[发明专利]测量煤层气井产出液煤粉质量百分比浓度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，尤其涉及一种测量煤层气井产出液煤粉质量百分比浓度的方法及装置。

背景技术

煤层气井的排采技术是煤层气开发非常重要的一个环节，是煤层气井产量主要影响因素之一。在煤层气井的整个排采过程都伴随煤粉的产出，一般细颗粒煤粉以悬浮液的形式被排出井筒，中、粗颗粒的煤粉过量聚集将引起机械故障(卡泵)导致频繁的检泵作业从而产生大幅度的井底压力波动而破坏气、水、煤粉流态的连续性进而影响产气潜力及煤层气井产能，所以煤粉浓度是分析煤层气井生产状态的重要指标。目前我国主要采用有杆泵、螺杆泵和电潜泵来实现油管排水、套管采气，通过控制流量的方法进行排采管理。

煤粉是在钻井工程及排采扰动作用下引起煤层失稳破坏而产生的，对于多分支水平井，排水速度过快容易冲刷水平井筒携带残留煤粉进入生产井产生卡泵，甚至引起水平井眼坍塌，中断排采过程，降低煤层气井产量。

煤层气井的排采泵，有抽油机、电潜泵和螺杆泵。这些泵都是清水泵，对煤粉浓度的承受是有限的，其中抽油机、电潜泵承受煤粉的能力较弱，能承受煤粉浓度为2％的地层液；螺杆泵的承受力较强，能承受煤粉浓度为8％的地层液。在煤层气井的排采作业中，经常发生煤粉卡泵现象，甚至导致断杆，而不得不修泵，影响了正常生产，还导致井下压力突变，影响了降压，破坏储层，故而现有技术中在煤层气井的排采作业中，需要检测煤层气井的煤粉浓度。

现有技术中，采用量杯取水样进行静置沉淀后，对沉淀物加热除水后测得沉淀物体积，依据沉淀物体积与总样品体积之比计算煤粉浓度，其至少存在以下技术问题：

(1)对煤粉浓度的测量并不准确，由于产出液中溶解的阴、阳离子加热会固化析出，也即加热除水后获取的沉淀物除包含煤粉之后还包含固化析出的阴、阳离子，故而导致煤粉体积测试结果不准确，故而也导致所测试的煤粉浓度并不准确，造成难以确定合理的排采制度。

(2)耗时较长，由于需要进行静置沉淀，然后对沉淀物进行加热除水，故而需要耗时1-2天。

发明内容

本发明提供一种测量煤层气井产出液煤粉质量百分比浓度的方法及装置，以解决现有技术中对煤粉浓度检测不够准确的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种测量煤层气井产出液煤粉质量百分比浓度的方法，包括：

确定所述煤层气井的煤层密度；

在煤层气井的取样口获取所述煤层气井的产出液；

确定所述产出液的第一密度；

过滤掉所述产出液中的煤粉颗粒，获得包含阴、阳离子的溶液；

确定所述包含阴、阳离子的溶液的第二密度；

基于所述煤层密度、所述第一密度和所述第二密度确定所述产出液的煤粉质量百分比。

可选的，通过以下公式计算获得所述煤粉质量百分比：

ψ＝ρ2(ρ-ρ1)/[ρ(ρ2-ρ1)]

其中，ψ表示所述煤粉质量百分比；

ρ2表示所述煤层密度；

ρ表示所述第一密度；

ρ1表示所述第二密度。

可选的，所述确定所述产出液的第一密度，具体包括：

量取所述产出液的第一体积和第一质量；

通过所述第一质量除以所述第一体积获得所述第一密度；和/或

所述确定所述包含阴、阳离子的溶液的第二密度，具体包括：

量取所述包含阴、阳离子的溶液的第二体积和第二质量；

通过所述第二质量除以所述第二体积获得所述第二密度。

可选的，在所述基于所述煤层密度、所述第一密度和所述第二密度确定所述产出液的煤粉质量百分比之后，所述方法还包括：

判断所述煤粉质量百分比是否大于预设阈值；

在所述煤粉质量百分比大于所述预设阈值时，产生报警信息。

可选的，在通过抽油机或潜没泵对所述煤层气井进行排采时，所述预设阈值为：1％；或

在通过螺杆泵对所述煤层气井进行排采时，所述预设阈值为：5％。

第二方面，本发明实施例提供一种测量煤层气井产出液煤粉质量百分比浓度的装置，包括：

定容量液罐，所述定容量液罐包括第一罐体和第二罐体，所述第一罐体的体积为第一体积，用于量取从煤层气井的取样口获取的所述煤层气井的产出液；所述第二罐体的体积为第二体积，用于量取对所述产出液进行过滤掉煤粉颗粒之后获得的阴、阳离子的溶液；