CN201972689U - 一种煤层气井产出气测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种煤层气井排采产出气测量装置，所述装置包括气管线(10)，所述气管线(10)具有气管线入口(1)和气管线出口(9)；其特征在于，所述气管线入口(1)和所述气管线出口(9)之间在气流方向上依次装有套压压力计(2)、第一阀门(3)、气体流量计(5)、第二阀门(7)和系统压力计(8)。该测量装置是通过控制煤层气井的套压从而实现对动液面的控制，以实现在气井现场不再使用传统的气液分离器；可以实现一块气体流量计即可满足产气量测量的生产需要。本实用新型不仅可以提高煤层气井产出气体流量计的可测量范围，简化了操作，节省了成本，而且提出了优化的煤层气井排采控制方法。

Description

一种煤层气井产出气测量装置

技术领域

本实用新型属于煤层气井的测量控制领域，具体讲涉及一种煤层气井产出气测量装置。

背景技术

尽管人们已经实现了对煤层气井产出气体量的测量，但是存在诸多问题。

对产气量的测量方法：目前煤层气井现场采用气体流量计实现对产气量的自动测量，通过气体流量计的数据传输功能把测量数据传输给控制系统。大多数井初期的日产气量为100-300标方，通常的做法是安装一块量程较小的流量计，当产气量增大时再更换一块量程较大的流量计，或者在井场的气管线上安装双管线，在双管线上安装气体流量计大小各一块，当产气量小的时候，关闭量程较大的气体流量计所在的管线，利用小量程流量计进行测量。当产气量增大时，关闭量程较小的气体流量计，利用量程较大的流量计进行测量。如果气井的产气量超过了量程较大的流量计的量程时，还得更换更大量程的流量计。

专利号为CN201007203Y，名称为“煤层气井试采水气分离与计量装置”的实用新型公开了一种装置，其装置包含大流量气表、小流量气表和临界速度流量计三种气体计量器，由于存在大小三块流量计和三条气体管线，显然这样增加了设备成本，同时有可能出现倒换气体管线流程阀门的情形，不仅增加了设备成本，而且操作较麻烦。由于这种双管线或多管线设计的生产操作复杂，工艺参数难以界定，一般无法实现远程控制，当需要倒换管线生产时，就需要人工参与操作阀门，这样不但增加了人力成本，更重要的是无法对气井进行及时和准确的监控。

综合上述问题，人们很容易发现目前的煤层气井产出气测量控制系统和工艺存在多个待改进方面，包括有可能会不同程度地增加设备成本，或操作困难，或测量不准确，或控制困难等等问题，这些问题会导致人们误判煤层气井的生产状态，容易造成无法挽回的重大经济损失。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种煤层气井产出气测量装置，本实用新型不仅实现了对产气量的测量，还简化了井场的现场设备，简化了操作，节省了成本，在仅仅使用一块气体流量计进行测量的同时还能对井口套压进行控制。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种煤层气井产出气测量装置，所述装置包括气管线，所述气管线具有气管线入口和气管线出口；其改进之处在于，所述气管线入口和所述气管线出口之间在气流方向上依次装有套压压力计、第一阀门、气体流量计、第二阀门和系统压力计。

本实用新型的另一优选技术方案为：所述气体流量计的一端为流量计前直管段，所述气体流量计的另一端为流量计后直管段。

本实用新型的又一优选技术方案为：所述流量计前直管段的长度为所述流量计后直管段长度的2-4倍。

本实用新型提供的技术方案相比现有技术有如下优异效果：

1、通过提高套压将动液面控制在不高于煤层底板的位置处。这样既让井下的泵不易因过热出现问题，更有利于从目标煤层中产出的气体和液体进入环空后而自动分离，从而使进入泵内的液体中含有气泡量最少。不仅提高了泵效，而且在井场内不必再安装液气分离器对产出水进行分离，节省成本。由于产出液中含有的气量少了，实现了去掉大型液气分离器的目的，从而简化了地面设备。

2、由于动液面可以控制在不高于煤层底板处，油管和套管的环空中气液混合物分离的路径是最大的，有利于气液混合物在环空中的充分分离，这样产出的气体中含有的自由水也是最少的，不必安装气液分离器。

3、由于将动液面控制在不高于煤层底板位置处，在相同的井底压力下，套压是最大的，这样即使产气量接近气体流量计的测量范围上限时，可以通过按工艺操作步骤控制阀门从而提高气体流量计的可测量范围，从而由一块气体流量计实现气井的全流量范围产气流量的测量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。

图1是煤层气井产出气测量装置的气管线图；

图2是煤层气井产出气控制工艺示意图；

附图标记：

1.气管线入口、2.套压压力计、3.第一阀门、4.流量计前直管段、5.气体流量计、6.流量计后直管段、7.第二阀门、8.系统压力计、9.气管线出口、10.气管线，11.出水管、12.出气管、13.地表面、14.套管、15.油管、16.抽油杆、17.煤层、18.煤层底板、19.泵、20.井下压力传感器、21.泵的吸入口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行详细描述。

图1示出了本实用新型的产出气测量装置，其包括气管线，所述气管线具有气管线入口1和气管线出口9；在气管线入口1和气管线出口9之间在气流方向上气管线上依次装有用于测量井口套压的套压压力计2、第一阀门3、气体流量计5、第二阀门7和用于测量第二阀门7下游压力的系统压力计8；所述气体测量装置仅仅使用一块气体流量计5，而不需使用另外其他的气体流量计。气管线入口1连接煤层气井环空管线(也即图2所示的出气管12)，从煤层气井产出的煤层气由产出气测量装置进行计量，实现了只利用一块气体流量计5并且不需使用气液分离器即可完成气体流量的测量，同时还可测量套压和系统压力。

在省去了气液分离器的情况下，利用一块气体流量计5来完成各种气体流量的测量，主要是通过两个方面实现的(参看图2)：

一是通过调整生产管柱中泵吸入口21的安装位置使产出水中的含气量最少化，从而没有必要再对产出水中的气体进行分离；安装生产管柱时，通过油管或油管短节的调整将泵19的吸入口21安装在目标煤层底板18以下，吸入口距煤层底板18的距离不大于30米，这样当煤层气和水从目标煤层17中产出时，由于气体的密度小于液体的密度，进入井筒环空中的气液混合物中的气体自然会向上运移，液体只能通过安装在目标煤层以下的泵的吸入口21才能进入到油管15中，即液体在进入泵19以前，气液就会进行充分的分离，从而使得进入泵19中的液体中含有的气泡量会显著减少，这样被抽到地面的液体中由于含气量较小而不必再借助常规液气分离器进行分离了。

二是通过对井口套压的控制，使井口套压保持在一定范围内以便保持较低的动液面，使得动液面不高于煤层底板18的位置(但不得使动液面低于泵19的吸入口21，即井筒环空的液面距离井口的距离保持在最大限度，这样就增加了气水混合物在井筒环空中的运行距离，由于重力作用和气液混合物在井筒环空中的动力学作用，可以使气液进行充分的分离，当气体到达井口时，产出的气体中基本不含自由水了，这与使用常规液气分离器的效果是完全一样的。增加了气体和液体混合物在井筒环空中的运行距离，从而使气体和液体在井筒的环空中有效分离，以达到产出气体中基本不含游离水的最终目的。下面将结合附图对套压的控制工艺进行详细说明。

参看图1和2，煤层气井生产初期由于地层能量较高，初始阶段可以完全保持第二阀门7全开，关闭气管线上的第一阀门3进行憋压，以建立套压，提高套压的目标值以使动液面不高于煤层底板18为宜(但不得使动液面低于泵19的吸入口21。当动液面达到不高于煤层底板18的条件时，打开第一阀门3进行生产和测量，随着气体逐渐产出，地层能量会逐步下降，套压也会逐步下降，这时需要通过控制系统控制第一阀门3和第二阀门7的开启度来控制产气量，从而调节套压，使得动液面不高于煤层底板18的位置，井筒环空中的液面距离井口的距离仍然保持在最大限度。当煤层气井产气量较小时，使第二阀门7保持全开，通过控制第一阀门3的开启度控制产气量，从而测量流过气体的流量。当煤层气井产气量接近气体流量计的测量范围时，则使第一阀门3保持全开，通过控制第二阀门7的开启度控制产气量，测量流过气体的流量。

欲使气体流量计5的测量上限增加几倍，只需要使第二阀门7上游的压力是第二阀门7下游压力的几倍，倍数越高，可测得的范围就可以扩大得更多。煤层气井的套压(第二阀门7上游压力)一般都可以控制在0.5MPa以上，集气系统的压力(第二阀门7下游压力)一般都接近于0.1MPa，所以量程范围可以增加到5倍，如果该表的可测量范围为日产气量500-9600标方(如天信DN80仪表)，则通过本发明的方法测量范围可以扩展为500-48000标方。即使煤层气井后期的套压降至0.2MPa，测量范围仍可扩展为500-19200标方。利用本发明的方法非常容易依据气井可能的产气量大小选择到合适量程范围的气体流量计5，即使气体流量计选得偏小，仍然可以利用本发明的方法实现产气量的测量，而不必采用更换气体流量计5的常规办法。

本实用新型的说明及实施例仅是用于说明本实用新型而并非用于限制本是发明的，技术人员阅读本发明的说明书及实施例后可以对本实用新型进行种种变更或修改，但这些变更或修改均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种煤层气井产出气测量装置，所述装置包括气管线(10)，所述气管线(10)具有气管线入口(1)和气管线出口(9)；其特征在于，所述气管线入口(1)和所述气管线出口(9)之间在气流方向上依次装有套压压力计(2)、第一阀门(3)、气体流量计(5)、第二阀门(7)和系统压力计(8)。

2.如权利要求1所述的一种煤层气井产出气测量装置，其特征在于：所述气体流量计(5)的一端为流量计前直管段(4)，所述气体流量计(5)的另一端为流量计后直管段(6)。

3.如权利要求2所述的一种煤层气井产出气测量装置，其特征在于：所述流量计前直管段(4)的长度为所述流量计后直管段(6)长度的2-4倍。

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