煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，包括生產(chǎn)部分、煤粉含量監(jiān)測部分和數(shù)據(jù)采集處理部分，煤粉含量監(jiān)測部分通過進水管（12）與生產(chǎn)部分連接，煤粉含量監(jiān)測部分通過數(shù)據(jù)線（16）與數(shù)據(jù)采集處理部分連接。本實用新型設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，可以真實的監(jiān)測到煤層氣井排采過程中產(chǎn)出水所含有的煤粉含量，對于現(xiàn)場排采過程中采取措施控制煤粉含量具有一定的指導意義；本實用新型能夠得出不同排采工作制度、不同產(chǎn)水量、不同排采階段煤粉產(chǎn)出變化規(guī)律，為實際生產(chǎn)過程中的煤粉控制提供指導。
【專利說明】煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤礦安全生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣是我國的一種非常規(guī)天然氣。通過開發(fā)煤層氣，一定程度上能緩解我國能源緊張的局面，能夠降低煤層含氣量，降低在煤礦開采過程中瓦斯突出的可能性，煤礦安全生產(chǎn)系數(shù)增加。目前，煤層氣井主要是通過排水降壓使煤層氣解吸產(chǎn)出的。煤層氣井排采過程中，在排出水、氣的同時，經(jīng)常有煤粉的產(chǎn)出，產(chǎn)出的煤粉經(jīng)常造成卡泵現(xiàn)象。頻繁的檢泵作業(yè)，可能造成處于解吸狀態(tài)的煤層氣又重新被吸附，而且對煤儲層的導流能力也造成了傷害，使煤層氣井的產(chǎn)氣量受到很大影響。需要研制出一種煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)ε挪蛇^程中的煤粉含量進行有效監(jiān)測，便于采取措施控制排采過程中的煤粉含量，減少檢泵次數(shù)，提高煤層氣井的產(chǎn)氣量和排采時效。
[0003]目前，煤層氣排采過程中煤粉含量的監(jiān)測主要有兩種方式，即設(shè)備監(jiān)測和目測。但設(shè)備監(jiān)測應用較少，其中中國礦業(yè)大學(北京)劉升貴副教授設(shè)計的預警系統(tǒng)在鄂爾多斯盆地東緣煤層氣區(qū)塊的試驗中取得較理想的效果，延長了檢泵周期。目測的方法主要是根據(jù)產(chǎn)出水的渾濁度分為清、淺灰、深灰、深灰大量等四個等級，代表四種不同的濃度，不同的人對四種濃度的理解有所不同，其僅僅處于一種定性判斷上。因此，需要設(shè)計出一種煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，以便對煤層氣井排采過程中的煤粉含量進行實時監(jiān)測，得出煤層氣井排采過程中煤粉變化規(guī)律，便于采取措施降低排采過程中的煤粉含量，為排采工作制度制定提供依據(jù)。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對煤層氣井排采過程中，大量煤粉的產(chǎn)出會影響煤儲層的導流能力，易造成卡泵現(xiàn)象，影響煤層氣井的產(chǎn)氣量和排采時效的問題，提供一種煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，能對煤層氣井排采過程中水中煤粉的含量進行實時監(jiān)測，得出煤儲層排采過程中煤粉含量的變化規(guī)律，為采取合理的措施，降低排采過程中的煤粉含量，提高煤層氣井產(chǎn)氣量和排采時效提供依據(jù)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，包括生產(chǎn)部分、煤粉含量監(jiān)測部分和數(shù)據(jù)采集處理部分，煤粉含量監(jiān)測部分通過進水管12與生產(chǎn)部分連接，煤粉含量監(jiān)測部分通過數(shù)據(jù)線16與數(shù)據(jù)采集處理部分連接。
[0006]所述生產(chǎn)部分包括煤層氣井13、排水管14、抽采泵17和污水池15，抽采泵17設(shè)在煤層氣井13內(nèi)，排水管14的一端與抽采泵17的出水口連接，排水管14的另一端伸入到地面上的污水池15內(nèi)。
[0007]所述煤粉含量監(jiān)測部分包括儲水箱2、直流電源5、水槽11、電極板8、鋼化玻璃過濾容器10、一級過濾網(wǎng)7和二級過濾網(wǎng)9，儲水箱2的下部為上大下小的錐形結(jié)構(gòu)，進水管12的一端與排水管14連接，進水管12的另一端伸入到儲水箱2內(nèi)，儲水箱2的下端通過上出水管18與鋼化玻璃過濾容器10的上端連接，鋼化玻璃過濾容器10的下端連接有下端伸入到水槽11內(nèi)的下出水管19，進水管12上設(shè)有第一流量調(diào)節(jié)閥6，儲水箱2上設(shè)有第一密度傳感器3，上出水管18上設(shè)有第二流量調(diào)節(jié)閥6a和位于第二流量調(diào)節(jié)閥6a下方的流量傳感器4，鋼化玻璃過濾容器10上連接有第二密度傳感器3a，下出水管19上設(shè)有第三流量調(diào)節(jié)閥6b，水槽11上連接有第三密度傳感器3b，一級過濾網(wǎng)7的網(wǎng)孔大小大于二級過濾網(wǎng)9的網(wǎng)孔大小，一級過濾網(wǎng)7和二級過濾網(wǎng)9分別水平設(shè)在鋼化玻璃過濾容器10內(nèi)，一級過濾網(wǎng)7位于二級過濾網(wǎng)9上方，鋼化玻璃過濾容器10的相對兩側(cè)的內(nèi)壁上分別設(shè)有一塊電極板8，兩塊電極板8分別與直流電源5的正負極連接；所述第一密度傳感器3、流量傳感器4、第二密度傳感器3a和第三密度傳感器3b分別通過所述數(shù)據(jù)線16與數(shù)據(jù)采集處理部分連接。
[0008]所述數(shù)據(jù)采集處理部分為計算機I。
[0009]所述進水管12的內(nèi)徑不小于50mm。
[0010]采用上述技術(shù)方案，本實用新型由生產(chǎn)部分、煤粉含量監(jiān)測部分、數(shù)據(jù)采集處理部分。生產(chǎn)部分主要是煤層氣井的生產(chǎn)裝置；煤粉含量監(jiān)測部分主要實現(xiàn)對排采出的煤粉進行實時監(jiān)測；數(shù)據(jù)采集處理部分主要是對煤粉含量監(jiān)測部分的數(shù)據(jù)進行收集和處理，通過把采集的數(shù)據(jù)連接到計算機上，進行顯示。
[0011](I)、生產(chǎn)部分
[0012]煤層氣井排采過程中，隨著抽采泵產(chǎn)水產(chǎn)出的不僅有甲烷氣體，還有從儲層裂隙中運移出的煤粉。該部分主要為煤粉監(jiān)測部分提供排采水，以便對排采水中的煤粉進行監(jiān)測。因此，在煤層氣井的排水管上連接一根進水管，進水管直徑設(shè)計為50mm，該直徑大于排采水中煤粉的最大粒徑。
[0013](2)、煤粉含量監(jiān)測部分
[0014]煤層氣井排采過程中，針對不同的煤儲層、不同的排采階段和排采強度，產(chǎn)出水中的煤粉含量會有所不同。產(chǎn)水中的煤粉含量監(jiān)測，主要依據(jù)密度傳感器、流量傳感器等數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備。
[0015](3)、數(shù)據(jù)采集處理部分
[0016]數(shù)據(jù)采集處理部分為安裝有監(jiān)測程序的計算機，計算機將密度傳感器、流量傳感器采集的數(shù)據(jù)進行顯示和處理，為實際生產(chǎn)提供指導。
[0017]煤層氣井排采過程中的主要數(shù)據(jù)是煤粉監(jiān)測部分的密度傳感器和流量傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)，該部分收集一處流量數(shù)據(jù)和三處密度數(shù)據(jù)，分析煤層氣井排采過程中的煤粉含量，為排采過程中的煤粉含量控制提供依據(jù)。
[0018]排采過程中的煤粉含量的計算，根據(jù)流量和密度變化得出一級過濾網(wǎng)與其上方電極板上的煤粉質(zhì)量，以及二級過濾網(wǎng)與一二級過濾網(wǎng)之間的電極板上的煤粉質(zhì)量，兩者之和即為該段時間內(nèi)排采水中的煤粉總量。取出一級過濾網(wǎng)和二級過濾網(wǎng)，進行干燥處理，即可得到過濾網(wǎng)上的煤粉含量。用煤粉總量去掉過濾網(wǎng)上的煤粉含量，即為煤粉中具有帶電性的煤粉的含量。
[0019]本實用新型設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，可以真實的監(jiān)測到煤層氣井排采過程中產(chǎn)出水所含有的煤粉含量，對于現(xiàn)場排采過程中采取措施控制煤粉含量具有一定的指導意義；本實用新型能夠得出不同排采工作制度、不同產(chǎn)水量、不同排采階段煤粉產(chǎn)出變化規(guī)律，為實際生產(chǎn)過程中的煤粉控制提供指導。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1中一級過濾網(wǎng)的俯視圖；
[0022]圖3是圖1中二級過濾網(wǎng)的俯視圖；
[0023]圖4是圖1中A-A截面圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型的煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，包括生產(chǎn)部分、煤粉含量監(jiān)測部分和數(shù)據(jù)采集處理部分，煤粉含量監(jiān)測部分通過進水管12與生產(chǎn)部分連接，煤粉含量監(jiān)測部分通過數(shù)據(jù)線16與數(shù)據(jù)采集處理部分連接。
[0025]生產(chǎn)部分包括煤層氣井13、排水管14、抽采泵17和污水池15，抽采泵17設(shè)在煤層氣井13內(nèi)，排水管14的一端與抽采泵17的出水口連接，排水管14的另一端伸入到地面上的污水池15內(nèi)。
[0026]進水管12的內(nèi)徑不小于50mm。
[0027]煤層氣井排采過程中，隨著抽采泵17產(chǎn)水產(chǎn)出的不僅有甲烷氣體，還有從儲層裂隙中運移出的煤粉。該部分主要為煤粉監(jiān)測部分提供排采水，以便對排采水中的煤粉進行監(jiān)測。因此，在煤層氣井的排水管14上連接一根進水管12，進水管12直徑設(shè)計為50mm，該直徑大于排采水中煤粉的最大粒徑。
[0028]煤粉含量監(jiān)測部分包括儲水箱2、直流電源5、水槽11、電極板8、鋼化玻璃過濾容器10、一級過濾網(wǎng)7和二級過濾網(wǎng)9，儲水箱2的下部為上大下小的錐形結(jié)構(gòu)，進水管12的一端與排水管14連接，進水管12的另一端伸入到儲水箱2內(nèi)，儲水箱2的下端通過上出水管18與鋼化玻璃過濾容器10的上端連接，鋼化玻璃過濾容器10的下端連接有下端伸入到水槽11內(nèi)的下出水管19，進水管12上設(shè)有第一流量調(diào)節(jié)閥6，儲水箱2上設(shè)有第一密度傳感器3，上出水管18上設(shè)有第二流量調(diào)節(jié)閥6a和位于第二流量調(diào)節(jié)閥6a下方的流量傳感器4，鋼化玻璃過濾容器10上連接有第二密度傳感器3a，下出水管19上設(shè)有第三流量調(diào)節(jié)閥6b，水槽11上連接有第三密度傳感器3b，一級過濾網(wǎng)7的網(wǎng)孔大小大于二級過濾網(wǎng)9的網(wǎng)孔大小，一級過濾網(wǎng)7和二級過濾網(wǎng)9分別水平設(shè)在鋼化玻璃過濾容器10內(nèi)，一級過濾網(wǎng)7位于二級過濾網(wǎng)9上方，鋼化玻璃過濾容器10的相對兩側(cè)的內(nèi)壁上分別設(shè)有一塊電極板8，兩塊電極板8分別與直流電源5的正負極連接；所述第一密度傳感器3、流量傳感器4、第二密度傳感器3a和第三密度傳感器3b分別通過所述數(shù)據(jù)線16與數(shù)據(jù)采集處理部分連接。
[0029]煤層氣井排采過程中，針對不同的煤儲層、不同的排采階段和排采強度，產(chǎn)出水中的煤粉含量會有所不同。產(chǎn)水中的煤粉含量監(jiān)測，主要依據(jù)第一密度傳感器3、流量傳感器
4、第二密度傳感器3a和第三密度傳感器3b等數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備。
[0030]①、儲水箱2
[0031]目前的煤粉監(jiān)測方法主要是采取目測的方法，但受到人為因素的影響較大，測得的結(jié)果以定性為主。該部分的設(shè)計考慮了在監(jiān)測的過程中的煤粉沉淀問題，將儲水箱2下部設(shè)計為上大下小的錐形狀，防止煤粉的沉淀對監(jiān)測結(jié)果的影響。
[0032]②、流量傳感器4
[0033]流量傳感器4主要是監(jiān)測從儲水箱2流入到鋼化玻璃過濾容器10中的水量，最終應用到煤粉含量的計算。流量傳感器4的選擇主要考慮了煤層氣井排采時產(chǎn)水量的最大值和最小值，保證最大值和最小值位于流量傳感器4的量程范圍內(nèi)。該部分采用金屬管浮子式的流量傳感器4，其測量范圍是2.5-6000L/h,能夠基本滿足煤層氣井最大和最小排水量的要求。
[0034]③、鋼化玻璃過濾容器10
[0035]鋼化玻璃過濾容器10采取鋼化玻璃的材質(zhì)，可以保障在過濾的過程中，及時觀測一級過濾網(wǎng)7和二級過濾網(wǎng)9上的煤粉含量，以及通過二級過濾網(wǎng)9后，排出的水中是否還存在可見的煤粉顆粒。如果存在可見的煤粉顆粒，通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥6、第二流量調(diào)節(jié)閥6a或使用目數(shù)更多的二級過濾網(wǎng)9，使煤粉能夠及時的沉淀。
[0036]④、電極板8
[0037]煤層氣井在排采的過程中，抽采泵17 (桿)與管壁及煤粉之間的摩擦，會使煤粉和抽采泵17 (桿)帶有一定量的相反電性的電荷，形成電場。因此，煤粉隨水產(chǎn)出的過程中，煤粉會在電荷之間的引力及煤粉自身重力的作用下，沉淀在抽采泵17上，當聚集的煤粉含量過高時，就會發(fā)生排采過程中的卡泵現(xiàn)象。
[0038]本實用新型當中電極板8的作用就是模擬排采過程中的電場環(huán)境，監(jiān)測煤粉中帶電性煤粉的含量，及時了解泵上煤粉含量，為及時處理提供指導。
[0039]⑤、密度傳感器
[0040]密度傳感器主要用于監(jiān)測不同階段產(chǎn)出水的密度。該部分監(jiān)測的密度有三處:第一密度傳感器3監(jiān)測一級過濾網(wǎng)7之前的產(chǎn)出水的密度、第二密度傳感器3a監(jiān)測一級過濾網(wǎng)7與二級過濾網(wǎng)9之間的產(chǎn)出水的密度、第三密度傳感器3b監(jiān)測二級過濾網(wǎng)9之后的產(chǎn)出水的密度。第一密度傳感器3和第二密度傳感器3a的數(shù)值變化反映了在一級過濾網(wǎng)7及其上的電極板8上沉淀的煤粉含量，第二密度傳感器3a和第三密度傳感器3b的反映了二級過濾網(wǎng)9及級過濾網(wǎng)7、二級過濾網(wǎng)9之間的電極板8上沉淀的煤粉含量。
[0041]由于煤層氣井產(chǎn)水中的煤粉含量較少，因此，對第一密度傳感器3、第二密度傳感器3a和第三密度傳感器3b的精度要求較高，該部分采用TQ-886振動式密度傳感器，應用于泥漿，礦漿，溶劑分離，油品測量等領(lǐng)域，其量程是0-3g/cm3 (0-3000kg/m3)，精確度為±0.001g/cm3 (±lkg/m3)，其量程和精確度都能夠達到監(jiān)測系統(tǒng)的要求。
[0042]⑥、流量調(diào)節(jié)閥
[0043]不同的排采階段產(chǎn)出水量會有所不同。通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥6，控制注入到儲水箱2的產(chǎn)水量，達到分析不同排采狀態(tài)下煤粉含量的目的。同時，在流量較大，煤粉無法及時沉淀的情況下，通過調(diào)節(jié)第二流量調(diào)節(jié)閥6a和第三流量調(diào)節(jié)閥6b，降低注入到鋼化玻璃過濾容器10的產(chǎn)出水，使煤粉及時沉淀，減小監(jiān)測結(jié)果的誤差。
[0044]⑦過濾網(wǎng)
[0045]本實用新型中，過濾網(wǎng)分為一級過濾網(wǎng)7和二級過濾網(wǎng)9，一級過濾網(wǎng)7允許通過的最大粒徑比二級過濾網(wǎng)9的大，即一級過濾網(wǎng)7的目數(shù)小于二級過濾網(wǎng)9的目數(shù)，其具體情況如圖2和圖3所示。
[0046]針對不同的煤質(zhì)和排采強度，排采過程中的煤粉顆粒的粒徑會有所不同。因此，考慮不同的煤質(zhì)和排采強度，需要選擇不同的一級過濾網(wǎng)7和二級過濾網(wǎng)9，目數(shù)與粒度之間的對應關(guān)系如下表1所示。
[0047]表1目數(shù)與粒度(um)對應關(guān)系表(1000目以內(nèi))
[0048]
【權(quán)利要求】
1.煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括生產(chǎn)部分、煤粉含量監(jiān)測部分和數(shù)據(jù)采集處理部分，煤粉含量監(jiān)測部分通過進水管(12)與生產(chǎn)部分連接，煤粉含量監(jiān)測部分通過數(shù)據(jù)線(16)與數(shù)據(jù)采集處理部分連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述生產(chǎn)部分包括煤層氣井(13)、排水管(14)、抽采泵(17)和污水池(15)，抽采泵(17)設(shè)在煤層氣井(13)內(nèi)，排水管(14)的一端與抽采泵(17)的出水口連接，排水管(14)的另一端伸入到地面上的污水池(15)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述煤粉含量監(jiān)測部分包括儲水箱(2)、直流電源(5)、水槽(11)、電極板(8)、鋼化玻璃過濾容器(10)、一級過濾網(wǎng)(7)和二級過濾網(wǎng)(9)，儲水箱(2)的下部為上大下小的錐形結(jié)構(gòu)，進水管(12)的一端與排水管(14)連接，進水管(12)的另一端伸入到儲水箱(2)內(nèi)，儲水箱(2)的下端通過上出水管(18)與鋼化玻璃過濾容器(10)的上端連接，鋼化玻璃過濾容器(10)的下端連接有下端伸入到水槽(11)內(nèi)的下出水管(19)，進水管(12)上設(shè)有第一流量調(diào)節(jié)閥(6)，儲水箱(2)上設(shè)有第一密度傳感器(3)，上出水管(18)上設(shè)有第二流量調(diào)節(jié)閥(6a)和位于第二流量調(diào)節(jié)閥(6a)下方的流量傳感器(4)，鋼化玻璃過濾容器(10)上連接有第二密度傳感器(3a)，下出水管(19)上設(shè)有第三流量調(diào)節(jié)閥(6b)，水槽(11)上連接有第三密度傳感器(3b), 一級過濾網(wǎng)(7)的網(wǎng)孔大小大于二級過濾網(wǎng)(9)的網(wǎng)孔大小，一級過濾網(wǎng)(7)和二級過濾網(wǎng)(9)分別水平設(shè)在鋼化玻璃過濾容器(10)內(nèi)，一級過濾網(wǎng)(7)位于二級過濾網(wǎng)(9)上方，鋼化玻璃過濾容器(10)的相對兩側(cè)的內(nèi)壁上分別設(shè)有一塊電極板(8)，兩塊電極板(8)分別與直流電源(5)的正負極連接；所述第一密度傳感器(3)、流量傳感器(4)、第二密度傳感器(3a)和第三密度傳感器(3b)分別通過所述數(shù)據(jù)線(16)與數(shù)據(jù)采集處理部分連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集處理部分為計算機(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的煤層氣井排采過程煤粉監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述進水管(12)的內(nèi)徑不小于50mm。
【文檔編號】G01N15/00GK203396675SQ201320514627
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】倪小明, 胡海洋, 吉小峰, 張崇崇, 楊艷輝 申請人:河南理工大學