[發明專利]用于煤層氣井排采裝置的智能遠程控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201810513217.0
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108756820A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 李全中;蔡永樂;張軍亮;郭威;董文強;宋宇飛;甕亥亥;孫銘康;黃世琦
• 申請（專利權）人: 山西工程技術學院
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B47/047;E21B47/06;E21B47/07;E21B47/00;G05B19/05
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.用于煤層氣井排采裝置的智能遠程控制系統，其特征在于：包括煤層氣井參數監測設備、數據采集系統、智能排采控制系統和遠程監測監控系統；

煤層氣井排采裝置包括電機、游梁式抽油機、套管、抽油管、排水管線、排氣管線、污水池和壓縮站，套管垂直設置在煤層氣井內，抽油管同軸向設置在套管內，電機與游梁式抽油機的動力輸入端傳動連接，游梁式抽油機的抽油桿伸入到抽油管內，排水管線的兩端分別與污水池和抽油管上部連接，排氣管線的兩端分別與壓縮站和套管的上部連接，排水管線上設置有排水閥，排氣管線上設置有排氣閥；

煤層氣井參數監測設備主要包括氣體流量計、液體流量計、井下流壓壓力傳感計、套壓壓力傳感計、溫度傳感計、液位測試裝置和變頻器；氣體流量計設置在井口的排氣管線上，液體流量計設置在井口的排水管線上，井下流壓壓力傳感計和溫度傳感計均設置在煤層氣井中煤層位置，套壓壓力傳感計設置在井口的排氣管線上，液位測試裝置設置在套管的頂部位置并沿套管與抽油管之間的環形間隙垂直向下監測，變頻器安裝在電機上；

數據采集系統采用遠程終端單元，遠程終端單元通過控制電纜分別與氣體流量計、液體流量計、井下流壓壓力傳感計、套壓壓力傳感計、溫度傳感計、變頻器和液位測試裝置相連接；

智能排采控制系統采用可編程自動化控制器，可編程自動化控制器根據煤層氣井不同地質條件，將煤層氣井劃分為地應力大、地應力小、產水量小、產水量大、滲透率高和滲透率低不同類型的地質條件，針對不同煤層氣井類型建立了不同的排采數學模型，根據煤層氣井地質條件選擇排采模型；

數據采集系統通過數據線與智能排采控制系統連接，數據采集系統通過GPRS或4G網絡與遠程監測監控系統連接，遠程監測監控系統通過GPRS或4G網絡與智能排采控制系統連接。

2.采用如權利要求1所述的用于煤層氣井排采裝置的智能遠程控制系統的遠程控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、根據煤層氣地質資料，首先選擇煤層氣井的排采模型；

（2）、數據采集系統對煤層氣井在煤層氣排采過程中的井底流壓、井底液位、井底溫度、套壓、產氣量和產水量進行實時監測，井下流壓壓力傳感計、液位測試裝置、溫度傳感計、套壓壓力傳感計、氣體流量計和液體流量計分別采集井底流壓、井底液位、井底溫度、套壓、產氣量和產水量的數據參數并將這些數據參數傳輸到智能排采控制系統；

（3）、智能排采控制系統通過對數據參數進行分析，給變頻器發出調頻指令，變頻器調整電機轉速，調整游梁式抽油機的抽油桿的沖程沖次，從而實現實時流壓穩定的升高或降低控制；在特殊情況下，智能排采控制系統控制電機啟停機，進行間歇抽采；

（4）、數據采集系統將采集到煤層井排采參數通過GPRS傳輸到遠程監測監控系統，遠程監測監控系統接收數據采集系統傳輸的煤層氣井排采數據參數，對煤層氣井排采實現實時遠程監測監控，實現現場設備的智能化控制；并保存煤層氣參數數據，可隨時查詢，在排采過程中產生故障時進行報警，對抽采數據進行分析。

3.根據權利要求2所述的遠程控制方法，其特征在于：氣體流量計用于監測產氣量的數據；液體流量計用來監測產水量的數據；井下流壓壓力傳感計用來監測井底流體壓力的數據；套壓壓力傳感計用來監測套管承受的壓力；液位測試裝置采用聲波測試法，一定時間間隔向液面發射聲波，根據反射時間的長短來計算液位變化；溫度傳感計用于監測井下抽采的溫度；變頻器主要控制電機轉速，主要參數有輸出頻率、設定頻率、電機電壓和電機電流。