[发明专利]调控解吸扩散的煤层气开采方法

权利要求书

1.一种包括调控煤层气解吸和扩散方法在内的低成本高效率煤层气开发解决方法，该方法由井口设备、远程控制系统和系统控制算法三部分构成，N口井综合组成一个网络，监控管理整个采气区域，综合利用次声波、矩阵控制、大数据等现代技术，整体调控区域煤层解吸和扩散采气，以达到最佳效果；这种网络最小是一口井，最大是一个煤层气地质构造单元，通过控制井口设备以可闻声波以下频率采气，实现在采气生产中持续不间断的给煤层施加这种一定周期波动的压力，使煤层微结构在这种力的作用下产生周期弹性收缩舒张微变形，从而改善解吸条件，促进孔隙通道变大连通，通过改变不同的频率和单元整体驱动方案，搜索提炼单元解吸扩散特征，跟踪该特征寻找最佳周期数据，采用最佳周期数据激活地层能量，从而达到低成本快速采出煤层气的目的；

其中的井口设备包括但不限于装在采气井口的最佳水位控制装置、波发生器、控制阀、井口控制器；

其中的最佳水位控制装置，包括排水设备和井下水位检测控制装置，根据不同的井下环境，它有两种结构：

一种是浮力阀直接检测控制水位的结构，其特征是：在地面装有动力泵、缓冲罐、流量计、过滤器、过渡水箱，井下装有水力马达驱动的排水泵；井上和井下之间，用两个管道连接起来，两个管道分别是动力液管道和排水管道；动力液管道地面与流量计出口相连接，地下与浮力阀进口连接；排水管道地面与过渡水箱连接，地下与排水泵排水口连接；

过渡水箱承载着从井下采出的水，它有至少一个进口、两个出口；进口就是井下排水泵排出的水，先进到过渡水箱内，作为动力液的来源；两个出口是：一个出口是排污口，也是采出井下水的最终排水口，考虑到有利于排沙，装在下部；为了使水箱保持一定的水位，排水的控制方式是由过渡水箱内的浮力阀完成的；另一个出口是清水，经过过滤器过滤以后就是动力液；

过滤后的清水送到动力泵的进口，动力泵出口连接缓冲罐，缓冲罐出口接流量计，流量计连接通往井下的动力液管道；经过动力泵加压后泵入密封装有压力仪表的缓冲罐，缓冲罐作为动力泵与井下马达之间的蓄能元件，保持一定的压力，根据缓冲罐的压力控制动力泵的启停；

井下水位下降，浮力阀就关小，以降低抽水速度，水位上升，浮力阀就开大，加快排水；由于马达和排水泵都是容积式相对固定运动轨迹的连接体，马达和排水泵容积之间有个固定的比例，这样，流量计的瞬时流量就是井下水位排水速度的一次函数，知道了这个流量，也就知道了井下水位与产水量；浮力阀控制动力水的进入量，水位高了，排水泵抽吸的就快，没有水了，控制阀会全部关闭，从而实现了井下水位的最佳控制；

另一种井下水位控制结构是通过毛细管测压装置监测水位，然后控制排水速度；其特征是：该测压装置的地面部分装有气源，该气源经过一个节流装置和毛细管与井下带有浮力阀的传压筒相连接；同时，在地面上，下井毛细管还与差压变送器的正压端相连接，差压变送器的负压端与套管压力相连接；井下传压筒内装浮力阀，传压筒内进入液体浮力阀就关闭进气阀，保证测压毛细管内不会进入液体；正常工作时，地面上压力大于井下压力的气源通过节流装置输出一个微小的不间断气流，该气流经毛细管进入井下传压筒，排出传压筒水后进入井下液体中，从地面测得毛细管压力，该压力减去套管压力后再乘以井下流体密度，就得到了井下水位，由此就根据水位监测情况控制排水速度。

2.根据权利要求1所述的一种包括调控煤层气解吸和扩散方法在内的低成本高效率煤层气开发解决方法，所述的井口设备其中的波发生器，是煤层气抽吸和压缩设备，它是系统中产生压力波动的执行单元，控制算法控制气体抽吸和压缩设备的运行节律速度，就产生一定的采气波动曲线；其中的气体抽吸和压缩设备是透平式的设备或者容积式的设备。

3.根据权利要求1所述的一种包括调控煤层气解吸和扩散方法在内的低成本高效率煤层气开发解决方法，其中的井口设备，其特征是：其中的控制阀，是一种管道流体流通控制执行器，该阀接收控制信号可以开关，其目的是配合波发生器的动作，防止产出的气体倒流，减少采气排流阻力损耗。