时，在套管2与分隔套3形成的环腔10中通入co2，co2顺上单向阀6进入煤层1，继续通入co2使环腔10内与煤层1中形成一定的压力梯度，将co2压入煤层1中，co2在浓度梯度和压力梯度的共同作用下扩散、渗流到煤层1的孔隙中，在煤层1孔隙中继续作扩散运动，对煤样裂隙网络中的游离煤层气进行“驱赶”,最后与ch4气体发生竞争吸附，促进ch4解吸；同时，煤层1中的煤层气和水通过下单向阀7进入到井中，抽油杆5上下运动，游动凡尔9随抽油杆5上下运动，游动凡尔9、固定凡尔8不断开合往复，水通过油管4抽至井口，煤层气通过分隔套3和油管4形成的环空空间流至井口，具体为，煤层1中的煤层气和水通过下单向阀7进入到井中，抽油杆5上升，游动凡尔9跟随向上运动，在油管4底部形成负压，固定凡尔8打开，将水抽至游动凡尔9下方的油管4管内，抽油杆5下降，游动凡尔9跟随向下运动，游动凡尔9下方的水将游动凡尔9顶开，使水进入游动凡尔9上方的油管4内，抽油杆5再次上升，游动凡尔9跟随向上运动，将游动凡尔9上方的水带至井口，煤层气通过分隔套3和油管4形成的环空空间流至井口。
15.本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术领域
1.本实用新型涉及于温室气体减排以及煤层气开发利用技术领域，具体为一种封存co2并驱替煤层气的井下装置。
背景技术：
2.现有技术研究表明，在相同的地质条件下，煤层优先吸附co2，其次为ch4，煤体对co2吸附量是ch4的2~10倍，当煤层中注入一定量的co2，co2一直渗流、扩散到煤基质孔隙中，在煤基质孔隙中继续作扩散运动，最后在煤体表面与ch4气体发生竞争吸附，促进煤体表面ch4解吸。煤体吸附态ch4转变为游离态，并在浓度梯度作用下从煤体孔隙、裂隙，扩散、渗流到煤体表面，最终置换出煤体内吸附态ch4，增加煤层ch4资源产量。
3.目前，大气中日益增加的co2排放已成为温室效应的主要贡献者，人类活动导致的温室气体co2浓度增加，由于co2浓度增加导致的全球气候变化问题已经日益严峻，各国学者针对气候变化问题，寻找解决方案。在石油天然气领域，前人都做了很多的工作，利用co2驱替煤层气的研究也取得了一定的成果。
4.另一方面，现阶段对煤层气的开采，采用单井进行，该井的功能单一，并且随着煤层气开采年限的增加，采收率逐渐降低；而co2驱替煤层气技术在我国尚未大规模应用，导致资源的浪费，对于现场工业试验的研究也较少，为了解决上述问题，提供了一种封存co2并驱替煤层气的井下装置。
技术实现要素：
5.本实用新型为了解决目前co2直接排放进入大气、煤层气采收率低的问题，提供了利用单井能够实现对co2封存的同时提高煤层气采收率的一种封存co2并驱替煤层气的井下装置。
6.本实用新型采用如下技术方案实现：
7.一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，套管管壁上开有用于向煤层输入co2的上单向阀和用于向套管输入煤层气的下单向阀，套管内套装有分隔套，分隔套的底端外环板与套管内壁适配固接后形成环腔，上单向阀安装于分隔套的底端外环板上方，分隔套内套设有油管，油管底部设有固定凡尔，油管内设有抽油杆，抽油杆底部设有游动凡尔，游动凡尔随抽油杆上下运动。
8.实施时，本实用新型所设计的一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，套管管壁上开有用于向煤层输入co2的上单向阀和用于向套管输入煤层气的下单向阀，上单向阀、下单向阀环绕套管管壁分布，位于煤层与套管的接触面上，套管内套装有分隔套，分隔套的底端外环板与套管内壁适配固接后形成环腔，上单向阀安装于分隔套的底端外环板上方，分隔套伸至上单向阀与下单向阀之间、且底部向外固定连接在套管内壁，套管与分隔套形成的环腔顶部接有密封机构，环腔中通有co2，分隔套内套设有油管，油管底部设有固定凡尔，油管内设有抽油杆，抽油杆底部设有游动凡尔，游动凡尔随抽油杆上下运动。使用时，在套管
与分隔套形成的环腔中通入co2，co2顺上单向阀进入煤层，关闭顶部密封机构，继续通入co2使环腔内与煤层中形成一定的压力梯度，将co2压入煤层中，co2在浓度梯度和压力梯度的共同作用下扩散、渗流到煤层的孔隙中，在煤层孔隙中继续作扩散运动，最后与ch4气体在煤体表面发生竞争吸附，促进ch4解吸；同时，煤层中的煤层气和水通过下单向阀进入到井中，游动凡尔随抽油杆上下运动，游动凡尔、固定凡尔不断开合往复，水通过油管内抽至井口，煤层气通过分隔套与套管形成的环空空间流至井口，具体为，煤层中的煤层气和水通过下单向阀进入到井中，抽油杆上升，游动凡尔跟随向上运动，在油管底部形成负压，固定凡尔打开，将水抽至游动凡尔下方的油管管内，抽油杆下降，游动凡尔跟随向下运动，游动凡尔下方的水将游动凡尔顶开，使水进入游动凡尔上方的油管内，抽油杆再次上升，游动凡尔跟随向上运动，将游动凡尔上方的水带至井口，煤层气通过分隔套与套管形成的环空空间流至井口。
9.与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，基于现有在煤层对co2和ch4的选择性吸附的基础上，利用co2在浓度梯度和压力梯度的共同作用下扩散、渗流到煤基质的孔隙内表面，与煤体吸附态ch4发生竞争吸附，最终co2靠较强的被吸附能力将ch4置换驱替出来，游离的ch4在浓度梯度作用下扩散到煤体裂隙网络中，沿着煤体裂隙通道渗流汇入抽采孔，通过对井下套管和单向阀的设计，实现在煤层封存co2的同时驱替煤层中的煤层气，提高煤层气的采收率和单井的利用效率，而且在现有钻完井工艺条件下，完全可以实现的一种工艺设计和施工，既能提高能源利用效率、节约开发成本，也能对减排co2提供一种地下封存的方法，为后续的ccs（carbon capture and storage, co2的捕获与封存）工艺和co
2-ecbm（co
2-enhanced coal bed methane, 封存co2的同时提高煤层气的采收率）工艺的研究工作奠定一定的基础，减少了大气中co2的浓度，降低温室效应。利用单井通过将co2注入煤层进行地质封存的同时驱替ch4的井下装置，既能提高能源利用效率、节约开发成本，也能对减排co2提供一种地下封存的方法。
附图说明
10.图1表示本实用新型的剖视图。
11.图中：1-煤层，2-套管，3-分隔套，301-底端外环板，4-油管，5-抽油杆，6-上单向阀，7-下单向阀，8-固定凡尔，9-游动凡尔，10-环腔。
具体实施方式
12.下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行说明。
13.一种封存co2并驱替煤层气的井下装置，如图1所示：套管2管壁上开有用于向煤层输入co2的上单向阀6和用于向套管输入煤层气的下单向阀7，即上单向阀6可由管内向煤层通过气体、液体，下单向阀7可由煤层向管内通过气体、液体；上单向阀6、下单向阀7环绕套管2管壁分布，位于煤层1（煤层1是由裂隙网络和煤基质构成的双重介质体）与套管2的接触面上， co2从上单向阀6进入煤层1的裂隙网络中，煤层气和水从下单向阀7进入套管2，套管2内套装有分隔套3，分隔套3的底端外环板301与套管2内壁适配固接后形成环腔10，上单向阀6安装于分隔套3的底端外环板301上方，分隔套3伸至上单向阀6与下单向阀7之间、且底
部向外固定连接在套管2内壁，套管2与分隔套3形成的环腔10顶部接有密封机构（图中未标出），环腔10中通有co2，分隔套3内套设有油管4，油管4底部设有固定凡尔8，油管4内设有抽油杆5，抽油杆5底部设有游动凡尔9，游动凡尔9随抽油杆5上下运动。
14.使用时，在套管2与分隔套3形成的环腔10中通入co2，co2顺上单向阀6进入煤层1，继续通入co2使环腔10内与煤层1中形成一定的压力梯度，将co2压入煤层1中，co2在浓度梯度和压力梯度的共同作用下扩散、渗流到煤层1的孔隙中，在煤层1孔隙中继续作扩散运动，对煤样裂隙网络中的游离煤层气进行“驱赶”,最后与ch4气体发生竞争吸附，促进ch4解吸；同时，煤层1中的煤层气和水通过下单向阀7进入到井中，抽油杆5上下运动，游动凡尔9随抽油杆5上下运动，游动凡尔9、固定凡尔8不断开合往复，水通过油管4抽至井口，煤层气通过分隔套3和油管4形成的环空空间流至井口，具体为，煤层1中的煤层气和水通过下单向阀7进入到井中，抽油杆5上升，游动凡尔9跟随向上运动，在油管4底部形成负压，固定凡尔8打开，将水抽至游动凡尔9下方的油管4管内，抽油杆5下降，游动凡尔9跟随向下运动，游动凡尔9下方的水将游动凡尔9顶开，使水进入游动凡尔9上方的油管4内，抽油杆5再次上升，游动凡尔9跟随向上运动，将游动凡尔9上方的水带至井口，煤层气通过分隔套3和油管4形成的环空空间流至井口。
15.本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。
再多了解一些
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