CN103075129A - 一种煤层气井口管道加热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层气井口管道加热控制系统，其特征在于：主要由缠绕在煤层气井口管道表面的电热带（1），包裹在该电热带（1）外侧的保温层（2），设置在煤层气管道表面的温度传感器（3），以及与电热带（1）和温度传感器（3）相连接的控制器（4）组成。本发明彻底摒弃了传统网电需要使用220V电压的要求，采用煤层气井口动力设备的12V电源，直接从动力设备处取电，因此具有明显的节能和环保的特点。同时，本发明在煤层气井口管道上设有温度传感器，因此通过控制器能实现实时对管道温度进行监控，而且根据计算数据还可以随时对该管道进行加热，从而彻底解决煤层气井口管道结冰的缺陷。

Description

一种煤层气井口管道加热控制系统

技术领域

本发明涉及一种管道加热控制系统，具体是指一种煤层气井口管道加热控制系统。

背景技术

随着经济的高速发展，煤层气资源的开采在我国陕北地区的发展力度越来越大，但目前这些煤层气资源在开采时却始终存在管道口结冰的问题。所谓的管道口结冰是指煤层气井在环境温度较低的条件生产时，由于节流效应使得产出的水和燃气在出气口管道会出现结冰现象，从而引起煤层气井不能正常作业。

为了解决该问题，传统的操作都采用以下两种方式：煤层气井口加热法和电网保温法。所谓的煤层气井口加热法是指从煤层气井口引出一定量的煤层甲烷气，并利用煤层气井口附近燃气炉所产生的烟气给煤层气井口保温，以防止煤层气井口结冰。但该方案不仅需要对煤层气井口燃气管道进行改装铺设，而且还需要在煤层气井口加装一个燃气炉。由于燃气炉的燃烧需要能源，且燃烧炉是一个火源，因此采用该种方式不仅需要消耗较大的能源，而且存在严重的安全隐患。所谓的电网保温法是指在煤层气井口的管道上缠绕220V电热带，并包裹保温材料的方式进行管道加热保温，实现防止结冰的目的。但由于煤层气井大多在山区，大部分井口都没有220V网电可用，因此采用电网保温法的可操作性极低。

综上所述，目前人们仍无一种较好的方法来防止煤层气井口管道结冰的现状，如何有效避免煤层气井口管道结冰便是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服目前煤层气井口管道在低温时会出现结冰现象，从而严重影响煤层气开采进度的缺陷，提供一种结构简单，能有效防止其管道结冰的煤层气井口管道加热控制系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种煤层气井口管道加热控制系统，主要由缠绕在煤层气井口管道表面的电热带，包裹在该电热带外侧的保温层，设置在煤层气管道表面的温度传感器，以及与电热带和温度传感器相连接的控制器组成。

为了较好的实现本发明，所述电热带的工作电源为12V直流电源，且所述电热带的发热功率为10～100瓦/米。

进一步地，所述的保温层由防燃石棉保温材料制作而成，其厚度为10～20mm。

所述温度传感器设置在煤层气井口管道的轴向方向上，并位于缠绕在煤层气井口管道的电热带的缝隙之间。

本发明较现有技术相比具有以下优点及有益效果：

（1）本发明彻底摒弃了传统网电需要使用220V电压的要求，采用煤层气井口动力设备的12V电源，直接从动力设备处取电，因此具有明显的节能和环保的特点。

（2）本发明在煤层气井口管道上设有温度传感器，因此通过控制器能实现实时对管道温度进行监控，而且根据计算数据还可以随时对该管道进行加热，从而彻底解决煤层气井口管道结冰的缺陷。

（3）本发明的安装非常简单、制作成本低廉，因此适用于煤层气井口动力机组和发电机组，其适用性很强。

附图说明

图1为本发明安装在管道上时的剖面结构示意图。

图2为本发明的原理结构框图。

以上附图中的附图标记名称分别为：

1－电热带，2—保温层，3—温度传感器，4—控制器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1、2所示，本发明加热控制系统主要包括有用于加热管道的电热带1，用于保温的保温层2，用于实时监测管道温度的温度传感器3和用于分析计算并控制加热的控制器4。

所述的电热带1均匀的缠绕在煤层气井口管道靠近节流装置处的管道表面上，而保温层2则包裹在电热带1的外侧。温度传感器3则设置在煤层气井口管道的轴向方向上，且位于所缠绕的电热带1的缝隙之间，即该温度传感器3既与煤层气井口管道相接触，又内嵌于电热带1的缝隙处。

控制器4则分别与该电热带1和温度传感器3相连接，以便实时收集温度传感器3采集到的温度信号，并通过逻辑运算来实时控制电热带1的加热状态。

考虑到实际需求，该电热带1采用工作电源为12V直流电源，以确保电热带1可以直接采用煤层气井口管道旁的动力设备的电源。同时，该电热带1的发热功率可以为10～100瓦/米，其最佳发热功率为50瓦/米。

由于在煤层气井口管道处要绝对避免明火的出现，因此保温层2优先采用由防燃石棉保温材料制作而成的保温层，其最佳厚度为10～20mm。

所述用于管道加热的控制器4，根据温度传感器3实时反馈的当前管道温度，通过智能算法确定当前需要的加热控制PWM占空比。

具体算法如下：用于管道加热的控制器4通过滞回算法判断是否进行加热控制。例如，系统设定加热起始温度为10度，停止加热温度为15度。则当温度传感器3反馈的温度低于10度时，用于管道加热的控制器4进行加热控制；当温度传感器3反馈的温度高于15度时，用于管道加热的控制器4停止加热控制。同时，用于管道加热的控制器4进行加热控制时，根据温度传感器3反馈温度值与系统设定加热起始温度值之差计算PWM占空比；温度差越大，PWM占空比越大，加热功率更大。同时，当井口动力设备上的发电机不工作时系统不进行加热操作。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种煤层气井口管道加热控制系统，其特征在于：主要由缠绕在煤层气井口管道表面的电热带（1），包裹在该电热带（1）外侧的保温层（2），设置在煤层气管道表面的温度传感器（3），以及与电热带（1）和温度传感器（3）相连接的控制器（4）组成。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气井口管道加热控制系统，其特征在于：所述电热带（1）的工作电源为12V直流电源。

3.根据权利要求1或2所述的一种煤层气井口管道加热控制系统，其特征在于：所述电热带（1）的发热功率为10～100瓦/米。

4.根据权利要求3所述的一种煤层气井口管道加热控制系统，其特征在于：所述的保温层（2）由防燃石棉保温材料制作而成，其厚度为10～20mm。

5.根据权利要求4所述的一种煤层气井口管道加热控制系统，其特征在于：所述温度传感器（3）设置在煤层气井口管道的轴向方向上，并位于缠绕在煤层气井口管道的电热带（1）的缝隙之间。