CN208578556U - 煤层气排采集中监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种煤层气排采集中监控系统，属于煤层气开采技术领域，包括变频控制柜和排采监控箱，在单独的每一个煤层气井内配置井底压力计、气体流量计和液体流量测量计，井底压力计连接到压力模块上，气体流量计连接到气体流量模块上，液体流量测量计连接到液体流量模块上，电源模块分别与电参数采集模块和变频器连接；每一个煤层气井的变频控制柜的电参数采集模块分别连接到排采监控箱的数据采集模块上，排采监控箱内配置有数据采集模块、扩展模块以及液晶显示屏；数据采集模块连接到服务器上。该系统能够根据煤层气井组中井的数量进行灵活控制，具备完成所有井下传感器的采集，对变频器、气体调节阀等电器元件进行控制的特点。

Description

煤层气排采集中监控系统

技术领域

本实用新型涉及煤层气开采技术领域，具体地说是一种煤层气排采集中监控系统。

背景技术

煤层气作为一种潜力巨大且优质洁净的补充能源，以及其主要呈吸附赋存状态而有别于常规天然气的独立化石能源新矿种特性，受到世界上近30 个国家或地区的高度关注。国内，煤层气的采集和传输都未成体系，在煤层气的抽放和利用自动监控方面与国内外同类行业相比，还存在着相当大的差距。我国的煤层气采集传输工艺处于开发前期实验阶段。煤层气田生产属于野外作业，气井数量多、井距小、分布地域广阔，靠人工巡井的方法工作量太大，很难及时发现生产中存在的问题。

当前国内有几家公司进行了相关问题的研究，取得了一些进展并研发了相关设备，设备已经在国内的部分市场得到了推广和应用。设备主要完成煤层气排采中关键参数的采集和远程传输，系统在煤层气得定量化评价和智能排采方面还处于研究阶段，还未形成符合市场的产品。煤层气的排采设备种类众多，由于我国煤层气储层的地质条件相差很大，在煤层气井排采装备方面中多采用对煤层气排采有其优势，也存在某些局限性。不同排采方法对煤层气排采系统提出了更高的要求，要求设备具有更高的通用性，针对不同的排采设备开发相应的监控项目。国内的公司开发的煤层排采系统在系统的通用性、智能性和定量化方面还存在很多的不足。

国内煤层气排采监控系统调研情况：1、国内部分公司仍采用人工抄录方式难以及时获取排采生产信息，不能做到快速决策定量化指标，难以保证准确调控设备参数。2、大多设备主要完成煤层气排采中关键参数的采集和远程传输，系统在煤层气的定量化评价和智能排采方面还处于研究阶段，还未形成符合市场的产品。3、国内公司开发的煤层排采系统均不具备井组多口井同时采集监控的能力。4、国外煤层气定量化排采与自动调控设备和软件价格昂贵，单井约需要80 万元，核心技术引进困难，且国外的技术也不完全适合国内复杂地质环境下的排采生产。

实用新型内容

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种煤层气排采集中监控装置配置的系统。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，该煤层气排采集中监控系统，包括变频控制柜和排采监控箱，

在单独的每一个煤层气井内配置井底压力计、气体流量计和液体流量测量计，井底压力计连接到压力模块上，气体流量计连接到气体流量模块上，液体流量测量计连接到液体流量模块上，

压力模块、气体流量模块、液体流量模块均与电参数采集模块连接，电参数采集模块配置在所在井配置的变频控制柜中，变频控制柜内配置有电源模块和变频器；

电源模块分别与电参数采集模块和变频器连接，为电参数采集模块和变频器提供工作电力；

电参数采集模块和变频器连接，变频器变频输出变频电力到电参数采集模块供压力模块、气体流量模块、液体流量模块工作；

每一个煤层气井的变频控制柜的电参数采集模块分别连接到排采监控箱的数据采集模块上，排采监控箱内配置有数据采集模块、扩展模块以及液晶显示屏；

数据采集模块分别与扩展模块和液晶显示屏连接；液晶显示屏显示数据采集模块的数据信息；扩展模块扩展连接数据采集模块的匹配模块；

数据采集模块连接到服务器上，服务器配置存储模块、运算模块和数据输出模块，存储模块存储每个井下的参数，运算模块分析参数，数据输出模块输出数据信息；

数据输出模块以及运算模块反馈信号连接至数据采集模块和变频控制柜的控制器，控制器控制继电器工作，继电器控制井内配置的井下变频器、气体调节阀工作。

井底压力计、气体流量计和液体流量测量计均通过传感器以及信号线与其各自所对应匹配的压力模块、气体流量模块、液体流量模块连接。

井底压力计、气体流量计和液体流量测量计与压力模块、气体流量模块、液体流量模块的连接，以及压力模块、气体流量模块、液体流量模块与电参数采集模块的连接，以及电参数采集模块与排采监控箱的数据采集模块、扩展模块、液晶显示屏的连接，均采用电流信号线或485总线信号线连接。

液晶显示屏采用触摸控制液晶显示屏。

变频控制柜采用防爆变频控制柜。

变频控制柜采用4 ～20mA电流型输入控制。

本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：

该煤层气排采集中监控系统能够根据煤层气井组中井的数量进行灵活控制，具备完成1～5口井所有传感器包括电参数采集模块、井底压力计、压力模块、气体流量计、液体流量测量装置采集，对变频器、气体调节阀等电器元件进行控制的特点。

该煤层气排采集中监控系统具备系统工作温度范围可达到-20℃～80℃，可以满足大多地区工作的需要，意外断电，数据采集保存实时数据的时间大于7天等一系列特点。

该煤层气排采集中监控系统具备以1秒/点的速率采集传感器数据并进行计算，具备所有参数实时存储和曲线显示的功能。

该煤层气排采集中监控系统采用4-20mA电流型输入控制，具有将电流信号变成相对直线位移，自动控制调节阀开度，控制精度高，控制误差小于1%。

该煤层气排采集中监控系统的特点是：低成本、小型化、集中式采集。

该煤层气排采集中监控系统实现以井组为单位完成煤层气排采关键参数的自动化集中采集、传输和监控，系统将有效提高煤层气井精细化排采水平，实现煤层气井的连续、稳定排采，降低人工本、降低劳动强度和安全风险。

该煤层气排采集中监控系统能够实现一套设备排采集中监控系统完成整个井组传感器的自动采集和监控功能，有效降低运行成本，提升煤层气排采质量。

针对煤层气勘探开发的实际需求，开发满足煤层气录井常规要求的气体分析系统。随着煤层气勘探将进一步扩大，该煤层气排采集中监控系统将是在煤层气提产中起决定性作用的重要装备，应用前景广阔，经济效益和社会效益显著。

煤层气排采是煤层气勘探开发的关键环节，该煤层气排采集中监控系统的开发将有效提高煤层气井精细化排采水平，实现煤层气井的连续、稳定排采，降低人工本、降低劳动强度和安全风险。

该煤层气排采集中监控系统设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

图1是本实用新型的煤层气排采集中监控系统示意图。

图2是本实用新型的煤层气排采集中监控多井控制结构图。

附图中的标记分别表示：

1、煤层气井，2、井底压力计，3、气体流量计，4、液体流量测量计，

5、压力模块，6、气体流量模块，7、液体流量模块，

8、电参数采集模块，9、变频控制柜，10、电源模块，11、变频器，

12、排采监控箱，

13、数据采集模块，14、扩展模块，15、液晶显示屏，

16、服务器，17、存储模块，18、运算模块，19、数据输出模块，

20、控制器，21、继电器，22、井下变频器，23、气体调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的煤层气排采集中监控系统作以下详细说明。

如附图所示，本实用新型的煤层气排采集中监控系统，包括变频控制柜和排采监控箱，

在单独的每一个煤层气井1内配置井底压力计2、气体流量计3和液体流量测量计4，井底压力计2连接到压力模块5上，气体流量计3连接到气体流量模块6上，液体流量测量计4连接到液体流量模块7上，

压力模块5、气体流量模块6、液体流量模块7均与电参数采集模块8连接，电参数采集模块8配置在所在井配置的变频控制柜9中，变频控制柜9内配置有电源模块10和变频器11；

电源模块10分别与电参数采集模块8和变频器11连接，为电参数采集模块8和变频器11提供工作电力；

电参数采集模块8和变频器11连接，变频器变频输出变频电力到电参数采集模块供压力模块5、气体流量模块6、液体流量模块7工作；

每一个煤层气井的变频控制柜9的电参数采集模块8分别连接到排采监控箱12的数据采集模块13上，排采监控箱12内配置有数据采集模块13、扩展模块14以及液晶显示屏15；

数据采集模块13分别与扩展模块14和液晶显示屏15连接；液晶显示屏15显示数据采集模块的数据信息；扩展模块14扩展连接数据采集模块的匹配模块；

数据采集模块13连接到服务器16上，服务器16配置存储模块17、运算模块18和数据输出模块19，存储模块17存储每个井下的参数，运算模块18分析参数，数据输出模块19输出数据信息；

数据输出模块19以及运算模块18反馈信号连接至数据采集模块13和变频控制柜的控制器20，控制器控制继电器21工作，继电器控制井内配置的井下变频器22、气体调节阀23工作。

井底压力计、气体流量计和液体流量测量计均通过传感器以及信号线与其各自所对应匹配的压力模块、气体流量模块、液体流量模块连接。

井底压力计、气体流量计和液体流量测量计与压力模块、气体流量模块、液体流量模块的连接，以及压力模块、气体流量模块、液体流量模块与电参数采集模块的连接，以及电参数采集模块与排采监控箱的数据采集模块、扩展模块、液晶显示屏的连接，均采用电流信号线或485总线信号线连接。

液晶显示屏采用触摸控制液晶显示屏。

变频控制柜采用防爆变频控制柜。

变频控制柜采用4 ～20mA电流型输入控制。

该煤层气排采集中监控系统在构建时可由传感器、数据采集控制系统、防爆控制机柜和触摸控制屏组成，传感器主要包括变频器、电参数采集模块、井底压力计、气体调节阀、压力模块、气体流量计、液体流量测量装置等，防爆控制机柜主要由电源模块、远程数据采集模块、控制继电器以及数据输出模块组成。

该系统实现了以井组为单位完成煤层气排采关键参数的自动化集中采集、传输和监控，系统能够实现一套设备排采集中监控系统完成整个井组传感器的自动采集和监控功能，有效提高煤层气井精细化排采水平，实现煤层气井的连续、稳定排采，降低人工本、降低劳动强度和安全风险。针对煤层气勘探开发的实际需求，开发满足煤层气录井常规要求的气体分析系统。

数据采集系统控制系统具备以1秒/点的速率采集传感器数据，实现每分钟存储一套数据的存储能力，系统工作温度范围可达到（-20℃～80℃）可以满足大多地区工作的需要，具备手动和自动两种方式调节抽油机工作频率的功能，意外断电，数据采集保存实时数据的时间大于7天等一系列特点，可以充分满足煤层气排采监控的需要，同时系统具备同时完成一个井组1～5口井的数据采集，充分降低煤层气排采监控集的成本。

该煤层气排采集中监控系统在构建时：

1、现查勘查煤层气井场的布局情况，根据要求进行煤层气单井或多井联合采集控制方案的确定；

2、确定了煤层气排采集中监控系统及需要监控的参数；

单井采用煤层气排采集中监控系统结构图如图1所示，对井组多口井的监控采用煤层气排采集中监控多井控制结构图如图2所示；

3、安装并调试好变频器、电参数采集模块、井底压力计、气体调节阀、压力模块、气体流量计、液体流量测量装置等传感器和设备；

4、以485总线的方式将所有传感器和设备与排采监控向连接好，连接过程要求采用手牵手式进行连接，绝对不要采用星型连接和分叉连接，为所有支持485协议的传感器分配好地址；

5、对数据采集模块进行配置，完成所有传感器的采集设定，实现电流信号、485信号的采集和控制；

6、连接好触摸屏，下载好煤层气排采监控软件，实现采集系统与触摸屏的数据连接；

7、根据井组中井的数量对软件参数进行调整，确保所有井的数据能够按照井名进行采集、计算、显示和存储。

Claims (6)

1.煤层气排采集中监控系统，其特征在于包括变频控制柜和排采监控箱，

在单独的每一个煤层气井内配置井底压力计、气体流量计和液体流量测量计，井底压力计连接到压力模块上，气体流量计连接到气体流量模块上，液体流量测量计连接到液体流量模块上，

压力模块、气体流量模块、液体流量模块均与电参数采集模块连接，电参数采集模块配置在所在井配置的变频控制柜中，变频控制柜内配置有电源模块和变频器；

电源模块分别与电参数采集模块和变频器连接，为电参数采集模块和变频器提供工作电力；

电参数采集模块和变频器连接，变频器变频输出变频电力到电参数采集模块供压力模块、气体流量模块、液体流量模块工作；

每一个煤层气井的变频控制柜的电参数采集模块分别连接到排采监控箱的数据采集模块上，排采监控箱内配置有数据采集模块、扩展模块以及液晶显示屏；

数据采集模块分别与扩展模块和液晶显示屏连接；液晶显示屏显示数据采集模块的数据信息；扩展模块扩展连接数据采集模块的匹配模块；

数据采集模块连接到服务器上，服务器配置存储模块、运算模块和数据输出模块，存储模块存储每个井下的参数，运算模块分析参数，数据输出模块输出数据信息；

数据输出模块以及运算模块反馈信号连接至数据采集模块和变频控制柜的控制器，控制器控制继电器工作，继电器控制井内配置的井下变频器、气体调节阀工作。

2.根据权利要求1所述的煤层气排采集中监控系统，其特征在于：井底压力计、气体流量计和液体流量测量计均通过传感器以及信号线与其各自所对应匹配的压力模块、气体流量模块、液体流量模块连接。

3.根据权利要求2所述的煤层气排采集中监控系统，其特征在于：井底压力计、气体流量计和液体流量测量计与压力模块、气体流量模块、液体流量模块的连接，以及压力模块、气体流量模块、液体流量模块与电参数采集模块的连接，以及电参数采集模块与排采监控箱的数据采集模块、扩展模块、液晶显示屏的连接，均采用电流信号线或485总线信号线连接。

4.根据权利要求1所述的煤层气排采集中监控系统，其特征在于：液晶显示屏采用触摸控制液晶显示屏。

5.根据权利要求1所述的煤层气排采集中监控系统，其特征在于：变频控制柜采用防爆变频控制柜。

6.根据权利要求1所述的煤层气排采集中监控系统，其特征在于：变频控制柜采用4～20mA电流型输入控制。