專利名稱：一種煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煤層氣井的測(cè)量控制領(lǐng)域，具體講涉及一種煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量直O(jiān)
背景技術(shù)：
盡管人們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤層氣井產(chǎn)出氣體量的測(cè)量，但是存在諸多問(wèn)題。對(duì)產(chǎn)氣量的測(cè)量方法目前煤層氣井現(xiàn)場(chǎng)采用氣體流量計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)氣量的自動(dòng)測(cè)量，通過(guò)氣體流量計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸功能把測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)。大多數(shù)井初期的日產(chǎn)氣量為100-300標(biāo)方，通常的做法是安裝一塊量程較小的流量計(jì)，當(dāng)產(chǎn)氣量增大時(shí)再更換一塊量程較大的流量計(jì)，或者在井場(chǎng)的氣管線上安裝雙管線，在雙管線上安裝氣體流量計(jì)大小各一塊，當(dāng)產(chǎn)氣量小的時(shí)候，關(guān)閉量程較大的氣體流量計(jì)所在的管線，利用小量程流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)產(chǎn)氣量增大時(shí)，關(guān)閉量程較小的氣體流量計(jì)，利用量程較大的流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。如果氣井的產(chǎn)氣量超過(guò)了量程較大的流量計(jì)的量程時(shí)，還得更換更大量程的流量計(jì)。專利號(hào)為CN201007203Y，名稱為“煤層氣井試采水氣分離與計(jì)量裝置”的實(shí)用新型公開(kāi)了一種裝置，其裝置包含大流量氣表、小流量氣表和臨界速度流量計(jì)三種氣體計(jì)量器， 由于存在大小三塊流量計(jì)和三條氣體管線，顯然這樣增加了設(shè)備成本，同時(shí)有可能出現(xiàn)倒換氣體管線流程閥門(mén)的情形，不僅增加了設(shè)備成本，而且操作較麻煩。由于這種雙管線或多管線設(shè)計(jì)的生產(chǎn)操作復(fù)雜，工藝參數(shù)難以界定，一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，當(dāng)需要倒換管線生產(chǎn)時(shí)，就需要人工參與操作閥門(mén)，這樣不但增加了人力成本，更重要的是無(wú)法對(duì)氣井進(jìn)行及時(shí)和準(zhǔn)確的監(jiān)控。綜合上述問(wèn)題，人們很容易發(fā)現(xiàn)目前的煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量控制系統(tǒng)和工藝存在多個(gè)待改進(jìn)方面，包括有可能會(huì)不同程度地增加設(shè)備成本，或操作困難，或測(cè)量不準(zhǔn)確，或控制困難等等問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致人們誤判煤層氣井的生產(chǎn)狀態(tài)，容易造成無(wú)法挽回的重大經(jīng)濟(jì)損失。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量裝置，本實(shí)用新型不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)氣量的測(cè)量，還簡(jiǎn)化了井場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，簡(jiǎn)化了操作，節(jié)省了成本，在僅僅使用一塊氣體流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量的同時(shí)還能對(duì)井口套壓進(jìn)行控制。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下一種煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量裝置，所述裝置包括氣管線，所述氣管線具有氣管線入口和氣管線出口 ；其改進(jìn)之處在于，所述氣管線入口和所述氣管線出口之間在氣流方向上依次裝有套壓壓力計(jì)、第一閥門(mén)、氣體流量計(jì)、第二閥門(mén)和系統(tǒng)壓力計(jì)。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選技術(shù)方案為所述氣體流量計(jì)的一端為流量計(jì)前直管段， 所述氣體流量計(jì)的另一端為流量計(jì)后直管段。本實(shí)用新型的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述流量計(jì)前直管段的長(zhǎng)度為所述流量計(jì)后直管段長(zhǎng)度的2-4倍。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)異效果1、通過(guò)提高套壓將動(dòng)液面控制在不高于煤層底板的位置處。這樣既讓井下的泵不易因過(guò)熱出現(xiàn)問(wèn)題，更有利于從目標(biāo)煤層中產(chǎn)出的氣體和液體進(jìn)入環(huán)空后而自動(dòng)分離，從而使進(jìn)入泵內(nèi)的液體中含有氣泡量最少。不僅提高了泵效，而且在井場(chǎng)內(nèi)不必再安裝液氣分離器對(duì)產(chǎn)出水進(jìn)行分離，節(jié)省成本。由于產(chǎn)出液中含有的氣量少了，實(shí)現(xiàn)了去掉大型液氣分離器的目的，從而簡(jiǎn)化了地面設(shè)備。2、由于動(dòng)液面可以控制在不高于煤層底板處，油管和套管的環(huán)空中氣液混合物分離的路徑是最大的，有利于氣液混合物在環(huán)空中的充分分離，這樣產(chǎn)出的氣體中含有的自由水也是最少的，不必安裝氣液分離器。3、由于將動(dòng)液面控制在不高于煤層底板位置處，在相同的井底壓力下，套壓是最大的，這樣即使產(chǎn)氣量接近氣體流量計(jì)的測(cè)量范圍上限時(shí)，可以通過(guò)按工藝操作步驟控制閥門(mén)從而提高氣體流量計(jì)的可測(cè)量范圍，從而由一塊氣體流量計(jì)實(shí)現(xiàn)氣井的全流量范圍產(chǎn)氣流量的測(cè)量。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量裝置的氣管線圖；圖2是煤層氣井產(chǎn)出氣控制工藝示意圖；附圖標(biāo)記1.氣管線入口、2.套壓壓力計(jì)、3.第一閥門(mén)、4.流量計(jì)前直管段、5.氣體流量計(jì)、 6.流量計(jì)后直管段、7.第二閥門(mén)、8.系統(tǒng)壓力計(jì)、9.氣管線出口、10.氣管線，11.出水管、 12.出氣管、13.地表面、14.套管、15.油管、16.抽油桿、17.煤層、18.煤層底板、19.泵、 20.井下壓力傳感器、21.泵的吸入口。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1示出了本實(shí)用新型的產(chǎn)出氣測(cè)量裝置，其包括氣管線，所述氣管線具有氣管線入口 1和氣管線出口 9;在氣管線入口 1和氣管線出口 9之間在氣流方向上氣管線上依次裝有用于測(cè)量井口套壓的套壓壓力計(jì)2、第一閥門(mén)3、氣體流量計(jì)5、第二閥門(mén)7和用于測(cè)量第二閥門(mén)7下游壓力的系統(tǒng)壓力計(jì)8 ；所述氣體測(cè)量裝置僅僅使用一塊氣體流量計(jì)5，而不需使用另外其他的氣體流量計(jì)。氣管線入口 1連接煤層氣井環(huán)空管線(也即圖2所示的出氣管12)，從煤層氣井產(chǎn)出的煤層氣由產(chǎn)出氣測(cè)量裝置進(jìn)行計(jì)量，實(shí)現(xiàn)了只利用一塊氣體流量計(jì)5并且不需使用氣液分離器即可完成氣體流量的測(cè)量，同時(shí)還可測(cè)量套壓和系統(tǒng)壓力。在省去了氣液分離器的情況下，利用一塊氣體流量計(jì)5來(lái)完成各種氣體流量的測(cè)量，主要是通過(guò)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)的(參看圖2)一是通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)管柱中泵吸入口 21的安裝位置使產(chǎn)出水中的含氣量最少化， 從而沒(méi)有必要再對(duì)產(chǎn)出水中的氣體進(jìn)行分離；安裝生產(chǎn)管柱時(shí)，通過(guò)油管或油管短節(jié)的調(diào)整將泵19的吸入口 21安裝在目標(biāo)煤層底板18以下，吸入口距煤層底板18的距離不大于 30米，這樣當(dāng)煤層氣和水從目標(biāo)煤層17中產(chǎn)出時(shí)，由于氣體的密度小于液體的密度，進(jìn)入井筒環(huán)空中的氣液混合物中的氣體自然會(huì)向上運(yùn)移，液體只能通過(guò)安裝在目標(biāo)煤層以下的泵的吸入口 21才能進(jìn)入到油管15中，即液體在進(jìn)入泵19以前，氣液就會(huì)進(jìn)行充分的分離， 從而使得進(jìn)入泵19中的液體中含有的氣泡量會(huì)顯著減少，這樣被抽到地面的液體中由于含氣量較小而不必再借助常規(guī)液氣分離器進(jìn)行分離了。二是通過(guò)對(duì)井口套壓的控制，使井口套壓保持在一定范圍內(nèi)以便保持較低的動(dòng)液面，使得動(dòng)液面不高于煤層底板18的位置(但不得使動(dòng)液面低于泵19的吸入口 21，即井筒環(huán)空的液面距離井口的距離保持在最大限度，這樣就增加了氣水混合物在井筒環(huán)空中的運(yùn)行距離，由于重力作用和氣液混合物在井筒環(huán)空中的動(dòng)力學(xué)作用，可以使氣液進(jìn)行充分的分離，當(dāng)氣體到達(dá)井口時(shí)，產(chǎn)出的氣體中基本不含自由水了，這與使用常規(guī)液氣分離器的效果是完全一樣的。增加了氣體和液體混合物在井筒環(huán)空中的運(yùn)行距離，從而使氣體和液體在井筒的環(huán)空中有效分離，以達(dá)到產(chǎn)出氣體中基本不含游離水的最終目的。下面將結(jié)合附圖對(duì)套壓的控制工藝進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參看
圖1和2，煤層氣井生產(chǎn)初期由于地層能量較高，初始階段可以完全保持第二閥門(mén)7全開(kāi)，關(guān)閉氣管線上的第一閥門(mén)3進(jìn)行憋壓，以建立套壓，提高套壓的目標(biāo)值以使動(dòng)液面不高于煤層底板18為宜(但不得使動(dòng)液面低于泵19的吸入口 21。當(dāng)動(dòng)液面達(dá)到不高于煤層底板18的條件時(shí)，打開(kāi)第一閥門(mén)3進(jìn)行生產(chǎn)和測(cè)量，隨著氣體逐漸產(chǎn)出，地層能量會(huì)逐步下降，套壓也會(huì)逐步下降，這時(shí)需要通過(guò)控制系統(tǒng)控制第一閥門(mén)3和第二閥門(mén)7的開(kāi)啟度來(lái)控制產(chǎn)氣量，從而調(diào)節(jié)套壓，使得動(dòng)液面不高于煤層底板18的位置，井筒環(huán)空中的液面距離井口的距離仍然保持在最大限度。當(dāng)煤層氣井產(chǎn)氣量較小時(shí)，使第二閥門(mén)7保持全開(kāi)，通過(guò)控制第一閥門(mén)3的開(kāi)啟度控制產(chǎn)氣量，從而測(cè)量流過(guò)氣體的流量。當(dāng)煤層氣井產(chǎn)氣量接近氣體流量計(jì)的測(cè)量范圍時(shí)，則使第一閥門(mén)3保持全開(kāi)，通過(guò)控制第二閥門(mén)7的開(kāi)啟度控制產(chǎn)氣量，測(cè)量流過(guò)氣體的流量。欲使氣體流量計(jì)5的測(cè)量上限增加幾倍，只需要使第二閥門(mén)7上游的壓力是第二閥門(mén)7下游壓力的幾倍，倍數(shù)越高，可測(cè)得的范圍就可以擴(kuò)大得更多。煤層氣井的套壓 (第二閥門(mén)7上游壓力)一般都可以控制在0.5MPa以上，集氣系統(tǒng)的壓力(第二閥門(mén)7下游壓力)一般都接近于0. IMPa，所以量程范圍可以增加到5倍，如果該表的可測(cè)量范圍為日產(chǎn)氣量500-9600標(biāo)方(如天信DN80儀表)，則通過(guò)本發(fā)明的方法測(cè)量范圍可以擴(kuò)展為 500-48000標(biāo)方。即使煤層氣井后期的套壓降至0. 2MPa,測(cè)量范圍仍可擴(kuò)展為500-19200 標(biāo)方。利用本發(fā)明的方法非常容易依據(jù)氣井可能的產(chǎn)氣量大小選擇到合適量程范圍的氣體流量計(jì)5，即使氣體流量計(jì)選得偏小，仍然可以利用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氣量的測(cè)量，而不必采用更換氣體流量計(jì)5的常規(guī)辦法。本實(shí)用新型的說(shuō)明及實(shí)施例僅是用于說(shuō)明本實(shí)用新型而并非用于限制本是發(fā)明的，技術(shù)人員閱讀本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及實(shí)施例后可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行種種變更或修改，但這些變更或修改均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量裝置，所述裝置包括氣管線(10)，所述氣管線(10)具有氣管線入口(1)和氣管線出口(9)；其特征在于，所述氣管線入口(1)和所述氣管線出口(9) 之間在氣流方向上依次裝有套壓壓力計(jì)(2)、第一閥門(mén)(3)、氣體流量計(jì)(5)、第二閥門(mén)(7) 和系統(tǒng)壓力計(jì)(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量裝置，其特征在于所述氣體流量計(jì) (5)的一端為流量計(jì)前直管段(4)，所述氣體流量計(jì)(5)的另一端為流量計(jì)后直管段(6)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種煤層氣井產(chǎn)出氣測(cè)量裝置，其特征在于所述流量計(jì)前直管段(4)的長(zhǎng)度為所述流量計(jì)后直管段(6)長(zhǎng)度的2-4倍。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種煤層氣井排采產(chǎn)出氣測(cè)量裝置，所述裝置包括氣管線(10)，所述氣管線(10)具有氣管線入口(1)和氣管線出口(9)；其特征在于，所述氣管線入口(1)和所述氣管線出口(9)之間在氣流方向上依次裝有套壓壓力計(jì)(2)、第一閥門(mén)(3)、氣體流量計(jì)(5)、第二閥門(mén)(7)和系統(tǒng)壓力計(jì)(8)。該測(cè)量裝置是通過(guò)控制煤層氣井的套壓從而實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)液面的控制，以實(shí)現(xiàn)在氣井現(xiàn)場(chǎng)不再使用傳統(tǒng)的氣液分離器；可以實(shí)現(xiàn)一塊氣體流量計(jì)即可滿足產(chǎn)氣量測(cè)量的生產(chǎn)需要。本實(shí)用新型不僅可以提高煤層氣井產(chǎn)出氣體流量計(jì)的可測(cè)量范圍，簡(jiǎn)化了操作，節(jié)省了成本，而且提出了優(yōu)化的煤層氣井排采控制方法。
文檔編號(hào)E21B43/12GK201972689SQ20112008811
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者潘軍 申請(qǐng)人:北京萬(wàn)普隆能源技術(shù)有限公司