CN110397425B - 煤层气生产井井底流压控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤层气生产井井底流压控制系统及控制方法，该系统包括：井口装置、数据采集系统、控制系统、排气控制阀、注气控制阀和注气系统；井口装置包括：与排气管路、生产管路、注气管路分别连接的第一油管头、第二油管头、第三油管头；排气控制阀位于排气管路上，用于调节排气量；注气控制阀位于注气管路上，用于调节注气量，数据采集系统安装于煤层气生产井井底，用于采集井底流压实际值；控制系统根据井底流压实际值和预先设定的井底流压参考值，控制排气控制阀和/或注气控制阀的开度值，以调节煤层气生产井井底的井底流压。本发明加强了对井底流压控制的能力和灵活性，能够实现及时有效、稳定可靠地对井底流压进行控制的技术效果。

Description

煤层气生产井井底流压控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及煤层气开发技术领域，尤其涉及一种煤层气生产井井底流压控制系统及控制方法。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
煤层气是指储存于煤层及其围岩中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。煤层气作为一种高效洁净能源，具有巨大的资源潜力、广阔的开发前景。
煤层气的储藏和生产机理与传统天然气存在显著差异，煤层气在储层的压力和温度条件下，主要以吸附气的形式吸附在煤岩基质的纳米孔隙中，只有当储层压力降低到煤层气的解吸压力时，煤层气才开始从煤基质中解吸，进而通过扩散和渗流的方式运移进入井筒，这决定了排水降压模式是煤层气开发的一般方式。因此，为了实现煤层气的高产和稳产，研究如何排水和降低储层压力尤为重要。
随着排水降压的进行，煤层气生产可以分为：排水阶段、初始解吸阶段和大量产气阶段等三个阶段；根据产气量变化，煤层气生产又可可以分为：单纯排水阶段、不稳定产气阶段、稳定产气阶段和产量下降阶段等四个阶段。严格来说，大量产气阶段包括稳定产气阶段和产量下降阶段。
煤岩渗透率是关系到煤层气生产高产、稳产的关键因素，因而，在排水阶段和产气阶段均应该尽量避免对煤岩渗透率的伤害，尤其是对于一些渗透率本来就很低的区域。总体来说，排水采气过程中，影响煤层渗透率的主要因素有：储层有效应力效应、煤基质收缩效应和煤粉运移等。排水过程中，煤岩孔隙压力降低，储层有效应力增加，煤岩裂隙开度减小，从而导致煤岩渗透率降低。然而，另一方面，随着煤层气的解吸，煤岩基质收缩，煤岩裂隙开度增加，煤岩渗透率升高。此外，煤粉是导致渗透率损害的重要因素，室内实验均表明随着煤岩驱替过程的进行，煤粉在煤岩裂隙内运移，煤岩渗透率持续下降，最高渗透率损伤程度能达到90％。因此，从影响煤岩渗透率的主要因素角度出发，可以发现，在实际生产过程中，尽量实现储层有效应力逐步稳定降低和避免储层煤粉产生和运移是实现煤层气高产和稳产的主要控制方向。
在实际的煤层气排采作业中，井底流压的稳定持续降低是影响煤层孔隙压力稳步下降，煤粉适量产生和有效排出的主要因素。因此，如何实现井底流压的精准和及时控制是排采作业的关键。当前几乎所有的煤层气井都是通过排液泵排出井筒内的产出水，降低井筒动液面，进而实现井底流压的降低。在进入到不稳定产气阶段后，由于产气量不稳定，导致套压波动剧烈，从而导致井底流压的不稳定，为了抑制套压波动而引起的井底流压不稳定，当前煤层气井一般通过调整排液速度和井筒动液面，进而平衡套压的波动，以实现井底流压的稳定。但这种方式，一方面，由于套压的波动剧烈且频繁，要想实现井底流压的稳定，动液面的调整就要能够满足及时反馈调整和利于高频次调整的要求；另一方面，动液面的调整是通过调整排液速度实现的，而排液速度是通过改变排液泵的相关参数(以游梁式抽油机为例，需要调整冲程、冲次和泵筒尺寸)实现的，但是这些参数并不适用过分高频次调整，且也不能实现及时反馈调整的要求，这是因为一方面煤层气井排出液中一般都有煤粉，过高的排量会引起煤粉大量进入泵筒，待所要求排量降低后，煤粉就会在泵筒内沉积，导致卡泵事故；另一方面，套压波动频次较高，而排水以达到动液面降低是一个过程，因此通过降低动液面来实现井底流压稳定总是会出现作用滞后的现象。
图1为现有技术中提供的一种煤层气生产井排水采气过程示意图，下面结合图1来对现有的煤层气生产井井底流压控制系统进行说明。
如图1所示，现有煤层气生产井井底流压控制系统主要由排液泵系统101、套压表102和回声测深器103三部分构成，其对井底流压的控制是通过调整动液面104高度来实现的。现有井底流压控制系统的具体工作原理是：由回声测深器103探测到动液面高度，通过液柱压力计算和套压数据，获得井底流压，再通过获取的井底流压与设定值之间的差来调整排液泵的排采速率，以实现井底流压的稳定性控制。
分析可知，现有煤层气生产井井底流压控制系统的缺点是：①回声测深器获取的井筒动液面高度精度不是很高，尤其是在动液面高度位于煤层顶板以上30m内时，测量精度很低；②煤层气井井筒内为气液两相流动，实际探测的动液面是气液两相流动的界面，而通过动液面高度计算液柱压力时，通常认为井筒内为纯液相，故而计算得到的井底流压不准确；③动液面高度的调整由改变排液泵相关参数和排液速率实现，但是动液面高度变化大，排采泵并不适于对工作参数进行频繁调整；④排水以实现动液面高度降低进而实现井底流压稳定具有很强的时滞性，不能对套压的变化做出及时反馈；⑤动液面降低的速率完全取决于排采泵的排水速率，但是排采泵的排水速率既不能设定的太高，也不能设定的过低，这是因为当排水速率过高，大量煤粉进入泵筒，当井底流压稳定的时候，排水速率重新调低，进入井筒还没有排出的煤粉就会在泵筒内沉积，极易造成卡泵事故，此外排水速率过低也会引起细小煤粉在泵筒内沉积，造成卡泵事故。因此，排采泵的排水速率可调范围受限。
由此，现有技术中急需一种新的煤层气生产井井底流压控制系统，以实现产气阶段，尤其是不稳定产气阶段井底流压的及时调整和精准控制。
发明内容
本发明实施例提供一种煤层气生产井井底流压控制系统，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该系统包括：井口装置、数据采集系统、控制系统、排气控制阀、注气控制阀和注气系统；井口装置包括：与排气管路连接的第一油管头、与生产管路连接的第二油管头、与注气管路连接的第三油管头；排气控制阀位于排气管路上，用于调节排气管路的排气量；所述注气控制阀位于所述注气管路上，用于调节注气系统的注气量；其中，数据采集系统安装于煤层气生产井井底，用于采集煤层气生产井井底的井底流压实际值；控制系统根据数据采集系统采集的井底流压实际值和预先设定的井底流压参考值，控制排气控制阀和/或注气控制阀的开度值，以调节煤层气生产井井底的井底流压。
本发明实施例还提供一种煤层气生产井井底流压控制方法，该方法应用于上述的煤层气生产井井底流压控制系统，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该方法包括：获取煤层气生产井当前所处的生产阶段，其中，生产阶段至少包括：排水阶段和不稳定产气阶段；根据各生产阶段生产制度，设定煤层气生产井井底的井底流压参考值；获取煤层气生产井井底的井底流压实际值，并根据井底流压实际值和井底流压参考值，生成第一命令和/或第二命令，其中，第一命令用于控制排气控制阀执行排气操作，第二命令用于控制注气控制阀执行注气操作，第一命令中包含排气控制阀的开度值，第二命令中包含所述注气控制阀的开度值。
本发明实施例还提供一种煤层气生产井井底流压控制方法，该方法应用于上述的煤层气生产井井底流压控制系统，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该方法包括：在煤层气生产井处于排水阶段的情况下，获取煤层气生产井井底的井底流压实际值；当井底流压实际值降至预设井底流压值范围的情况下，获取煤层气生产井井底的第一井底流压参考值，并根据井底流压实际值和第一井底流压参考值，控制注气控制阀的开度值，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足第一井底流压参考值。
本发明实施例还提供一种煤层气生产井井底流压控制方法，该方法应用于上述的煤层气生产井井底流压控制系统，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该方法包括：获取煤层气生产井处于不稳定产气阶段的第二井底流压参考值；在煤层气生产井处于不稳定产气阶段的情况下，获取煤层气生产井井底的井底流压实际值；如果井底流压实际值高于第二井底流压参考值，则根据井底流压实际值和第二井底流压参考值，控制排气控制阀的开度值，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足第二井底流压参考值；如果井底流压实际值低于第二井底流压参考值，则根据井底流压实际值和第二井底流压参考值，控制注气控制阀的开度值，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足第二井底流压参考值。
本发明实施例还提供一种计算机设备，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一项煤层气生产井井底流压控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述任一项煤层气生产井井底流压控制方法的计算机程序。
本发明实施例中提供的煤层气生产井井底流压控制系统，由数据采集系统采集煤层气生产井井底流压(流动压力)数据，经控制系统处理后产生排气执行命令或注气执行命令，其中，排气执行命令传输到排气管路上的排气控制阀，通过控制排气控制阀的开度值实现排气量的控制，达到环空降压目的；注气执行命令传输到注气管路上的注气控制阀，通过控制注气控制阀的开度值实现对注气系统注气量的控制，达到环空增压的目的，从而实现对煤层气生产井井底流压的控制。
通过本发明实施例，对整个煤层气生产周期的套管压力进行控制，来稳定和调整井底流压，能够及时有效地降低产气量变化引起的井底流压波动，以减弱煤储层因压力波动引起的煤粉产生和运移，进而减少因煤粉沉积和堵塞导致的渗透率损伤，对煤层气产能稳定和提升具有重要作用，更加稳定可靠。本发明实施例提供的煤层气生产井井底流压控制方案，取代传统的以调节动液面控制井底流压的技术，将泵从井底流压控制中解放出来，从根本上避免很多相关泵问题，进一步加强了对井底流压控制的能力和灵活性，能够实现及时有效、稳定可靠地对煤层气生产井井底流压进行控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为现有技术中提供的一种煤层气生产井排水采气过程示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制系统示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种井口装置示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种PID控制系统示意图；
图5为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制方法流程图；
图6为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制方法流程图；
图7为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
本发明实施例中还提供了一种煤层气生产井井底流压控制系统，图2为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制系统示意图，如图2所示，该系统包括：井口装置201、数据采集系统202、控制系统203、排气控制阀204、注气控制阀205和注气系统206。
图3为本发明实施例中提供的一种井口装置示意图，如图3所示，本发明实施例提供的煤层气生产井井底流压控制系统中，井口装置201可以包括：与排气管路连接的第一油管头201a、与生产管路连接的第二油管头201b、与注气管路连接的第三油管头201c。图标209所示为排气端。
其中，排气控制阀204位于排气管路上，用于调节排气管路的排气量；注气控制阀205位于所述注气管路上，用于调节注气系统206的注气量；数据采集系统202安装于煤层气生产井井底，用于采集煤层气生产井井底的井底流压实际值；控制系统203根据数据采集系统采集的井底流压实际值和预先设定的井底流压参考值，控制排气控制阀204和/或注气控制阀205的开度值，以调节煤层气生产井井底的井底流压。其中，排气控制阀204和注气控制阀205均采用一种自动控制阀，依据PID控制系统的执行命令自动控制阀的开度，通过排气控制阀204执行排气操作能够实现环空高压的合理释放，降低井底流压；通过注气控制阀205控制注气系统206的注气量，一方面，能够在排水阶段制造套压，另一方面，能够在套压低于设定值时向井筒环空注气以提升套压。
由上可知，本发明实施例中提供的煤层气生产井井底流压控制系统，由数据采集系统采集煤层气生产井井底流压(流动压力)数据，经控制系统处理后产生执行排气执行命令或注气执行命令，其中，排气执行命令传输到排气管路上的排气控制阀，通过控制排气控制阀的开度值实现排气量的控制，达到环空降压目的；注气执行命令传输到注气管路上的注气控制阀，通过控制注气控制阀的开度值实现对注气系统注气量的控制，达到环空增压的目的，从而实现对煤层气生产井井底流压的控制。
通过本发明实施例，对整个煤层气生产周期的套管压力进行控制，来稳定和调整井底流压，能够及时有效地降低产气量变化引起的井底流压波动，以减弱煤储层因压力波动引起的煤粉产生和运移，进而减少因煤粉沉积和堵塞导致的渗透率损伤，对煤层气产能稳定和提升具有重要作用，更加稳定可靠。
本发明实施例提供的煤层气生产井井底流压控制系统，取代传统的以调节动液面控制井底流压的技术，将泵从井底流压控制中解放出来，从根本上避免很多相关泵问题，进一步加强了对井底流压控制的能力和灵活性，能够实现及时有效、稳定可靠地对煤层气生产井井底流压进行控制。
可选地，控制系统203可以是PID控制系统，一种自动化控制系统，根据设定的井底流压值(即井底流压参考值)和测得的井底流压值(即井底流压实际值)，得到两者差值，综合考虑比例作用、积分作用和微分作用，及时有效获取针对排气控制阀或注气控制阀的执行命令，从而实现井底流压的稳定性控制。例如，图4为本发明实施例中提供的一种PID控制系统示意图，如图4所示，PID控制的排气控制阀或注气控制阀的阀开度值可以由比例作用、积分作用和微分作用三部分来确定，从而确保控制系统的精准、及时和稳定。
具体地，根据井底流压实际值和井底流压参考值，确定排气控制阀的开度值可以通过如下公式来计算：
Figure BDA0002128136070000071
其中，e(t)＝psp-p(t)；
其中，u表示控制阀开度值；e表示控制误差；K表示比例系数；Ti表示积分时间；Td表示微分时间；psp表示井底流压参考值；p表示井底流压实际值。
需要说明的是，PID控制的比例作用可以使得阀的开度根据误差值的大小进行调整，即误差越大，阀的开度越大，进而实现压力的适当控制；积分作用主要是弥补稳态条件下的误差，使得系统输出的阀开度与实际情况更接近。微分作用主要增加闭环系统的稳定性，因为一个调整(例如阀开度的调整)发挥作用会经历一定的时间，也就是说调整发挥作用是一个迟滞过程，因此微分作用相当于对将来一定时间进行了预测，以达到稳定系统的作用。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的煤层气生产井井底流压控制系统中，数据采集系统202可以包括安装在井底的电子压力计、传输电缆和滤波单元；利用电子压力计测量煤层气生产井井底的井底流压值。
如图2所示，在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的煤层气生产井井底流压控制系统还可以包括：安全阀207，位于排气管路的支路上。图2中图标208为排气管路的集输端。
基于本发明实施例提供的煤层气生产井井底流压控制系统，下面是本发明实施例提供的针对煤层气生产不同阶段的系统操作流程：
(一)排水阶段：
①保证注气管路和控制管路畅通，关闭生产管线，即关闭油管头2处的阀门；
②将PID控制系统设定值设置为临界解吸压力；
③启动排水系统，以定流速排水，至井底流压接近临界解吸压力时，启动注气系统，并向井筒环空内注气，通过PID系统，保证井底流压不低于临界解吸压力，即形成一定压力补偿；
维持本状态一定时间，使得压降漏斗尽量向地层远处传播。
(二)产气阶段：
①将PID控制系统的设定压力设置为本区块煤层气临界解吸压力以下0.5MPa，此时开始产气，进入不稳定产气阶段；
②产气量短时间增加，导致套压剧增，开启生产管线，PID控制系统通过控制管路，增加控制阀的阀开度，以实现环空套压的快速回落，稳定井底流压；
③产气量短时间降低，导致套压回落明显，PID控制系统将通过控制管路，增加注气系统的注气压力，以实现环空套压的快速提升，稳定井底流压。
本发明实施例中还提供了一种煤层气生产井井底流压控制方法，可以应用于但不限于图2所示的煤层气生产井井底流压控制系统，如下面的实施例所述。由于该方法实施例解决问题的原理与煤层气生产井井底流压控制系统相似，因此该方法实施例的实施可以参见上述系统实施例的实施，重复之处不再赘述。
图5为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制方法流程图，如图5所示，该方法可以包括如下步骤：
S501，获取煤层气生产井当前所处的生产阶段，其中，生产阶段至少包括：排水阶段和不稳定产气阶段；
S502，根据各生产阶段生产制度，设定煤层气生产井井底的井底流压参考值；
S503，获取煤层气生产井井底的井底流压实际值，并根据井底流压实际值和井底流压参考值，生成第一命令和/或第二命令，其中，第一命令用于控制排气控制阀执行排气操作，第二命令用于控制注气控制阀执行注气操作，第一命令中包含排气控制阀的开度值，第二命令中包含所述注气控制阀的开度值。
需要说明的是，根据煤层气生产井所处的生产阶段不同，可以设定不同的井底流压参考值，例如，在排水阶段，将井底流压参考值设定为煤层气临界解吸压力，当测量得到的井底流压实际值接近井底流压参考值的时候，通过第二命令启动注气控制阀和注气系统，向井筒环空内注气，并控制(例如，可由PID控制系统实现排气控制)井底流压实际值不低于临界解吸压力；而在产气阶段，将井底流压参考值设定为煤层气临界解吸压力以下0.5MPa，当产气量短时间增加导致套压剧增的时候，通过第一命令控制排气控制阀打开(例如，可由PID控制系统实现阀开度值的控制)，以使得环空套压快速回落；当产气量短时间降低导致套压回落明显的时候，通过第二命令启动注气控制阀和注气系统向井筒环空内注气(例如，可由PID控制系统实现注气控制)，以实现环空套压快速提升。
由上可知，本发明实施例中提供的煤层气生产井井底流压控制方法，预先根据煤层气生产井生产阶段不同，设定不同的井底流压参考值，在获取到煤层气生产井井底流压(流动压力)数据，经根据井底流压实际值和井底流压参考值产生排气执行命令或注气执行命令，其中，排气执行命令传输到排气管路上的排气控制阀，通过控制排气控制阀的开度值实现排气量的控制，达到环空降压目的；注气执行命令传输到注气管路上的注气控制阀，通过控制注气控制阀的开度值实现对注气系统注气量的控制，达到环空增压的目的，从而实现对煤层气生产井井底流压的控制。
通过本发明实施例，对整个煤层气生产周期的套管压力进行控制，来稳定和调整井底流压，能够及时有效地降低产气量变化引起的井底流压波动，以减弱煤储层因压力波动引起的煤粉产生和运移，进而减少因煤粉沉积和堵塞导致的渗透率损伤，对煤层气产能稳定和提升具有重要作用，更加稳定可靠。本发明实施例提供的煤层气生产井井底流压控制方法，取代传统的以调节动液面控制井底流压的技术，将泵从井底流压控制中解放出来，从根本上避免很多相关泵问题，进一步加强了对井底流压控制的能力和灵活性，能够实现及时有效、稳定可靠地对煤层气生产井井底流压进行控制。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例中提供的图5所示的煤层气生产井井底流压控制方法还可以通过如下公式根据井底流压实际值和井底流压参考值，确定排气控制阀的开度值：
Figure BDA0002128136070000101
其中，e(t)＝psp-p(t)；
其中，u表示控制阀开度值；e表示控制误差；K表示比例系数；Ti表示积分时间；Td表示微分时间；psp表示井底流压参考值；p表示井底流压实际值。
本发明实施例中还提供了一种煤层气生产井井底流压控制方法，该方法主要用于煤层气生产井排水阶段对井底流压的控制，可以应用于但不限于图2所示的煤层气生产井井底流压控制系统，如下面的实施例所述。由于该方法实施例解决问题的原理与煤层气生产井井底流压控制系统相似，因此该方法实施例的实施可以参见上述系统实施例的实施，重复之处不再赘述。
图6为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制方法流程图，如图6所示，该方法可以包括如下步骤：
S601，在煤层气生产井处于排水阶段的情况下，获取煤层气生产井井底的井底流压实际值；
S602，当井底流压实际值降至预设井底流压值范围的情况下，获取煤层气生产井井底的第一井底流压参考值，并根据井底流压实际值和第一井底流压参考值，控制注气控制阀的开度值，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足第一井底流压参考值。
由上可知，本发明实施例中提供的煤层气生产井井底流压控制方法，当煤层气生产井处于排水阶段的情况下，根据实际获取到的煤层气生产井井底流压(流动压力)数据和排水阶段对应的井底流压参考值控制注气控制阀的开度值，以实现注气系统注气量的控制，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足该阶段的井底流压参考值。
通过本发明实施例，对整个煤层气生产周期的套管压力进行控制，来稳定和调整井底流压，能够及时有效地降低产气量变化引起的井底流压波动，以减弱煤储层因压力波动引起的煤粉产生和运移，进而减少因煤粉沉积和堵塞导致的渗透率损伤，对煤层气产能稳定和提升具有重要作用，更加稳定可靠。
本发明实施例中还提供了一种煤层气生产井井底流压控制方法，该方法主要用于煤层气生产井不稳定产气阶段对井底流压的控制，可以应用于但不限于图2所示的煤层气生产井井底流压控制系统，如下面的实施例所述。由于该方法实施例解决问题的原理与煤层气生产井井底流压控制系统相似，因此该方法实施例的实施可以参见上述系统实施例的实施，重复之处不再赘述。
图7为本发明实施例中提供的一种煤层气生产井井底流压控制方法流程图，如图7所示，该方法可以包括如下步骤：
S701，获取煤层气生产井处于不稳定产气阶段的第二井底流压参考值；
S702，在煤层气生产井处于不稳定产气阶段的情况下，获取煤层气生产井井底的井底流压实际值；
S703，如果井底流压实际值高于第二井底流压参考值，则根据井底流压实际值和第二井底流压参考值，控制排气控制阀的开度值，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足第二井底流压参考值；
S704，如果井底流压实际值低于第二井底流压参考值，则根据井底流压实际值和第二井底流压参考值，控制注气控制阀的开度值，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足第二井底流压参考值。
由上可知，本发明实施例中提供的煤层气生产井井底流压控制系统，当煤层气生产井处于不稳定产气阶段的情况下，获取该阶段对应的井底流压参考值，然后根据实际获取到的煤层气生产井井底流压(流动压力)数据和不稳定产气阶段对应的井底流压参考值控制排气控制阀的开度值以实现排气量的控制，或控制注气控制阀的开度值以实现注气量的控制，使得煤层气生产井井底的井底流压值满足该阶段的井底流压参考值。
通过本发明实施例，对整个煤层气生产周期的套管压力进行控制，来稳定和调整井底流压，能够及时有效地降低产气量变化引起的井底流压波动，以减弱煤储层因压力波动引起的煤粉产生和运移，进而减少因煤粉沉积和堵塞导致的渗透率损伤，对煤层气产能稳定和提升具有重要作用，更加稳定可靠。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例中提供的图7所示的煤层气生产井井底流压控制方法还可以通过如下公式根据井底流压实际值和井底流压参考值，确定排气控制阀的开度值：
Figure BDA0002128136070000121
其中，e(t)＝psp-p(t)；
其中，u表示控制阀开度值；e表示控制误差；K表示比例系数；Ti表示积分时间；Td表示微分时间；psp表示井底流压参考值；p表示井底流压实际值。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一项煤层气生产井井底流压控制方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决现有煤层气生产井井底流压控制系统通过控制排液泵排水来实现井底流压的调整，存在时效性差、准确性低、稳定性不可靠的的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述任一项煤层气生产井井底流压控制方法的计算机程序。
综上所述，本发明实施例提供了一种煤层气生产井井底流压控制系统，与传统井底流压控制系统的通过控制动液面的方式来调整井底流压的方式不同，本发明实施例提供的井底流压控制系统通过对套管压力进行控制来稳定和调整井底流压，能够及时有效地降低产气量变化引起的井底流压波动，以减弱煤储层因压力波动引起的煤粉产生和运移，进而减少因煤粉沉积和堵塞导致的渗透率损伤，对煤层气产能稳定和提升具有重要作用，更加稳定可靠。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种煤层气生产井井底流压控制系统，其特征在于，包括：井口装置、数据采集系统、控制系统、排气控制阀、注气控制阀和注气系统；所述井口装置包括：与排气管路连接的第一油管头、与生产管路连接的第二油管头、与注气管路连接的第三油管头；所述排气控制阀位于所述排气管路上，用于调节所述排气管路的排气量；所述注气控制阀位于所述注气管路上，用于调节注气系统的注气量；
其中，所述数据采集系统安装于煤层气生产井井底，用于采集所述煤层气生产井井底的井底流压实际值；所述控制系统根据所述数据采集系统采集的井底流压实际值和预先设定的井底流压参考值，通过如下公式控制所述排气控制阀和/或所述注气控制阀的开度值，以调节所述煤层气生产井井底的井底流压：
Figure FDA0002955825990000011
其中，e(t)＝psp-p(t)；
其中，u表示控制阀开度值；e表示控制误差；K表示比例系数；Ti表示积分时间；Td表示微分时间；psp表示井底流压参考值；p表示井底流压实际值；
其中，所述井底流压参考值是根据煤层气生产井所处的生产阶段设定的，不同的生产阶段对应不同的井底流压参考值，所述生产阶段至少包括：排水阶段和不稳定产气阶段。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集系统包括：电子压力计，所述电子压力计用于测量所述煤层气生产井井底的井底流压值。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：安全阀，位于所述排气管路的支路上。
4.一种煤层气生产井井底流压控制方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至3任一项所述的煤层气生产井井底流压控制系统，包括：
获取煤层气生产井当前所处的生产阶段，其中，所述生产阶段至少包括：排水阶段和不稳定产气阶段；
根据各生产阶段生产制度，设定所述煤层气生产井井底的井底流压参考值；
获取所述煤层气生产井井底的井底流压实际值，并根据所述井底流压实际值和所述井底流压参考值，生成第一命令和/或第二命令，其中，所述第一命令用于控制所述排气控制阀执行排气操作，所述第二命令用于控制所述注气控制阀执行注气操作，所述第一命令中包含所述排气控制阀的开度值，所述第二命令中包含所述注气控制阀的开度值。
5.一种煤层气生产井井底流压控制方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至3任一项所述的煤层气生产井井底流压控制系统，包括：
在煤层气生产井处于排水阶段的情况下，获取所述煤层气生产井井底的井底流压实际值；
当所述井底流压实际值降至预设井底流压值范围的情况下，获取所述煤层气生产井井底的第一井底流压参考值，并根据所述井底流压实际值和所述第一井底流压参考值，控制所述注气控制阀的开度值，使得所述煤层气生产井井底的井底流压值满足所述第一井底流压参考值。
6.一种煤层气生产井井底流压控制方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至3任一项所述的煤层气生产井井底流压控制系统，包括：
获取煤层气生产井处于不稳定产气阶段的第二井底流压参考值；
在煤层气生产井处于不稳定产气阶段的情况下，获取所述煤层气生产井井底的井底流压实际值；
如果所述井底流压实际值高于第二井底流压参考值，则根据所述井底流压实际值和所述第二井底流压参考值，控制所述排气控制阀的开度值，使得所述煤层气生产井井底的井底流压值满足所述第二井底流压参考值；
如果所述井底流压实际值低于第二井底流压参考值，则根据所述井底流压实际值和所述第二井底流压参考值，控制所述注气控制阀的开度值，使得所述煤层气生产井井底的井底流压值满足所述第二井底流压参考值。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4至6任一项所述煤层气生产井井底流压控制方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求4至6任一项所述煤层气生产井井底流压控制方法的计算机程序。
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