CN105971593B - 基于煤粉分级的煤层气井产水中煤粉含量的定量监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤粉含量的监测方法。一种基于煤粉分级的煤层气井产水中煤粉含量的定量监测方法，包括：步骤一，制作煤粉的定量分级图；煤粉分级的标准为色差和颗粒；针对多口煤层气井的井口产水进行取样统计，根据统计出来的煤粉浓度，将煤粉含量分为六个级别；步骤二，制作煤粉分级明细表；步骤三，井场配备25ml试管，煤粉分级图以及煤粉分级明细表，明矾；每天驻井员工取25ml水样，根据煤粉分级表以及明细表对煤粉进行颜色、颗粒等描述，然后加入适量明矾，待煤粉沉淀后计算煤粉含量；步骤四，将每日取得的煤粉数据进行统计整理，做成煤粉变化曲线，根据煤粉含量及时调整工作制度。本发明的的方法可在现场进行、便捷、准确。
Description
技术领域
本发明涉及煤粉含量的监测方法，尤其涉及一种煤层气井产水中的煤粉含量的测定方法。
背景技术
煤层气井的排采过程中，煤粉是影响井筒中正常运行的最大因素，严重是造成卡泵，不但影响排采连续性，同时停机近井地带煤粉沉淀对于地层存在污染现象。地层出煤粉情况也是影响地层渗流通道的主要因素，小煤粉排有利于渗流通道的扩张，大煤粉的移动对于渗流通道起到阻碍的作用。
中华人民共和国国家标准《水质悬浮物的测定重量法》(GB 11901—89)或国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》(第四版)都是采用微孔滤膜来测定的，但是由于以上标准分析方法中没有明确说明使用何品种微孔滤膜，且市场销售的微孔滤膜品种又很多很杂，导致难以实施。而且，这些标准的测试方法速度慢，无法满足需要。
煤层气井间距较大，将测量煤层气井产水中煤粉含量日常化比较麻烦。如果采用比较精密的仪器煤粉浓度测试仪等，由于价格高、仪器比较笨重，现场应用过于繁琐，同时消耗的人力财力过高，不适用于现场应用。
发明内容
本发明旨在解决上述缺陷，提供一种基于煤粉分级的煤层气井产水中煤粉含量的定量监测方法。本发明测定煤层气井产水中煤粉的各项参数，通过计算可以判断煤粉在井筒、压裂通道中的运移情况，判断煤层气井排采强度是否合适，以便于及时进行工作制度调整。本发明的的方法可在现场进行、便捷、准确。
为解决上述问题，一种基于煤粉分级的煤层气井产水中煤粉含量的定量监测方法，包括下列步骤：
步骤一，制作煤粉的定量分级图；
煤粉分级的标准为色差和颗粒；针对多口煤层气井的井口产水进行取样统计，根据统计出来的煤粉浓度，将煤粉含量分为六个级别，清水为一级，黑色不透明；
步骤二，制作煤粉分级明细表如下：
步骤三，井场配备25ml试管，煤粉分级图以及煤粉分级明细表，明矾；每天驻井员工取25ml水样，根据煤粉分级图以及煤粉分级明细表对煤粉进行颜色、颗粒等描述，然后加入适量明矾，待煤粉沉淀后计算煤粉含量；
步骤四，将每日取得的煤粉数据进行统计整理，做成煤粉变化曲线，根据煤粉含量及时调整工作制度。
本发明为了更加方便快捷的显示每天出水口煤粉含量，而又避免现场人员定性描述、文字描述过于模糊导致错误指令下达，引入煤粉分级的方法。改变了“大量、少许、很多”等文字描述方法。甚至可以将煤粉的准确含量进行区间划分，输入数据，制作成煤粉含量变化曲线，用来指导工作制度的调整。
本发明测定煤层气井产水中煤粉的各项参数，通过计算可以判断煤粉在井筒、压裂通道中的运移情况，判断煤层气井排采强度是否合适，以便于及时进行工作制度调整。本发明的的方法可在现场进行、便捷、准确。
附图说明
图1是所述煤粉定量分级图。
图2是所述光学放大检测煤粉含量的系统。
具体实施方式
一种基于煤粉分级的煤层气井产水中煤粉含量的定量监测方法，包括下列步骤：
步骤一，制作煤粉的定量分级图如图1所示，
煤粉分级的标准为色差和颗粒；针对多口煤层气井的井口产水进行取样统计，根据统计出来的煤粉浓度，将煤粉含量分为六个级别，清水为一级，黑色不透明为六级；
步骤二，制作煤粉分级明细表如下：
步骤三，井场配备25ml试管，煤粉分级图以及煤粉分级明细表，明矾；每天驻井员工取25ml水样，根据煤粉分级图以及煤粉分级明细表对煤粉进行颜色、颗粒等描述，然后加入适量明矾，待煤粉沉淀后计算煤粉含量；
步骤四，将每日取得的煤粉数据进行统计整理，做成煤粉变化曲线，根据煤粉含量及时调整工作制度。
煤粉的定量分级
煤粉分级的主要因素为色差和颗粒。针对辖区多口煤层气井的井口产水进行取样统计，根据统计出来的煤粉浓度，将煤粉含量分为6个级别(如图1)，清水为一级，黑色不透明(煤粉不能悬浮)定为六级。
球形颗粒在液体中的沉降末速由颗粒在液体中所受的重力、浮力、阻力有关。当颗粒的沉降速度稳定后颗粒所受阻力为重力减去浮力。即：
式中:ds——颗粒直径，m；
ρs、ρ——砂粒及液体的密度，kg/m3；
g——重力加速度，9.8m/s2；
ut——静止液体中颗粒沉降速度，m/s；
ψ——颗粒移动的阻力系数，无因次；
根据计算不同直径煤粉颗粒在清水中的沉降速度，对比实验室得出的数据，可以得出数据相对误差均在10％以内，这种计算方法符合实际情况。
根据流体连续性方程，当煤粉颗粒沉降时，流体因被置换而上升，因此煤粉沉降的体积必须和水流上升的体积相等，可得到：
up(1-β)＝uoβ (2)
即
式中Φ——煤粉浓度；
β——孔隙率；
uo——流体上升速度；
up——煤粉下降速度；
当煤粉浓度在50％以内时，煤粉浓度仍是影响煤粉颗粒沉降速度的最大因素。
根据计算，统计当煤粉浓度在20％时，将不同直径煤粉颗粒带出井筒所需要的日产水量，如表1。
结合韩城煤层气排采的特点，统计大部分煤层气井日产水量以及产出煤粉情况，确定第六级煤粉等级的水样为含20％浓度的煤粉，且颗粒直径多数在0.5mm以上。
表1
此外由于一级水样不含煤粉，二级水样含少量煤粉，所以一级、二级水样的煤粉含量均极低，无法进行测量。将六级煤粉水样用清水稀释一倍，得出的水样为四级，将四级水样稀释一倍得出三级水样，以此方法得出五级水样。这样得出的水样与我们经常大量取值得出的水样颜色，浓度等均相符。
数字图像处理测量煤粉含量
光学放大检测煤粉含量的系统主要是由计算机、数码相机、光学放大镜和系统软件等组成(见图2)。
原理是通过数码相机采集图像，在计算机里进行预处理以及二值化处理，然后对图像进行分析，自动检测出图像颗粒的数量、粒径、体积等重要指标，同时和标准图形进行对比，得出每个颗粒的实际参数指标。
通过图像处理测试各个煤粉等级的煤粉含量、粒径等指标，将煤粉各个级别进行数据化处理。这种方法对于软件以及硬件的要求过高，不适用于现场日常数据采集。
蒸馏法验证煤粉含量
为了试验更准确的测量煤粉含量的多少，将水样放入烧杯进行蒸馏，通过测量干燥烧杯与蒸馏后烧杯质量，计算出同等水样的煤粉质量。对比不同水样的煤粉含量曲线与蒸馏煤粉的质量曲线，根据煤粉密度，计算煤粉含量。可以知道光学图像处理方法测得的煤粉含量与蒸馏法测得的数据一致。但是这种方法得到的煤粉颗粒胶结在一起，无法看清。
实验方法验证煤粉含量
实验方法测量各个煤粉等级的煤粉含量的原理是通过在水中加注明矾，将同等体积的排采水进行沉淀，通过测量煤粉的体积来计算煤粉的含量。统计煤粉颗粒大小、含量等数据。但是收到明矾以及水中测量的影响，测出来的煤粉含量较实际值偏大一些，但是煤粉含量的曲线变化规律与以上两种方法所得一致。
煤粉分级明细表
三种测试方法各有优劣，但是变化规律一致。通过对比三种方法的煤粉含量测试，可以看出，六个等级的煤粉含量、颗粒等数据比例变化一致，借鉴于PH值的测量方法，将这六个等级的煤粉含量颜色进行标定，可以根据实际取样的水样进行煤粉读取。根据这两种方法将煤粉六个分级进行详细统计，得出煤粉分级明细表。
Claims (1)
1.一种基于煤粉分级的煤层气井产水中煤粉含量的定量监测方法，其特征在于，它包括下列步骤：
步骤一，制作煤粉的定量分级图；
煤粉分级的标准为色差和颗粒；针对多口煤层气井的井口产水进行取样统计，根据统计出来的煤粉浓度，将煤粉含量分为六个级别，清水为一级，六级黑色不透明；
步骤二，制作煤粉分级明细表如下：
步骤三，井场配备25ml试管，煤粉分级图以及煤粉分级明细表，明矾；每天驻井员工取25ml水样，根据煤粉分级图以及煤粉分级明细表对煤粉进行颜色和颗粒描述，然后加入适量明矾，待煤粉沉淀后计算煤粉含量；
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