CN111119842B - 一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤层气排采技术领域，公开了一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量方法和系统，系统包括传感器控制系统、数据处理系统和主水路系统，主水路系统中，煤气层井出水口经进水管道与水箱的入口连接，水箱出口通过出水管道与蒸发池连接，出水管道上依次设置有排水泵、阀门和水表；水箱内设置有三个水位探头，其中一个的位置高于另外两个，三个水位探头的信号输出端与传感器控制系统连接，传感器控制系统的输出端与排水泵连接，用于控制排水泵工作，还用于发送排水泵启动的时间信号至数据处理系统，数据处理系统用于记录排水信号和计算产水量。本发明能有效计量产水量小的煤层气井的产水量，可以广泛应用于煤层气排采领域。

Description

一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量方法和系统

技术领域

本发明属于煤层气排采技术领域，具体涉及一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量方法和系统。

背景技术

产水量是煤层气开发利用过程中的一个排采参数，准确计量产水量对煤层气液柱高度、套压、井底流压、煤层出水量之间的相互关系研究具有重要意义。现场煤层气井出水情况不一，像滴水、间歇性出水等。过往的计量方式是人工到现场通过接满一个5升的量杯所用的时间反算出每天的出水量，这种测量方式会出现以下问题：1、用抽油机的煤层气井出水量不是均匀的，因此测量那段时间的出水速率与当天的平均产水速率相差较大，在经过反算，误差会更大。2、可能接满一个5升的量杯需要1个多小时，这是巡检人员不能接受的，只能采取接一部分水反算每天的含水量，误差变大。3、现场用该方法连续测量2次，结果相差很大。以上现象证明想要用此方法准确计量无法成功。之后有在水管线路上接水表计量的，但是调研后都反映，水表容易堵塞无法计量，尤其是水量较小，容易沉淀。鉴于此，本发明提供一套可以完美解决以上问题的方法，不仅可以准确计量产水量，还可避免水表堵塞。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量方法和系统，以实现低产水量煤层气井产水量的自动计量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量系统，包括传感器控制系统、数据处理系统和主水路系统，所述主水路系统中，煤气层井出水口经进水管道与水箱的入口连接，所述水箱底部设置有出口，所述水箱出口通过出水管道与蒸发池连接，所述出水管道上依次设置有排水泵、阀门和水表；所述水箱内设置有第一水位探头、第二水位探头和第三水位探头，所述第一水位探头的位置高于所述第二水位探头和第三水位探头，所述第一水位探头、第二水位探头和第三水位探头的信号输出端与所述传感器控制系统连接，所述传感器控制系统的输出端与所述排水泵连接，用于根据所述第一水位探头、第二水位探头和第三水位探头的信号控制所述排水泵工作，还用于发送排水泵启动的时间信号至所述数据处理系统，所述数据处理系统用于记录排水信号和计算产水量。

所述传感器控制系统包括PLC控制器。

所述进水管道上设置有一级过滤器和二级过滤器，所述一级过滤器包括壳体，壳体内设置有两层滤网，壳体表面上设置有进水口、出水口、排污口和溢出口，所述二级过滤器为过滤精度为微米的高精度过滤器。

所述出水管道上还设置有位于水表进水端的黄铜过滤器。

所述数据处理系统包括：

4G路由器：用于接收PLC控制器的排水信号，通过4G网络传输至服务器上；

服务器：用于接收排水信号，并绘制表格、图件。

PC客户端：用于从服务器调用查看排水记录，及时对煤层气井进行分析。

此外，本发明还提供了一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量方法，根据所述的一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量系统实现，所述方法包括以下步骤：

S1、在煤气层井出水口管路上安装自动化计量系统；

S2、排水泵启动以前，记录水表的示数C1；排水泵启动一次关闭以后，记录水表的示数C2；

S3、计算两次记录的水表示数之差，作为排水泵每次的排放量C；

S4、当排水泵每次启动后，通过传感器控制系统发送排水脉冲信号至数据处理系统，数据处理系统记录排水的时间，并且根据排水时间、次数和排水泵每次的排放量C，统计出累计排水量。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明能有效计量煤层气井产水量小的情况下的产水量；

2、本发明中，每次放水量可根据水位探头的相对位置进行调整，达到调整每天放水频率的目的；

3、本发明中，仅通过机械水表测量一次放水的量，水位探头位置固定后，后期即使机械水表故障，也仍不影响产水量的计量。

4、本发明的计量系统具有远程传输记录的功能，节省了排采人员大量的巡检工作，并提高了对煤层产水量的掌控程度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中水箱的结构示意图；

图3为根据现场排水信号制作的排水脉冲与时间关系的示意图；

图4为将脉冲信号换算成累计产水量做出的产水量示意图。

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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1~2所示，本发明实施例提供了一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量系统，包括传感器控制系统、数据处理系统和主水路系统，所述传感控制系统包括PLC控制器13；所述主水路系统中，煤气层井出水口1经进水管道2与水箱3的入口16连接，所述水箱3底部设置有出口17， 水箱出口通过出水管道4与蒸发池5连接，所述出水管道4上依次设置有排水泵6、阀门7和水表9；所述水箱3内设置有第一水位探头10、第二水位探头11和第三水位探头12，所述第一水位探头10的位置高于所述第二水位探头11和第三水位探头12，所述第一水位探头10、第二水位探头11和第三水位探头12的信号输出端与所述PLC控制器13连接，所述PLC控制器13的输出端与所述排水泵6连接，用于根据所述第一水位探头10、第二水位探头11和第三水位探头12的信号控制所述排水泵6工作，还用于发送排水泵6启动的时间信号至所述数据处理系统，所述数据处理系统用于记录排水信号和计算产水量。

下面介绍系统中各部分的功能和作用：

1）煤层气井出水口：煤层气井是通过排水降压的原理促使煤层瓦斯解吸，以达到其开发利用的目的，煤层排出的水经油管通过采油树井口法兰上的三通排至地面。

2）水箱：因出水量比较小，现场需要准备一个水箱存储抽采出来的水。

3）排水泵：该排水泵的作用是将水箱中积聚的水经过水表排出。

4）水表：水表可以为机械水表，用于记录一次放水实际的放水量。

5）PLC控制器：其具有2个功能，其一是通过水箱中液面相对3个水位探头的相对位置关系，控制排水泵的启停。其二是发送排水泵启动的时间信号至数据处理系统。

工作原理：如图2所示，当水箱中液位淹没第一水位探头10时，控制器控制水泵工作，将水排出。当水箱中液位低于第二水位探头11和第三水位探头12时，控制器停止水泵工作，停止排水。第二水位探头11和第三水位探头12的设置高度相同，设置两个水位探头的目的是为了防止其中一个水位探头失灵，另一个水位探头的信号仍然能够发送信号至PLC控制器，停止排水泵的工作。

进一步地，如图1所示，所述进水管道4上设置有一级过滤器14和二级过滤器15，所述一级过滤器14包括壳体，壳体内设置有两层滤网，壳体表面上设置有进水口、出水口、排污口和溢出口四个接口，一级过滤器主要是用于过滤煤层气井排出水中的杂质，起到初步过滤的效果；所述二级过滤器15为过滤精度为60微米的高精度过滤器。二级过滤器为高精度过滤器，其过滤精度达到60微米，可以进一步保证水表的正常使用。

进一步地，如图1所示，本实施例中，所述出水管道4上还设置有位于水表9进水端的黄铜过滤器8。通过在水表前置黄铜过滤器，避免大颗粒杂质直接冲击水表，导致水表损坏。

进一步地，如图1所示，本实施例中，所述数据处理系统包括：4G路由器、服务器和PC客户端，其中，4G路由器用于接收PLC控制器的排水信号，通过4G网络传输至服务器上；服务器用于接收排水信号，并绘制表格、图件；PC客户端用于从服务器调用查看排水记录，及时对煤层气井进行分析。

另一方面，本发明实施例还提供了一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量方法，采用上述的自动化计量系统实现，所述方法包括以下步骤：

S1、在煤气层井出水口管路上安装自动化计量系统；

S2、排水泵6启动以前，记录水表的示数C1；排水泵启动一次关闭以后，记录水表的示数C2；

S3、计算两次记录的水表示数之差，作为排水泵每次的排放量C，其中C=C2-C1；

S4、当排水泵每次启动后，通过PLC控制器发送排水脉冲信号至数据处理系统，数据处理系统记录排水的时间，并且根据排水时间、次数和排水泵每次的排放量C，统计出累计排水量。

因此，本发明实施例中，水表仅测量一次放水的量，水位探头位置固定后，后期即使机械水表故障，仍不影响产水量的计量。

如图3所示，为某矿上根据现场排水信号制作的排水脉冲与时间关系的示意图，该系统中，排水泵每放一次水，会在服务器上形成一个脉冲信号，因水位探头相对位置固定，只需用机械水表计量放一次的量，之后每次放水量相同。如图4所示，为将脉冲信号换算成累计产水量做出的产水量示意图。

因此，本发明提供了一种可用于煤层气井低产水量的自动化计量系统和方法，具有以下有益效果：1：能有效计量煤层气井产水量小的状况（包括滴水）。2：每次放水量可根据水位探头的相对位置进行调整，达到调整每天放水频率的目的。3：机械水表仅测量一次放水的量，水位探头位置固定后，后期即使机械水表故障，仍不影响产水量的计量。4：远程传输记录的功能，节省了排采人员大量的巡检工作，并提高了对煤层产水量的掌控程度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于煤层气井低产水量的自动化计量系统，其特征在于，包括传感器控制系统、数据处理系统和主水路系统，所述主水路系统中，煤气层井出水口（1）经进水管道（2）与水箱（3）的入口连接，所述水箱（3）底部设置有出口，所述水箱出口通过出水管道（4）与蒸发池（5）连接，所述出水管道（4）上依次设置有排水泵（6）、阀门（7）和水表（9）；所述水箱（3）内设置有第一水位探头（10）、第二水位探头（11）和第三水位探头（12），所述第一水位探头（10）的位置高于所述第二水位探头（11）和第三水位探头（12），所述第一水位探头（10）、第二水位探头（11）和第三水位探头（12）的信号输出端与所述传感器控制系统连接，所述传感器控制系统的输出端与所述排水泵（6）连接，用于根据所述第一水位探头（10）的信号控制所述排水泵（6）启动工作，以及根据第二水位探头（11）和第三水位探头（12）的信号控制所述排水泵（6）停止工作，还用于发送排水泵（6）启动的时间信号至所述数据处理系统，所述数据处理系统用于记录排水泵（6）启停的时间信号，并根据排水泵（6）启动前和停止后水表（9）的示数计算当前产水量。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井低产水量的自动化计量系统，其特征在于，所述传感器控制系统包括PLC控制器（13）。

3.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井低产水量的自动化计量系统，其特征在于，所述进水管道（2）上设置有一级过滤器（14）和二级过滤器（15），所述一级过滤器（14）包括壳体，壳体内设置有两层滤网，壳体表面上设置有进水口、出水口、排污口和溢出口，所述二级过滤器（15）为过滤精度为60微米的高精度过滤器。

4.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井低产水量的自动化计量系统，其特征在于，所述出水管道（4）上还设置有位于水表（9）进水端的黄铜过滤器（8）。

5.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井低产水量的自动化计量系统，其特征在于，所述数据处理系统包括：

4G路由器：用于接收PLC控制器的排水信号，通过4G网络传输至服务器上；

服务器：用于接收排水信号，并绘制表格、图件；

PC客户端：用于从服务器调用查看排水记录，及时对煤层气井进行分析。

6.一种用于煤层气井低产水量的自动化计量方法，根据权利要求1所述的一种用于煤层气井低产水量的自动化计量系统实现，所述方法包括以下步骤：

S1、在煤气层井出水口管路上安装自动化计量系统；

S2、排水泵（6）启动以前，记录水表的示数C1；排水泵启动一次关闭以后，记录水表的示数C2；

S3、计算两次记录的水表示数之差，作为排水泵每次的排放量C；

S4、当排水泵每次启动后，通过传感器控制系统发送排水脉冲信号至数据处理系统，数据处理系统记录排水的时间，并且根据排水时间、次数和排水泵每次的排放量C，统计出累计排水量。

Images