[發(fā)明專利]調(diào)控解吸擴(kuò)散的煤層氣開(kāi)采方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510450303.8
• 申請(qǐng)日: 2015-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106401547B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳久會(huì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京昊科航科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/25
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/25
• 代理公司: 北京化育知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11833
• 代理人: 涂琪順

1.一種包括調(diào)控煤層氣解吸和擴(kuò)散方法在內(nèi)的低成本高效率煤層氣開(kāi)發(fā)解決方法，該方法由井口設(shè)備、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和系統(tǒng)控制算法三部分構(gòu)成，N口井綜合組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控管理整個(gè)采氣區(qū)域，綜合利用次聲波、矩陣控制、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代技術(shù)，整體調(diào)控區(qū)域煤層解吸和擴(kuò)散采氣，以達(dá)到最佳效果；這種網(wǎng)絡(luò)最小是一口井，最大是一個(gè)煤層氣地質(zhì)構(gòu)造單元，通過(guò)控制井口設(shè)備以可聞聲波以下頻率采氣，實(shí)現(xiàn)在采氣生產(chǎn)中持續(xù)不間斷的給煤層施加這種一定周期波動(dòng)的壓力，使煤層微結(jié)構(gòu)在這種力的作用下產(chǎn)生周期彈性收縮舒張微變形，從而改善解吸條件，促進(jìn)孔隙通道變大連通，通過(guò)改變不同的頻率和單元整體驅(qū)動(dòng)方案，搜索提煉單元解吸擴(kuò)散特征，跟蹤該特征尋找最佳周期數(shù)據(jù)，采用最佳周期數(shù)據(jù)激活地層能量，從而達(dá)到低成本快速采出煤層氣的目的；

其中的井口設(shè)備包括但不限于裝在采氣井口的最佳水位控制裝置、波發(fā)生器、控制閥、井口控制器；

其中的最佳水位控制裝置，包括排水設(shè)備和井下水位檢測(cè)控制裝置，根據(jù)不同的井下環(huán)境，它有兩種結(jié)構(gòu)：

一種是浮力閥直接檢測(cè)控制水位的結(jié)構(gòu)，其特征是：在地面裝有動(dòng)力泵、緩沖罐、流量計(jì)、過(guò)濾器、過(guò)渡水箱，井下裝有水力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的排水泵；井上和井下之間，用兩個(gè)管道連接起來(lái)，兩個(gè)管道分別是動(dòng)力液管道和排水管道；動(dòng)力液管道地面與流量計(jì)出口相連接，地下與浮力閥進(jìn)口連接；排水管道地面與過(guò)渡水箱連接，地下與排水泵排水口連接；

過(guò)渡水箱承載著從井下采出的水，它有至少一個(gè)進(jìn)口、兩個(gè)出口；進(jìn)口就是井下排水泵排出的水，先進(jìn)到過(guò)渡水箱內(nèi)，作為動(dòng)力液的來(lái)源；兩個(gè)出口是：一個(gè)出口是排污口，也是采出井下水的最終排水口，考慮到有利于排沙，裝在下部；為了使水箱保持一定的水位，排水的控制方式是由過(guò)渡水箱內(nèi)的浮力閥完成的；另一個(gè)出口是清水，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾以后就是動(dòng)力液；

過(guò)濾后的清水送到動(dòng)力泵的進(jìn)口，動(dòng)力泵出口連接緩沖罐，緩沖罐出口接流量計(jì)，流量計(jì)連接通往井下的動(dòng)力液管道；經(jīng)過(guò)動(dòng)力泵加壓后泵入密封裝有壓力儀表的緩沖罐，緩沖罐作為動(dòng)力泵與井下馬達(dá)之間的蓄能元件，保持一定的壓力，根據(jù)緩沖罐的壓力控制動(dòng)力泵的啟停；

井下水位下降，浮力閥就關(guān)小，以降低抽水速度，水位上升，浮力閥就開(kāi)大，加快排水；由于馬達(dá)和排水泵都是容積式相對(duì)固定運(yùn)動(dòng)軌跡的連接體，馬達(dá)和排水泵容積之間有個(gè)固定的比例，這樣，流量計(jì)的瞬時(shí)流量就是井下水位排水速度的一次函數(shù)，知道了這個(gè)流量，也就知道了井下水位與產(chǎn)水量；浮力閥控制動(dòng)力水的進(jìn)入量，水位高了，排水泵抽吸的就快，沒(méi)有水了，控制閥會(huì)全部關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)了井下水位的最佳控制；

另一種井下水位控制結(jié)構(gòu)是通過(guò)毛細(xì)管測(cè)壓裝置監(jiān)測(cè)水位，然后控制排水速度；其特征是：該測(cè)壓裝置的地面部分裝有氣源，該氣源經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)流裝置和毛細(xì)管與井下帶有浮力閥的傳壓筒相連接；同時(shí)，在地面上，下井毛細(xì)管還與差壓變送器的正壓端相連接，差壓變送器的負(fù)壓端與套管壓力相連接；井下傳壓筒內(nèi)裝浮力閥，傳壓筒內(nèi)進(jìn)入液體浮力閥就關(guān)閉進(jìn)氣閥，保證測(cè)壓毛細(xì)管內(nèi)不會(huì)進(jìn)入液體；正常工作時(shí)，地面上壓力大于井下壓力的氣源通過(guò)節(jié)流裝置輸出一個(gè)微小的不間斷氣流，該氣流經(jīng)毛細(xì)管進(jìn)入井下傳壓筒，排出傳壓筒水后進(jìn)入井下液體中，從地面測(cè)得毛細(xì)管壓力，該壓力減去套管壓力后再乘以井下流體密度，就得到了井下水位，由此就根據(jù)水位監(jiān)測(cè)情況控制排水速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包括調(diào)控煤層氣解吸和擴(kuò)散方法在內(nèi)的低成本高效率煤層氣開(kāi)發(fā)解決方法，所述的井口設(shè)備其中的波發(fā)生器，是煤層氣抽吸和壓縮設(shè)備，它是系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力波動(dòng)的執(zhí)行單元，控制算法控制氣體抽吸和壓縮設(shè)備的運(yùn)行節(jié)律速度，就產(chǎn)生一定的采氣波動(dòng)曲線；其中的氣體抽吸和壓縮設(shè)備是透平式的設(shè)備或者容積式的設(shè)備。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包括調(diào)控煤層氣解吸和擴(kuò)散方法在內(nèi)的低成本高效率煤層氣開(kāi)發(fā)解決方法，其中的井口設(shè)備，其特征是：其中的控制閥，是一種管道流體流通控制執(zhí)行器，該閥接收控制信號(hào)可以開(kāi)關(guān)，其目的是配合波發(fā)生器的動(dòng)作，防止產(chǎn)出的氣體倒流，減少采氣排流阻力損耗。