煤層氣精準(zhǔn)排采監(jiān)控系統(tǒng)

劉磊

(中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

0 引言

煤層氣屬于非常規(guī)天然氣的一種，是一種清潔、方便、高效的能源，煤層氣的開發(fā)對(duì)于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、預(yù)防煤礦瓦斯事故等都具有極其重要的意義[1-3]。煤層氣在煤儲(chǔ)層中大部分以吸附態(tài)賦存[4-5]，占總氣含量的90%左右[6]，通過排水-降壓-解吸-擴(kuò)散-滲流過程至臨界解吸壓力后，逐漸由吸附態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，進(jìn)入裂縫和壓裂縫并從井筒排出[7-8]。專家學(xué)者們通過多年的技術(shù)攻關(guān)和實(shí)踐探索，確定了逐級(jí)降壓、穩(wěn)步降壓為核心的煤層氣排采思想，即“連續(xù)、穩(wěn)定、緩慢”的排采方針。

煤層氣排采作業(yè)多數(shù)采用人工排采模式，存在現(xiàn)場(chǎng)工人工作強(qiáng)度大、24 h連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集周期長(zhǎng)、間隔時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)精度低[9]等問題，且要求駐井人員有較豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)、調(diào)整排采制度，增加了煤層氣開發(fā)成本。鑒此，研究人員設(shè)計(jì)了一些煤層氣排采自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備，如鄒宇清等[10]對(duì)煤層氣井排采各階段自動(dòng)控制邏輯和方法進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了煤層氣井排采的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，但采用了產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量聯(lián)動(dòng)控制的排采方式，當(dāng)產(chǎn)氣量或者產(chǎn)水量不穩(wěn)定時(shí)會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)幅度劇烈的情況，影響井底流壓的穩(wěn)定性。劉磊等[11]基于PLC設(shè)計(jì)了液壓驅(qū)動(dòng)無桿排采控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了排采的自動(dòng)控制，但該系統(tǒng)只在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試，沒有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)。李華等[12]設(shè)計(jì)了采用PLC與Intouch架構(gòu)的控制系統(tǒng)，具有更為精確的控制功能，但同時(shí)也增加了煤層氣開發(fā)的整體成本。……