CN204782921U - 一种煤层气排采控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种煤层气排采控制系统，属于煤层气自动化控制领域。煤层气排采控制系统包括：控制箱、套压压力变送器和第一阀体，套压压力变送器设置在套管取压口处；第一阀体设置在采气管线上；套管与采气管线连通；控制箱与套压压力变送器和第一阀体电连接，用于通过套压压力变送器监测套管的压力，通过控制第一阀体的阀门开度控制套管的压力。本实用新型通过设置控制箱控制第一阀体的阀门开度，实现对套管的压力的控制，解决了由于操作人员的人工操作误差，煤层气排采控制过程精度较低，影响煤层气井的产气量的问题，达到了避免人工操作误差、提高控制精度、提高煤层气井的产气量的效果。

Description

一种煤层气排采控制系统

技术领域

本实用新型涉及煤层气自动化控制领域，特别涉及一种煤层气排采控制系统。

背景技术

煤层气是指存在于煤储层中主要吸附在煤基质颗粒表面，其余部分游离于煤储层孔隙中或溶解于煤储层的水中的烃类气体，生产煤层气的气井称为煤层气井，煤层气的排采过程是一个长时间排水降压采气的过程，通过排水降压的方式使地层的压力下降到煤层气的临界解吸压力，吸附在煤基质颗粒表面的煤层气开始解吸，之后继续排水降压，可以使得煤层气从煤层气井内产出。在煤层气的排采过程中，连续且平稳的排水降压过程能够稳定煤层气井的动液面，保护煤储层，提高煤层气井的产气量，其中，动液面指的是：油管和套管形成的环形空间内的液面到井口的距离。

现有技术中，通常采用人工的方式来控制煤层气的排采过程。具体地，操作人员对测井得到的排水量、套管的压力以及产气量等数据进行分析，依据分析结果对煤层气井制定排采方案，并不定时的进行现场调查，根据调查结果调整排采方案。示例地，操作人员根据设置在采气树上的套管取压口处的套压压力变送器的示数，调节位于采气管线上的阀门的阀门开度，实现对套管的压力的调节，以稳定排采过程，比如，当套压压力变送器的示数大于排采方案中制定的套管的压力时，操作人员手动调节采气管线上的阀门的阀门开度，使得调节后的阀门开度大于原阀门开度，增大通过采气管线的气体流量，降低套管的压力；当套压压力变送器的示数小于排采方案中制定的套管的压力时，操作人员手动调节采气管线上的阀门的阀门开度，使得调节后的阀门开度小于原阀门开度，减小通过采气管线的气体流量，增大套管的压力，其中，套压压力变送器用于监测套管的压力。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有技术中，煤层气的排采过程由操作人员手动控制，由于操作人员的人工操作误差，整个过程控制的精度较低，容易损害煤储层，影响煤层气的解吸，进而影响煤层气井的产气量。

实用新型内容

为了解决现有技术中操作人员的人工操作误差，整个过程控制的精度较低，容易损害煤储层，影响煤层气的解吸过程，进而影响煤层气井的产气量的问题，本实用新型提供一种煤层气排采控制系统。所述技术方案如下：

第一方面，提供一种煤层气排采控制系统，所述煤层气排采控制系统包括：控制箱、套压压力变送器和第一阀体，

所述套压压力变送器设置在采气树上的套管取压口处；

所述第一阀体设置在井外的采气管线上；

所述套管与所述采气管线连通；

所述控制箱分别与所述套压压力变送器和所述第一阀体电连接，所述控制箱用于通过所述套压压力变送器监测所述套管的压力，通过控制所述第一阀体的阀门开度控制所述套管的压力。

可选地，所述煤层气排采控制系统，还包括：气体流量计，

所述第一阀体和所述气体流量计按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线上；

所述控制箱与所述气体流量计电连接，用于通过所述气体流量计监测通过所述采气管线的气体流量。

可选地，所述煤层气排采控制系统，还包括：井下压力计，

所述井下压力计设置在井下的油管外侧；

所述控制箱与所述井下压力计电连接，用于通过所述井下压力计监测井下的压力。

可选地，所述煤层气排采控制系统，还包括：水计量装置，

所述水计量装置设置在井外的产水管线上；

所述控制箱与所述水计量装置电连接，用于通过所述水计量装置监测煤层气井的产水量。

可选地，所述煤层气排采控制系统，还包括：管压压力变送器，

所述第一阀体、所述气体流量计和所述管压压力变送器按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线上；

所述控制箱与所述管压压力变送器电连接，用于通过所述管压压力变送器监测所述采气管线的压力。

可选地，所述煤层气排采控制系统，还包括：第二阀体，

所述第一阀体、所述气体流量计、所述管压压力变送器和所述第二阀体按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线上。

可选地，所述煤层气排采控制系统用于采用抽油机排采的煤层气井，所述煤层气排采控制系统，还包括：接近开关，

所述接近开关和所述控制箱都设置在所述抽油机上；

所述控制箱与所述接近开关电连接，用于通过所述接近开关监测所述抽油机的冲次，并根据监测结果在预设冲次范围内调节所述抽油机的冲次；

所述控制箱还用于，在所述抽油机的冲次大于最大预设冲次时，控制所述抽油机按照所述最大预设冲次运行，同时执行报警操作；

所述控制箱还用于，在所述抽油机的冲次小于最小预设冲次时，控制所述抽油机按照所述最小预设冲次运行，同时执行报警操作；

其中，所述最大预设冲次和所述最小预设冲次为所述预设冲次范围的两个边界。

可选地，所述第一阀体为V型球阀，所述第二阀体为单向阀，所述水计量装置为间歇式水计量装置。

可选地，所述控制箱分别与所述套压压力变送器、所述第一阀体、所述气体流量计、所述井下压力计、所述水计量装置、所述管压压力变送器和所述接近开关通过有线电缆连接。

可选地，所述控制箱设置有接线端子排，所述有线电缆与所述控制箱连接的一端连接在所述接线端子排上。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型提供一种煤层气排采控制系统，包括：控制箱、套压压力变送器和第一阀体，套压压力变送器设置在采气树上的套管取压口处；第一阀体设置在井外的采气管线上；套管与采气管线连通；控制箱分别与套压压力变送器和第一阀体电连接，用于通过套压压力变送器监测套管的压力，控制箱通过控制第一阀体的阀门开度控制套管的压力；本实用新型通过设置控制箱控制第一阀体的阀门开度，实现对套管的压力的控制，解决了现有技术中，由于操作人员的人工操作误差，煤层气排采控制过程的精度较低，容易损害煤储层，影响煤层气的解吸，进而影响煤层气井的产气量的问题，达到了避免人工操作误差、提高控制精度、保护煤储层、提高煤层气井的产气量的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型实施例提供的一种煤层气排采控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种煤层气排采控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

请参考图1，其示出的是本实用新型实施例提供的一种煤层气排采控制系统01的结构示意图，参见图1，该煤层气排采控制系统01包括：控制箱011、套压压力变送器012和第一阀体013。

套压压力变送器012设置在采气树00上的套管取压口a处，第一阀体013设置在井外的采气管线b上，第一阀体013为阀门开度可以调节的阀体，套管(图1中未示出)与采气管线b连通；控制箱011分别与套压压力变送器012和第一阀体013电连接，控制箱011用于通过套压压力变送器012监测套管的压力，通过控制第一阀体013的阀门开度控制套管的压力。其中，采气树00、控制箱011、套压压力变送器012和第一阀体013均设置在地面A之上。

综上所述，本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统，通过设置控制箱，采用控制箱控制第一阀体的阀门开度，实现对套管的压力的控制，解决了现有技术中，由于操作人员的人工操作误差，整个过程控制的精度较低，容易损害煤储层，影响煤层气的解吸，进而影响煤层气井的产气量的问题，达到了避免人工操作误差、提高控制精度、保护煤储层、提高煤层气井的产气量的效果。

请参考图2，其示出的是本实用新型实施例提供的另一种煤层气排采控制系统01的结构示意图，参见图2，该煤层气排采控制系统01包括：控制箱011、套压压力变送器012和第一阀体013。

套压压力变送器012设置在采气树00上的套管取压口a处，第一阀体013设置在井外的采气管线b上，套管c与采气管线b连通，套管c位于煤层气井B内；控制箱011分别与套压压力变送器012和第一阀体013电连接，控制箱011用于通过套压压力变送器012监测套管c的压力，通过控制第一阀体013的阀门开度控制套管c的压力。

其中，采气树00、控制箱011、套压压力变送器012和第一阀体013均设置在地面A之上。需要说明的是，在本实用新型实施例中，煤层气井B可以采用抽油机F进行煤层气的排采，抽油机F采用混凝土安装在井外，安装抽油机F的混凝土在井外形成抽油机基础件。

控制箱011可以是智能排采控制箱，控制箱011还可以通过控制第一阀体013的阀门开度控制套管c的压力的上涨幅度和下降幅度，由于在煤层气的排采过程中，套管c的压力过大或者过小、套管c的压力的上涨幅度过大或者过小、套管c的压力下降幅度过大或者过小都会对煤储层造成损害，影响煤层气井的产气量，因此，本实用新型实施例中，采用智能排采控制箱控制套管c的压力以及套管c的压力的上涨幅度和下降幅度，能够达到保护煤储层，提高煤层气井的产气量的效果。

其中，第一阀体013是阀门开度可以调节的阀体，示例地，第一阀体013是V型球阀，V型球阀的精度较高，便于控制箱011对第一阀体013的阀门开度的控制。本实用新型实施例以第一阀体013为V型球阀为例进行说明，事实上，第一阀体013还可以是其他的阀门开度能够调节的阀体，本实用新型实施例对此不做限定。

实际应用中，可以先在控制箱011设定套管压力值，在煤层气的排采控制过程中，控制箱011不断通过套压压力变送器012监测套管c的压力，并将监测到的套管c的压力与设定的套管压力值进行比较，当控制箱011监测到的套管c的压力大于设定的套管压力值时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度大于原开度，套管c的压力减小，当控制箱011监测到的套管c的压力小于设定的套管压力值时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度小于原开度，套管c的压力增大。

或者，实际应用中，还可以先在控制箱011设定套管压力下降幅度，在煤层气的排采控制过程中，控制箱011不断通过套压压力变送器012监测套管c的压力，得到套管c的压力下降幅度，并将套管c的压力下降幅度与设定的套管压力下降幅度进行比较，当套管c的压力下降幅度大于设定的套管压力下降幅度时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度小于原开度，套管c的压力下降幅度减小，当套管c的压力下降幅度小于设定的套管压力下降幅度时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度大于原开度，套管c的压力下降幅度增大。

进一步地，如图2所示，煤层气排采控制系统01，还包括：气体流量计014。

第一阀体013和气体流量计014按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线b上，气体流量计014可以监测通过采气管线b的气体流量，气体流量计014与控制箱011电连接，控制箱011可以通过气体流量计014监测通过采气管线b的气体流量，控制箱011还可以通过调节第一阀体013的阀门开度来对通过采气管线b的气体流量进行调节。

实际应用中，可以先在控制箱011设定放气量，该放气量也即是设定的气体流量，在煤层气的排采控制过程中，控制箱011不断通过气体流量计014监测放气量，放气量也即是通过采气管线b的气体流量，控制箱011将气体流量计014监测到的放气量与设定的放气量进行比较，当气体流量计014监测到的放气量大于设定的放气量时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度小于原开度，气体流量计014监测到的放气量减小，当气体流量计014监测到的放气量小于设定的放气量时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度大于原开度，气体流量计014监测到的放气量增大。

或者，实际应用中，还可以先在控制箱011设定放气量上涨幅度，在煤层气的排采控制过程中，控制箱011不断通过气体流量计014监测放气量，得到放气量的上涨幅度，控制箱011将放气量的上涨幅度与设定的放气量上涨幅度进行比较，当放气量的上涨幅度大于设定的放气量上涨幅度时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度小于原开度，放气量的上涨幅度减小，当放气量的上涨幅度小于设定的放气量上涨幅度时，控制箱011控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度大于原开度，放气量的上涨幅度增大。

进一步地，煤层气排采控制系统01，还包括：井下压力计015。

井下压力计015设置在井下的油管d的外侧，示例地，井下压力计015可以安装在井下的油管d距离地面10米处，并采用托筒(图2中未示出)固定在油管外侧，井下压力计015可以监测井下的压力，井下压力计015与控制箱011电连接，控制箱011可以通过井下压力计015监测井下的压力。其中，井下的压力也称为流压。

实际应用中，可以先在控制箱011设定流压值，在煤层气的排采控制过程中，控制箱011不断通过井下压力计015监测煤层气井B的流压，并将井下压力计015监测到的流压与设定的流压值进行比较，当井下压力计015监测到的流压小于设定的流压值时，控制箱011控制控制箱011的输出电流或者输出频率增加，提高抽油机F的冲次，加快井下液体排出速度，从而使得井下压力计015监测到的流压增大，当井下压力计015监测到的流压大于设定的流压值时，控制箱011控制控制箱011的输出电流或者输出频率减小，降低抽油机F的冲次，减慢井下液体排出速度，从而使得井下压力计015监测到的流压减小。因此，控制箱011通过井下压力计015监测的流压可以作为控制箱011控制抽油机F的冲次的参考。

在煤层气的排采过程中，排水过快会导致近井地带煤储层快速解吸，煤储层出现气锁现象，阻碍远处的水向井口流动，减小了整体的解吸面积，导致煤层气井的总产气量减小，因此，为了避免煤储层出现气锁现象，需要将水连续平稳的从煤层气井内排出，在本实用新型实施例中，通过采用控制箱011控制控制箱011的输出电流或者输出频率，来控制抽油机F的冲次，实现连续平稳的排水过程，可以避免煤储层出现气锁现象，提高煤层气井的总产气量。

进一步地，煤层气排采控制系统01，还包括：水计量装置016。

水计量装置016设置在井外的产水管线e上，水计量装置016可以监测煤层气井B的产水量，水计量装置016与控制箱011电连接，控制箱011可以通过水计量装置016监测煤层气井B的产水量。

其中，优选地，水计量装置016为间歇式水计量装置。煤层气井的产水量对评价煤层气井的解吸面积、排水采气泵的工况都有较高的意义，因此，需要准确计量煤层气井的产水量，而由于在煤层气的排采过程中，不同排采阶段煤层气井的产水量的差异较大，通常表现为排采前期煤层气井的产水量较大，随着排采过程的进行，产水量逐渐减小，产出水携带煤粉，采用连续的水计量装置会出现水计量装置堵塞，非满管计量等问题，导致对产水量的计量准确性较低，因此，本实用新型实施例采用间歇式水计量装置，间歇式水计量装置不会出现堵塞的问题，可以准确计量煤层气井的产水量。

进一步地，煤层气排采控制系统01，还包括：管压压力变送器017。

第一阀体013、气体流量计014和管压压力变送器017按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线b上，管压压力变送器017可以监测采气管线b的压力，控制箱011与管压压力变送器017电连接，控制箱011可以通过管压压力变送器017监测采气管线b的压力。管压压力变送器017监测的采气管线b的压力可以用于计算煤层气井的产气量，还可以用于检测采气管线b的实际情况，比如，检测采气管线b的堵塞、漏气等。

进一步地，煤层气排采控制系统01，还包括：第二阀体018。

第一阀体013、气体流量计014、管压压力变送器017和第二阀体018按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线b上，第二阀体018可以为单向阀。

进一步地，煤层气排采控制系统01，还包括：接近开关019。

接近开关019可以采集抽油机F的冲次信号，并监测抽油机F的冲次。

接近开关019和控制箱011都设置在抽油机F上，具体地，接近开关019安装在抽油机F的底座的铁架(图2中未示出)上，控制箱011安装在抽油机基础件(图2中未示出)上。

控制箱011与接近开关019电连接，控制箱011可以通过接近开关019监测抽油机F的冲次，并根据监测结果在预设冲次范围内调节抽油机F的冲次；控制箱011还可以在抽油机F的冲次大于最大预设冲次时，控制抽油机F按照最大预设冲次运行，同时执行报警操作；控制箱011还可以在抽油机F的冲次小于最小预设冲次时，控制抽油机F按照最小预设冲次运行，同时执行报警操作；

其中，预设冲次范围可以根据实际情况进行设置，预设冲次范围是通过人工操作的方式设定在控制箱011上的，控制箱011可以根据需要在该预设冲次范围内调整抽油机F的冲次，示例地，控制箱011通过控制控制箱011的输出电流或者输出频率，实现对抽油机F的冲次的调整。

其中，最大预设冲次和最小预设冲次为预设冲次范围的两个边界。当接近开关019监测到抽油机F的运行冲次大于最大预设冲次时，控制箱011控制抽油机F按照最大预设冲次运行，同时发出警示信号提示操作人员，当接近开关019监测到抽油机F的运行冲次小于最小预设冲次时，控制箱011控制抽油机F按照最小预设冲次运行，同时发出警示信号提示操作人员，其中，抽油机F按照最小预设冲次运行时控制箱011发出的警示信号可以与抽油机F按照最大预设冲次运行时控制箱011发出的警示信号相同，也可以不同，本实用新型实施例对此不做限定。控制箱011发出的警示信号可以警示工作人员对煤层气排采控制系统01的设备进行控制，确保工作人员人身以及煤层气排采控制系统01中各个设备的安全性，避免不必要的事故发生。

可选地，在本实用新型实施例中，控制箱011分别与套压压力变送器012、第一阀体013、气体流量计014、井下压力计015、水计量装置016、管压压力变送器017和接近开关019通过有线电缆(图2中未标出)连接。或者，控制箱011还可以与套压压力变送器012、第一阀体013、气体流量计014、井下压力计015、水计量装置016、管压压力变送器017和接近开关019通过其他方式连接，本实用新型实施例对此不做限定。

可选地，控制箱011设置有接线端子排(图2中未示出)，有线电缆与控制箱011连接的一端连接在接线端子排上。由于采用接线端子排可以提高工作人员的接线速度，减轻劳动强度，因此，在实用新型实施例中，有线电缆通过接线端子排连接在控制箱011上，而在本实用新型提供的其他实施例中，有线电缆还可以采用直接布线等其他的方式与控制箱011连接，本实用新型实施例对此不做限定。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，控制箱011内可以设置控制器，由控制器对套压压力变送器012、第一阀体013、气体流量计014、井下压力计015、水计量装置016、管压压力变送器017和接近开关019进行控制。

综上所述，本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统，通过设置控制箱，采用控制箱控制第一阀体的阀门开度，实现对套管的压力的控制，解决了现有技术中，由于操作人员的人工操作误差，整个过程控制的精度较低，容易损害煤储层，影响煤层气的解吸，进而影响煤层气井的产气量的问题，达到了避免人工操作误差、提高控制精度、保护煤储层、提高煤层气井的产气量的效果。

本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统可以实现无人值守，智能排采，大大降低生产成本、提高安全生产水平。

本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统01，可以按照“双环三控”法控制策略控制煤层气的排采控制过程。

其中，双环指的是：套压、流压双闭环控制，套压为套压压力变送器012监测到的套管c的压力，流压为井下压力计015监测到的井下的压力。

其中，三控指的是：定压降、定流压、稳套压，定压降为套管c的压力的下降幅度一定，定流压为井下的压力一定，稳套压为套管c的压力稳定。

因此，本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统在控制煤层气的排采时，包括以下三个阶段(参见附图2来进行说明)：

第一阶段：定压降排采。新的煤层气井下泵后至煤层气解吸前，处于排水降压阶段，此阶段采用定压降排采模式。

具体地，将控制箱011内的控制器的控制参数中的日降液面值设置为1-10m(米)，根据0.1MPa(兆帕)＝10m水柱进行折算，将日降液面值折算成井下压力的参考值为0.01-0.1MPa，井下压力的参考值也称为参考流压值；控制箱011内的控制器不断通过井下压力计015监测流压，将实际监测到的流压与参考流压值比较，当实际监测到的流压小于参考流压值时，控制箱011内的控制器控制控制箱011的输出频率或输出电流增加，输出频率或输出电流增加时，抽油机F的冲次提高，井下液体的排出速度加快，液体的液面下降速度加快；当实际监测到的流压大于参考流压值时，控制箱011内的控制器控制控制箱011的输出频率或输出电流减小，输出频率或输出电流减小时，抽油机F的冲次降低，井下液体的排出速度减慢，液体的液面下降速度减慢。

需要说明的是，日降液面值是根据实际情况设置的，不同的排采区块设置的日降液面值通常不同，1-10m是一个经验值，本实用新型实施例不对日降液面值做具体限定。

第二阶段：定流压排采。煤层气解吸后，需要稳定流压，尽量多采出水，扩大煤层气井的解吸面积，煤层气解吸后采用定流压排采模式稳定排采3-5天。

具体地，将控制箱011内的控制器的控制参数中的流压设置为固定流压值，示例地，固定流压值可以为1.2MPa，控制箱011内的控制器不断的通过井下压力计015监测流压，并将实际监测到的流压与固定流压值进行比较，当实际监测到的流压小于固定流压值时，说明此时排水速度过快，抽油机F的冲次过高，因此，控制箱011内的控制器控制控制箱011的输出频率或输出电流减小，输出频率或输出电流减小时，抽油机F的冲次降低，井下液体的排出速度减慢；当实际监测到的流压大于固定流压值时，说明此时排水速度过慢，抽油机F的冲次过低，因此，控制箱011内的控制器控制控制箱011的输出频率或输出电流增大，输出频率或输出电流增大时，抽油机F的冲次提高，井下液体的排出速度加快。

需要说明的是，在第二阶段的整个过程中，控制箱011内的控制器维持井下压力计015的流压与固定流压值的误差在±0.005MPa之内即可。

定流压模式排采3-5天后，将控制箱011内的控制器的控制参数中的日降液面值设置为2-3m，继续排采，控制箱011内的控制器不断通过井下压力计值015监测井下的压力，通过套压压力变送器012监测套管c的压力，根据井下的压力和套管c的压力折算液面值，并根据液面值调整抽油机F的冲次。其中，根据井下的压力和套管c的压力折算液面值的公式可以表示为：液柱高度＝井下的压力-套压值，液面值＝煤层底板深度-液柱高度。

需要说明的是，固定流压值和固定流压值的误差范围是根据实际情况设置的，本实用新型实施例不对固定流压值和固定流压值的误差范围的做限定，定流压模式的维持天数是根据经验设置的，3-5天是一个经验值，本实用新型实施例不对定流压模式的维持天数做具体限定。

第三阶段：稳套压排采。从煤层气井开始放气，直至煤层气井的套压的压力和采气管线的压力持平，此阶段主要采用稳套压排采模式。

具体地，当控制箱011内的控制器通过套压压力变送器012监测到套压c的压力在0.1MPa以上时，控制箱011内的控制器控制第一阀体013的阀门开度，使套压c的压力按照设定的上涨幅度上涨，其中，设定的上涨幅度是操作人员预先在控制箱011内的控制器上设置的；当控制箱011内的控制器通过套压压力变送器012监测到套压c的压力达到0.5-1.5MPa时，控制箱011内的控制器控制第一阀体013正式放气生产。

在控制箱011内的控制器中设定放气量，该放气量也即是气体流量，同时设定套管压力下降幅度，示例地，设定的套管压力下降幅度可以为0.01MPa/d(兆帕每天)。在第一阀体013正式放气生产的过程中，控制箱011内的控制器通过流量变送器014监测通过采气管线b的气体流量，并将监测到的气体流量与设定的放气量进行比较，当监测到的气体流量大于设定的放气量时，控制箱011内的控制器控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度小于原开度，气体流量计014监测到的气体流量减小，当监测到的气体流量小于设定的放气量时，控制箱011内的控制器控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度大于原开度，气体流量计014监测到的气体流量增大。

同时，控制箱011内的控制器通过套压压力变送器012监测套管c的压力，得到套管c的压力下降幅度，控制箱011内的控制器将套管c的压力下降幅度与设定的套管压力下降幅度进行比较，当套管c的压力下降幅度大于设定的套管压力下降幅度时，控制箱011内的控制器控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度小于原开度，套管c的压力下降幅度减小，当套管c的压力下降幅度小于设定的套管压力下降幅度时，控制箱011内的控制器控制第一阀体013的阀门开度，使得第一阀体013的阀门开度大于原开度，套管c的压力下降幅度增大。

需要说明的是，本实用新型实施例中，在第一阀体013正式放气生产以后，若控制箱011内的控制器无法同时控制气体流量计014监测到的气体流量和套管c的压力下降幅度，控制箱011内的控制器优先控制套管c的压力下降幅度。

在第一阀体013正式放气生产以后，控制箱011内的控制器不断通过井下压力计015监测井下的压力，通过套压压力变送器012监测套管c的压力，并根据井下的压力和套管c的压力折算液面值，通过控制第一阀体013的阀门开度维持井内液体的液面波动在±2米之内；否则，控制箱011内的控制器减小第一阀体013的开度或者关闭第一阀体013，继续降压，该过程一直持续到产气衰竭。其中，液面波动范围是根据实际情况设置的，本实用新型实施例对此不做限定。

需要补充说明的是，在以上三个阶段中，操作人员预先在控制箱011内的控制器中设定了抽油机F的运行的预设冲次范围，预设冲次范围的两个边界分别为最大预设冲次和最小预设冲次，控制箱011内的控制器控制抽油机F在预设冲次范围内正常排采，否则控制箱011内的控制器执行报警操作。煤层气排采控制系统01工作时，控制箱011内的控制器不断通过接近开关019监测抽油机F的冲次，并将监测到的冲次与最大预设冲次、最小预设冲次进行比较，当监测到的冲次高于最大预设冲次或低于最小预设冲次时，控制箱011内的控制器控制抽油机F按照最大预设冲次或最小预设冲次运行，同时发出报警信号。

还需要说明是，根据实际需要，以上三个阶段可以顺序进行，也可以交错进行，比如，定流压排采一段时间后，回到定压降排采阶段排采。

综上所述，本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统，通过设置控制箱，采用控制箱控制第一阀体的阀门开度，实现对套管的压力的控制，解决了现有技术中，由于操作人员的人工操作误差，整个过程控制的精度较低，容易损害煤储层，影响煤层气的解吸，进而影响煤层气井的产气量的问题，达到了避免人工操作误差、提高控制精度、保护煤储层、提高煤层气井的产气量的效果。

本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统可以实现无人值守，智能排采，大大降低生产成本、提高安全生产水平。

下面结合图2以一个具体的例子对本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统01控制煤层气的排采过程进行说明。

在该例子中，煤层气井为HX47-1井，抽油机为数字化变频控制抽油机，煤层气排采控制系统01控制煤层气的排采过程可以包括以下三个阶段：

第一阶段：定压降排采。HX47-1井下泵后至煤层气解吸前，处于排水降压阶段，此阶段采用定压降排采模式。

将控制箱011内的控制器的控制参数中的日降液面值设置为5m，折算成参考流压值为0.05MPa，控制箱011内的控制器不断通过井下压力计015监测流压，将实际监测到的流压与参考流压值0.05MPa比较，当实际监测到的流压小于参考流压值0.05MPa时，控制箱011内的控制器控制控制箱011的输出频率或输出电流增加，输出频率或输出电流增加时，抽油机F的冲次提高，井下液体的排出速度加快，液面下降速度加快；当实际监测到的流压大于参考流压值0.05MPa时，控制箱011内的控制器控制控制箱011的输出频率或输出电流减小，输出频率或输出电流减小时，抽油机F的冲次降低，井下液体的排出速度减慢，液面下降速度减慢。此过程直至监测到该HX47-1井解吸(以套压压力变送器012监测到的压力为0.1MPa为准)，自动转为第二阶段。

第二阶段：定流压排采。

在监测到HX47-1井解吸时，控制箱011内的控制器通过井下压力计015监测到HX47-1井解吸解吸时的井下压力值为1.4MPa。此后，煤层气排采控制系统01按照定流压(设定值1.4MPa)排采模式，根据固定设定值和监测到的流压调整抽油机F的冲次，稳定排采5天。

定流压模式排采运行5天后，自动转为第一阶段按照日降液面2m继续排采，此过程直至套管c的压力达到1.0MPa，自动转为第三阶段。

第三阶段：稳套压排采。当套压压力变送器012检测到的压力值达到1.0MPa时，开始稳套压排采模式。

控制箱011内的控制器控制第一阀体013的阀门开度，使套压c的压力按照设定的上涨幅度0.03MPa/d上涨；同时，控制箱011内的控制器通过套压压力变送器012不断监测套管c的压力，得到套管c的压力下降幅度，控制箱011内的控制器将套管c的压力下降幅度与设定的套管压力下降幅度0.01MPa/d进行比较，并通过控制第一阀体013的阀门开度，维持套管c的压力下降幅度不超过0.01MPa/d。

控制箱011内的控制器不断通过井下压力计015监测井下的压力，通过套压压力变送器012监测套管c的压力，并根据井下的压力和套管c的压力折算液面值，通过控制第一阀体013的阀门开度维持井内液体的液面波动在±2m之内；否则，控制箱011内的控制器减小第一阀体013的开度或者关闭第一阀体013，继续降压，该过程一直持续到产气衰竭。

综上所述，本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统，通过设置控制箱，采用控制箱控制第一阀体的阀门开度，实现对套管的压力的控制，解决了现有技术中，由于操作人员的人工操作误差，整个过程控制的精度较低，容易损害煤储层，影响煤层气的解吸，进而影响煤层气井的产气量的问题，达到了避免人工操作误差、提高控制精度、保护煤储层、提高煤层气井的产气量的效果。

本实用新型实施例提供的煤层气排采控制系统可以实现无人值守，智能排采，大大降低生产成本、提高安全生产水平。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤层气排采控制系统，其特征在于，所述煤层气排采控制系统包括：控制箱、套压压力变送器和第一阀体，

所述套压压力变送器设置在采气树上的套管取压口处；

所述第一阀体设置在井外的采气管线上；

所述套管与所述采气管线连通；

所述控制箱分别与所述套压压力变送器和所述第一阀体电连接，所述控制箱用于通过所述套压压力变送器监测所述套管的压力，通过控制所述第一阀体的阀门开度控制所述套管的压力。

2.根据权利要求1所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，所述煤层气排采控制系统，还包括：气体流量计，

所述第一阀体和所述气体流量计按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线上；

所述控制箱与所述气体流量计电连接，用于通过所述气体流量计监测通过所述采气管线的气体流量。

3.根据权利要求2所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，所述煤层气排采控制系统，还包括：井下压力计，

所述井下压力计设置在井下的油管外侧；

所述控制箱与所述井下压力计电连接，用于通过所述井下压力计监测井下的压力。

4.根据权利要求3所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，所述煤层气排采控制系统，还包括：水计量装置，

所述水计量装置设置在井外的产水管线上；

所述控制箱与所述水计量装置电连接，用于通过所述水计量装置监测煤层气井的产水量。

5.根据权利要求4所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，所述煤层气排采控制系统，还包括：管压压力变送器，

所述第一阀体、所述气体流量计和所述管压压力变送器按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线上；

所述控制箱与所述管压压力变送器电连接，用于通过所述管压压力变送器监测所述采气管线的压力。

6.根据权利要求5所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，所述煤层气排采控制系统，还包括：第二阀体，

所述第一阀体、所述气体流量计、所述管压压力变送器和所述第二阀体按照由靠近井口到远离井口的顺序依次设置在井外的采气管线上。

7.根据权利要求6所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，所述煤层气排采控制系统用于采用抽油机排采的煤层气井，所述煤层气排采控制系统，还包括：接近开关，

所述接近开关和所述控制箱都设置在所述抽油机上；

所述控制箱与所述接近开关电连接，用于通过所述接近开关监测所述抽油机的冲次，并根据监测结果在预设冲次范围内调节所述抽油机的冲次；

所述控制箱还用于，在所述抽油机的冲次大于最大预设冲次时，控制所述抽油机按照所述最大预设冲次运行，同时执行报警操作；

所述控制箱还用于，在所述抽油机的冲次小于最小预设冲次时，控制所述抽油机按照所述最小预设冲次运行，同时执行报警操作；

其中，所述最大预设冲次和所述最小预设冲次为所述预设冲次范围的两个边界。

8.根据权利要求6所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，

所述第一阀体为V型球阀，所述第二阀体为单向阀，所述水计量装置为间歇式水计量装置。

9.根据权利要求7所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，

所述控制箱分别与所述套压压力变送器、所述第一阀体、所述气体流量计、所述井下压力计、所述水计量装置、所述管压压力变送器和所述接近开关通过有线电缆连接。

10.根据权利要求9所述的煤层气排采控制系统，其特征在于，

所述控制箱设置有接线端子排，所述有线电缆与所述控制箱连接的一端连接在所述接线端子排上。