煤层气钻采井中流体原位实时监测技术研究

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开发煤层气市场,如何提高生产安全,如何提高产气量,要解决这些问题就必须了解煤层气的变化规律。目前,煤层气的测井技术基本沿用石油测井中的地球物理方法,地球物理测井方法主要应用于对于煤层的物探,确定其岩石性质,孔隙、裂隙发育情况等。对于生产井的测井、地面开发技术已经有了比较完善的发展,建立了煤层气生产动态监测系统。但对于生产井中狭小空间内的监测并没有很好的方案提出,如果能将井中各产气层的流体参数实时反映出来,对比地面监测结果,可以更准确的分析井内到地面的过程中流体的变化情况,该原始数据结果对于提高生产工作安全,提高产气量,井内三相混合物的定量分析都有现实的指导意义。   本文所研究的煤层气钻采井中流体原位实时监测技术就是在这样一个大背景下提出的。在煤层气生产过程中,需要随时了解掌握煤层气井的产水、产气、液面高度等各项参数,以便根据生产的阶段和需要,及时调整生产参数,使煤层气井的生产处于最佳状态。根据煤层气钻采井的需要,原位监测仪器必须放置于井底进行原位的实时监测,并且仪器不能影响井内正常生产,其外壳尺寸必须与抽油管匹配。该煤层气钻采井中流体原位实时监测技术主要包括了两项关键技术,即井中流体原位实时监测技术和流体参数控制系统。   煤层气原位实时监测技术主要通过对煤层气钻采井中产出的原始流体的压力、温度、流速流量、振动情况、液面高度等关键参数进行检测,从而达到对井中流体情况实时监测的目的。通过这些参数可反映出煤层气钻采井中的煤层气产量、水流量以及损失量等,并进一步明确煤储层的原生压力、煤层气的释放速度以及各个煤储层的详细分布情况,为煤层气的全面安全开发提供最直观和科学的数据。在设计该原位监测系统时,必须要求可以同时检测煤层气钻采井中流体的压力、温度、流速流量、振动情况、液面高度等多种传感器的数据,并将检测数据通过电缆线实时传输到井上控制系统。用户在井上实时读取和分析这些数据,方便用户对井中情况进行实时监测。因此,该监测系统主要包含了微处理器系统、传感器及其伺服电路、串口通信电路、时钟与复位电路等。与其它的检测仪器一样,也需要考虑检测电路的壳体结构、耐压和密封等问题。由于井下的检测环境比较恶劣,并且空间狭小,检测电路采用集成电路的方式使其外观壳体最小化,并选用具有一定耐压强度的材料,同时应用有效的密封方式来保证检测系统装置与外界检测环境的隔离。   流体参数控制系统主要通过液面高度来实现参数的控制。煤层气井中的液面高度检测主要依靠回音标进行声波测定。但是由于井中环境复杂,多为气、水的混合物,声波在这种不确定的介质中的传播速度并不确定以及声波本身的测距误差导致这种方法的测量结果并不很准确。因此,该装置选用液位传感器对井中动液面进行实时检测,同时将数据信号传输到参数控制系统,通过该系统对检测数据进行分析、判断使得抽油机自动工作从而对动液面进行自动调控。这样就不仅可以准确的测量出并中动液面的高度值,而且还可以控制抽油机自动运行,始终将动液面控制在一个安全液面以下,使得各传感器检测值处在一个安全范围内,从而达到预防生产事故,稳定井下生产环境以及提高产气量等目的。   煤层气资源作为一种新型能源,其开发在我国尚处于初级阶段并没有形成产业化,与之有关的理论研究也不够成熟,大多的开发技术还处于试验阶段,并不能真正的为煤层气的生产实际服务。不过,近年来国家对煤层气的研究越来越重视,在“十一五”规划中明确地提出了国家要高度重视煤层气开发和煤矿瓦斯防治工作,加大煤层气科研、勘探、开发的力度,并制定规划和措施。对煤层气的科研工作设立了专项资金,并且有大批的优秀科研人员投入到煤层气钻采技术的研发之中,提出了多项提高煤层气产气量和煤层气抽放率的新技术。在“十二五”规划中继续明确提出我国将投入604亿元用于煤层气的地面开发,在井下抽采方面,在2015年抽采量将达到140亿立方米,其中重点矿区规模化抽采工程总投资将达到562亿元。随着国家政策的重视以及各种理论和技术的不断成熟,相信我国的煤层气发展将进入一个全新的时代,能够不断地消除与欧美国家的差距并且尽快实现其产业化。
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