[发明专利]煤层气井智能排采方法及煤层气井潜液泵智能排采设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于煤层气井的排水采气技术领域。

背景技术

煤层气的开发可以弥补我国洁净能源的严重不足、改善能源结构，遏制煤矿瓦斯灾害，减少采煤过程中的甲烷的直接排放，改善大气环境质量。现有技术中存在通过水泵对煤层气井的排水降压来实现煤层中的气体排出的排水采气方法和设备，现有煤层气排采中使用的水泵有抽油机式活塞泵和潜液离心泵，但离心泵相比抽油机式活塞泵具有对井筒竖直度要求低、易维护、能耗小、抽水连续的优点，如中国专利公开号为CN 101446281A的所公开的一种煤层气井电潜离心泵排采装置，主要由控制器、油管、电缆、电潜离心泵、气液分离器、井口流量调节器、井口压力传感器、井下液位计、排采泵电机组成，该排采装置的控制器可根据井口压力传感器、井下液位计采集的数值，控制排采泵电机和井口流量调节器，达到控制井下液体采出量的目的。

现有的使用了变频器和潜液电泵的煤层气排水采气技术仅能对液体采出量控制，在实际应用中主要存在以下问题：(1)由于在采气时需要不断的从井下向外抽水，随着排水量的增加，井下的压力也会随之下降，排水速度过快将导致地层压力下降过快，而应力敏感性强的储层将极易发生速敏而使煤层气井筒附近煤储层在短时间内受到较为严重的伤害，导致煤层气渗透率急剧降低，阻碍煤储层降压漏斗的扩展，煤层气无法大规模解吸，无法形成长期稳定的单井规格产量，而现有技术中的变频器是通过变频改变转速和排量，是梯形控制，液面下降速度不能适应下降过程中地层应力敏感性变化，加上我国煤层存在着应力敏感性强、渗透偏低的特点，采用现有煤层气排采设备极易使储层受损；(2)当排采时间较长时，由于储层供液量降低，井下液体的排量随之降低，当排量较小时，变频技术对电机的调速能力有限，即使将潜液电机的转速降至最低也无法满足生产所需的最低排量要求，而且作为潜液电机换热介质的排出液体的换热效率也相应降低，这会导致潜液电机的散热条件变差而容易烧损，(3)随着排水量时间的增长，储层供水量逐渐降低，井下液体中的煤灰比重越来越大，井下液体粘度也会增大，不利于向外排水并对水泵运行的畅通造成影响甚至卡泵损坏，水泵损坏又需检泵捞沙而增加成本，且频繁的修井易造成储层伤害进一步影响生产。

另外，现有排采设备的设于井下的井下传感器与控制柜之间通过吊挂的专用的信号传输线缆连接，信号传输线缆较长，经常与井壁或其它设备摩擦，信号传输线缆容易损坏，造成传感器信号无法正常传输，影响生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能控制井下液面下降速度、井下液面高度、在井下液体粘稠时对井下液体稀释的煤层气井智能排采方法，同时提供使用该方法的煤层气井潜液泵智能排采设备。

本发明的煤层气井智能排采方法的技术方案是：一种煤层气井智能排采方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将泵置于煤层气井中的井下液体液面以下的设定深度，泵以设定的液面

下降速度抽吸井下液体，使井下液面高度达到预定值；

(2)在抽吸过程中，当达到补液条件时向井下液体中以设定流量供给水质符合要求的液体，使井下液面高度、井下液面下降速度、井下液体粘度、井下液体的排出量符合正常排采的要求，所述的补液条件应符合以下几种情况中的至少一个，情况一：井下液面高度低于设定高度，情况二：井下液面下降速度高于设定速度，情况三：井下液体粘度高于泵正常使用时的液体粘度值，情况四：泵体的温度高于泵正常使用时的温度值。

所述的供给煤层气井中的液体是从由泵抽出的井下液体经水质改良处理获得。

所述的情况一是指排采日久，储层供液量减少而导致的液面低于正常排采要求的情况；所述情况二是指排采日久，储层供液量减少而导致的液面下降速度高于正常排采要求的情况；所述的情况三是指排采日久，井下液体煤灰含量增加而导致液体粘稠影响泵的抽吸通畅的情况；所述泵为具有潜液电机的潜液泵，所述情况四是指排采日久，储层供液量减少导致液体排出量减小、液面降低影响泵及其电机正常散热的情况。

本发明的煤层气井潜液泵智能排采设备的技术方案是：一种煤层气井潜液泵智能排采设备，包括排水装置，排水装置包括潜液泵、排水管、连接在排水管出水端的排水电动阀、潜液电机、传感器、根据传感器信号控制潜液电机转速及排水电动阀开度的控制柜，还包括补水装置，补水装置包括由所述控制柜控制供水流量的供水装置和连接在供水装置出水口的补水管，补水管的出口设于井下潜液泵附近。

所述供水装置包括带有净水装置的蓄水罐，蓄水罐的出水口上设有由控制柜控制开度的补水电动阀。