[发明专利]煤层气井排采过程中煤粉含量监测控制系统及其工作方法

权利要求书

1.一种煤层气井排采过程中煤粉含量监测控制系统，其特征在于：包括设置在煤层气井井筒内底部的抽采泵、污水池、煤粉含量测试装置、煤粉含量采集系统、排采控制系统和煤粉含量远程监控系统；

抽采泵通过第一排水管道与污水池连接，第一排水管道上沿水流方向依次设置有第二排水管道和第一电磁阀，第二排水管道与煤粉含量测试装置连接，第二排水管道上设置有第二电磁阀，煤粉含量测试装置通过第三排水管道与污水池连接，第三排水管道上设置有第三电磁阀，抽采泵上安装有控制抽采泵转速的变频器；

煤粉含量采集系统采用远程终端单元，远程终端单元通过通信电缆与煤粉含量测试装置连接，煤粉含量采集系统通过GPRS或4G网络与煤粉含量远程监控系统连接；

排采控制系统采用可编程自动化控制器，可编程自动化控制器通过数据线与煤粉含量采集系统连接，排采控制系统通过通信电缆分别与变频器、煤粉含量测试装置、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀连接，煤粉含量远程监控系统通过GPRS或4G网络与排采控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的煤层气井排采过程中煤粉含量监测控制系统，其特征在于：煤粉含量测试装置包括储水箱、密度传感器、过滤桶、煤粉过滤网和质量传感器，第二排水管道和储水箱连接，密度传感器设置在储水箱内，储水箱内上侧部设置有第一液位传感器，过滤桶内上侧部设置有第二液位传感器，煤粉过滤网水平设置在过滤桶内中部上侧且位于第二液位传感器的下方，质量传感器固定连接在过滤桶内底部，煤粉过滤网的中心通过螺母固定连接在质量传感器的顶部，煤粉过滤网的边缘和过滤桶的内壁之间具有间隙，质量传感器的外周设置有用于防水的密封结构，储水箱位于过滤桶的上方，储水箱的底部和过滤桶的顶部之间连接有第四排水管道，第四排水管道上设置有第四电磁阀，过滤桶的侧壁上侧部连接有第五排水管道，第五排水管道和第三排水管道连接，第五排水管道上设置有第五电磁阀，第五排水管道和过滤桶的侧壁连接处位于煤粉过滤网的上方；

煤粉含量采集系统分别通过通信电缆与密度传感器和质量传感器连接，排采控制系统通过通信电缆分别与第一液位传感器、第二液位传感器、第四电磁阀和第五电磁阀连接。

3.如权利要求2所述的煤层气井排采过程中煤粉含量监测控制系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）测试采集抽采泵从煤层气井中抽出的污水密度；

（2）测试采集抽采泵从煤层气井中抽出的污水中的煤粉质量；

（3）排采控制系统对污水的密度和煤粉质量数据分析，能够计算得到污水中煤粉含量，当煤粉含量高于规定值时，排采控制系统通过变频器控制降低抽采泵的转速，降低排采强度，从而降低污水中的煤粉含量。

4.根据权利要求3所述的煤层气井排采过程中煤粉含量监测控制系统的工作方法，其特征在于：步骤（1）具体为：初始时第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀均关闭，启动抽采泵，同时排采控制系统打开第一电磁阀，抽采泵从煤层气井中抽出的污水通过第一排水管道直接进入污水池；然后排采控制系统打开第二电磁阀并关闭第一电磁阀，抽采泵从煤层气井中抽出的污水便通过第二排水管道进入储水箱中，当储水箱中的第一液位传感器监测到储水箱中水位满时，排采控制系统关闭第二电磁阀并打开第一电磁阀，密度传感器测试储水箱中污水密度，密度传感器通过通信电缆将密度数据传至煤粉含量采集系统，煤粉含量采集系统通过数据线将采集的密度数据传至排采控制系统，同时煤粉含量采集系统通过GPRS或4G网络将采集的密度数据传至煤粉含量远程监控系统。

5.根据权利要求4所述的煤层气井排采过程中煤粉含量监测控制系统的工作方法，其特征在于：步骤（2）具体为：排采控制系统打开第三电磁阀和第四电磁阀，则储水箱中的污水通过第四排水管道进入过滤桶中，经煤粉过滤网过滤后通过第三排水管道进入污水池，污水中的煤粉滞留在煤粉过滤网上，质量传感器测试煤粉过滤网上的煤粉质量，质量传感器通过通信电缆将煤粉质量数据传至煤粉含量采集系统，煤粉含量采集系统通过数据线将煤粉质量数据传至排采控制系统，同时煤粉含量采集系统通过GPRS或4G网络将煤粉质量数据传至煤粉含量远程监控系统；

当过滤桶中的第二液位传感器监测到水位高于煤粉过滤网时，排采控制系统打开第五电磁阀，使污水经第五排水管道进入第三排水管道，从而排出至污水池中。