CN106223877A - 煤层气井自动洗井装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤层气开采领域，具体地，涉及一种煤层气井自动洗井装置。煤层气井自动洗井装置包括箱体、高压柱塞泵***、自动控制***、开关总成；箱体内设置保温电路、高压柱塞泵***、自动控制***和开关总成，高压柱塞泵***将地面的水注入到煤层气井中，自动控制***实时监测和控制井场参数和洗井参数，开关总成对箱体中的保温电路、高压柱塞泵***及自动控制***的工作进行控制和保护。本发明采用小型高压柱塞泵代替大型洗井车并将洗井设备与控制***撬装化，使煤层气井洗井设备搬运方便，可远程自动控制，减少工作人员去现场操作调控的次数，提高工作效率，在雨雪天气及气温较低的情况下也可进行洗井作业，及时排出煤粉，减少井下故障发生。
Description
技术领域
本发明属于煤层气开采领域，具体地，涉及一种煤层气井自动洗井装置。
背景技术
煤层气是一种由煤层生成并主要以吸附状态储集于煤层中的非常规天然气，主要成分为甲烷。煤层气排采又称为排水采气，通过人工升举方法，将水从煤层气井内排出，使煤储层压力降低到煤层气临界解吸压力值以下，从而使吸附态甲烷解吸为大量游离态甲烷并运移至井口。
煤层气排采过程中容易产生大量煤粉、泥砂及其它磨蚀性颗粒，由于煤层气井中后期产水量较小，煤粉砂粒等颗粒不能及时被携带出井筒，在井底沉积，造成泵吸入口堵塞，凡尔关闭不严，卡泵等故障，而且供液不足的井抽油杆与油管之间的干摩擦加速了抽油杆断脱和油管漏失故障的发生，从而大大缩短了检泵修井周期，增加了开发成本，严重影响了煤层气排采的连续性。现场用的洗井装置设备大而笨重，工艺繁琐，操作复杂，不能远程自动控制，而大部分煤层气井位于条件恶劣的山区，设备搬运不便，洗井过程工作人员需去井场人工调参多次，且雨雪天气及气温较低的时候无法洗井作业，大大降低了工作效率。
发明内容
为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种煤层气井自动洗井装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
煤层气井自动洗井装置，包括：箱体、高压柱塞泵***、自动控制***、开关总成；箱体内设置保温电路、高压柱塞泵***、自动控制***和开关总成，高压柱塞泵***将地面的水注入到煤层气井中，自动控制***实时监测和控制井场参数和洗井参数，开关总成对箱体中的保温电路、高压柱塞泵***及自动控制***的工作进行控制和保护。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
①煤层气井自动洗井装置采用小型高压柱塞泵代替大型洗井车，并将洗井设备与控制***撬装化，使煤层气井洗井设备搬运方便；
②煤层气井自动洗井装置可远程自动控制，减少工作人员去现场操作调控的次数，提高工作效率；
③煤层气井自动洗井装置箱体内部有保温材料和电伴热，在雨雪天气及气温较低的情况下也可进行洗井作业，从而及时排出煤粉，减少井下故障的发生；
④煤层气井自动洗井装置采用多种洗井模式，可以满足多种工况(如产水量极少、供液不足、软卡、频繁卡泵)的煤层气井，定期洗井补水，有效地将井底煤粉排出，降低井底设备间的干摩擦，减少井下故障的发生。
附图说明
图1为煤层气井自动洗井装置整体图；
图2为煤层气井自动洗井装置的高压柱塞泵***布局图；
图3为煤层气井自动洗井装置的自动控制***布局图；
图4为煤层气井自动洗井装置的现场连接简化图；
图5为煤层气井自动洗井装置的自动控制流程图；
图6a为煤层气井自动洗井装置的简单洗井模式示意图；
图6b为煤层气井自动洗井装置的精细洗井模式示意图；
图中：100、煤层气井自动洗井装置，1、箱体，11、箱体顶板，12、箱体右侧板，13、箱体左侧板，14、箱体底板，15高压柱塞泵***前门，16、自动控制***门，17、高压柱塞泵***后门，18、运行指示灯，19、急停按钮，110、夹杂电伴热的保温材料，111、固定导轨，112、散热孔，113、移动轮，2、高压柱塞泵***，21、电动机，22、皮带，23、高压柱塞泵，24、吸液口，25、排液口，26、底座，3、自动控制***，31、无线传输模块，32、数据采集模块，33、电源，34、液晶显示屏，35、数据处理模块，36、变频器，37、电子流量计，38、电子压力计，39、油位传感器，4、开关总成，41、电动机开关，42、控制开关，43、显示屏开关，44、保温开关，5、后台***，6、煤层气井场，61、抽油机，62、产水管线，63、产水流量计，64、抽油机变频器，65产气管线，66套管，67油管，68抽油杆，69抽油泵，610井口测试阀门，611煤层，612蒸发池，613水罐，614井场控制柜。
具体实施方式
如图1至图4所示，煤层气井自动洗井装置，包括：箱体1、高压柱塞泵***2、自动控制***3、开关总成4；箱体1内设置保温电路、高压柱塞泵***2、自动控制***3和开关总成4，达到不受雨雪天气及低温情况的影响，高压柱塞泵***2代替大型洗井车，将地面的水注入到煤层气井中，自动控制***3实时监测和控制井场参数和洗井参数，达到远程自动控制，减少工作人员去现场操作调控的次数，开关总成4对箱体1中的保温电路、高压柱塞泵***2及自动控制***3的工作进行控制和保护。
箱体1的前后左右方位以图1所示为准；箱体1，包括：箱体顶板11、箱体左侧板13、箱体右侧板12、箱体底板14、高压柱塞泵***前门15、自动控制***门16、高压柱塞泵***后门17；箱体顶板11、箱体左侧板13、箱体右侧板12、箱体底板14、高压柱塞泵***前门15、自动控制***门16、高压柱塞泵***后门17组成长方形壳体，其中：高压柱塞泵***前门15与自动控制***门16设置于箱体1的前端，高压柱塞泵***后门17设置于箱体1的后端，箱体顶板11与箱体底板14之间通过隔板将箱体1分隔成左腔室和右腔室，高压柱塞泵***2安装在箱体1左腔室，自动控制***3与开关总成4安装在箱体1右腔室；箱体1左腔室的箱体底板14上设置两条固定导轨111，高压柱塞泵***2固定在固定导轨111上，因此洗井作业过程中，水不会与自动控制***3及开关总成4接触造成短路；箱体顶板11、箱体右侧板12、箱体左侧板13、箱体底板14内部填充有夹杂电伴热的保温材料110，雨雪天气及气温较低时可以提高装置内部的温度确保洗井作业正常进行；自动控制***门16上安装运行指示灯18与急停按钮19，当洗井装置运行正常时运行指示灯18显示绿色，当洗井装置运行出现故障时运行指示灯18显示红色，当发生紧急情况时可以通过快速按急停按钮19来关闭电源停止洗井装置运行；固定导轨111靠近高压柱塞泵***前门15的一端闭合，为限位端；固定导轨111靠近高压柱塞泵***后门17的一端开口，为输入端；箱体右侧板12上设置散热孔112，散热孔12开口向下，从而达到散热目的并防止雨雪进入箱体1的内部；箱体底板14底部安装四个移动轮113，便于煤层气井自动洗井装置的搬运移动。
高压柱塞泵***2，包括：电动机21、皮带22、高压柱塞泵23、吸液口24、排液口25、底座26；其中，电动机21与高压柱塞泵23通过螺栓固定在底座26上，并且电动机21与高压柱塞泵23通过皮带22连接，底座26底部为工字结构，安装时将电动机21端的底座26的工字结构从箱体1的固定导轨111的输入端推入，滑动至箱体1的固定导轨111的限位端，从而使高压柱塞泵***2固定在箱体1内，检修高压柱塞泵***2时将高压柱塞泵23端的底座工字结构从箱体1的固定导轨111的输入端拉出，从而方便拆卸；吸液口24与排液口25并排安装于高压柱塞泵23上。
结合图5所示，自动控制***3，包括：无线传输模块31、数据采集模块32、电源33、液晶显示屏34、数据处理模块35、变频器36、电子压力计37、电子流量计38、油位传感器39；其中：电子压力计37与电子流量计38设置于高压柱塞泵23的排液口25管线上，电子压力计37实时监测排液口25的压力，电子流量计38实时监测高压柱塞泵23的排液量；油位传感器39安装于高压柱塞泵23中，实时监测高压柱塞泵23中润滑油的油位高度；数据采集模块32分别与变频器36、电子压力计37、电子流量计38、油位传感器39连接，实时采集变频器36的电流和频率、电子压力计37的压力数据、电子流量计38的流量数据和油位传感器39的油位高度数据；液晶显示屏34安装在自动控制***门16上，用于***工作参数显示和控制指令下达；数据处理模块35与无线传输模块31、数据采集模块32连接，将数据采集模块32采集到的数据计算处理后，通过无线传输模块31实时传输到后台***5，当变频器36、电子压力计37、电子流量计38、油位传感器39计量的数据出现异常时运行指示灯18由绿色变为红色，并通知后台***5洗井作业出现故障。
开关总成4，包括：电动机开关41、控制开关42、显示屏开关43、保温开关44；其中，电动机开关41控制电动机21和变频器36的工作；控制开关42控制无线传输模块31、数据采集模块32、电源33及数据处理模块35的工作；显示屏开关43控制液晶显示屏34的工作；保温开关44控制箱体1内部电伴热的工作。
本发明的煤层气井自动洗井装置，其工作原理如下：在使用本发明煤层气井自动洗井装置100进行洗井作业时，首先将煤层气井自动洗井装置100的吸液口24通过管子与煤层气井场6的蒸发池612或水罐613相接，排液口25通过管子与煤层气井场6的井口测试阀门610相接，之后洗井作业时打开井口测试阀门610，蒸发池612或者水罐613里的水从煤层气井自动洗井装置100的吸液口24进入高压柱塞泵23中，再从排液口25经电子压力计37与电子流量计38计量沿着管子导向井口测试阀门610，沿着油管67与套管66之间环空注入到井底，适当增大抽油机变频器64的频率，从而抽油机61的冲次提高，抽油泵69的排液量增大，井底液体携带煤粉泥砂沿着油管67提升到地面，再沿着产水管线62经产水流量计63计量后排入到蒸发池612中。
结合图5所示，井场控制柜614分别与产水流量计63、抽油机变频器64连接，实时采集产水流量计63与抽油机变频器64的数据，并将采集到的数据实时传输到后台***5，后台***5将煤层气井自动洗井装置100与井场控制柜614传输的数据相结合，对现场洗井作业实时监控和精确处理。
如图6a至6b所示，本发明煤层气井自动洗井装置100的洗井过程分为注水阶段和洗井阶段，注水阶段指只用煤层气井自动洗井装置100向煤层611注水不需提高抽油机61冲次增加煤层气井的产水量，洗井阶段指用煤层气井自动洗井装置100向煤层611注水同时提高抽油机61冲次增加煤层气井的产水量，洗井阶段分为简单洗井模式和精细洗井模式，简单洗井模式指煤层气井自动洗井装置100的排液量q一直为恒定值，精细洗井模式指洗井前期缓慢提高煤层气井自动洗井装置100的排液量q至一恒定值，洗井后期缓慢降低煤层气井自动洗井装置100的排液量q至零。对于产水极少的或因供液不足导致不出液的煤层气井可采用注水阶段，定期向地层补水；对于相对产水量较高的煤层气井洗井作业时可只采用洗井阶段简单模式；对于地层供液不足的或产水较少的煤层气井可采用注水阶段加洗井阶段；对于容易卡泵或者出现软卡的井洗井阶段采用精细洗井模式。
Claims (7)
1.一种煤层气井自动洗井装置，包括：箱体、高压柱塞泵***、自动控制***、开关总成；其特征在于：箱体内设置保温电路、高压柱塞泵***、自动控制***和开关总成，高压柱塞泵***将地面的水注入到煤层气井中，自动控制***实时监测和控制井场参数和洗井参数，开关总成对箱体中的保温电路、高压柱塞泵***及自动控制***的工作进行控制和保护。
2.根据权利要求1所述的煤层气井自动洗井装置，其特征在于：箱体，包括：箱体顶板、箱体左侧板、箱体右侧板、箱体底板、高压柱塞泵***前门、自动控制***门、高压柱塞泵***后门；箱体顶板、箱体左侧板、箱体右侧板、箱体底板、高压柱塞泵***前门、自动控制***门、高压柱塞泵***后门组成长方形壳体，其中：高压柱塞泵***前门与自动控制***门设置于箱体的前端，高压柱塞泵***后门设置于箱体的后端，箱体顶板与箱体底板之间通过隔板将箱体分隔成左腔室和右腔室，高压柱塞泵***安装在箱体左腔室，自动控制***与开关总成安装在箱体右腔室；箱体左腔室的箱体底板上设置两条固定导轨，高压柱塞泵***固定在固定导轨上；自动控制***门上安装运行指示灯与急停按钮，当洗井装置运行正常时运行指示灯显示绿色，当洗井装置运行出现故障时运行指示灯显示红色，当发生紧急情况时可以通过快速按急停按钮来关闭电源停止洗井装置运行；固定导轨靠近高压柱塞泵***前门的一端闭合，为限位端；固定导轨靠近高压柱塞泵***后门的一端开口，为输入端。
3.根据权利要求1-2所述的煤层气井自动洗井装置，其特征在于：高压柱塞泵***，包括：电动机、皮带、高压柱塞泵、吸液口、排液口、底座；其中，电动机与高压柱塞泵通过螺栓固定在底座上，并且电动机与高压柱塞泵通过皮带连接，底座底部为工字结构，安装时将电动机端的底座的工字结构从箱体的固定导轨的输入端推入，滑动至箱体的固定导轨的限位端，从而使高压柱塞泵***固定在箱体内，检修高压柱塞泵***时将高压柱塞泵端的底座工字结构从箱体的固定导轨的输入端拉出，从而方便拆卸；吸液口与排液口并排安装于高压柱塞泵上。
4.根据权利要求1-3所述的煤层气井自动洗井装置，其特征在于：自动控制***，包括：无线传输模块、数据采集模块、电源、液晶显示屏、数据处理模块、变频器、电子压力计、电子流量计、油位传感器；其中：电子压力计与电子流量计设置于高压柱塞泵的排液口管线上，电子压力计实时监测排液口的压力，电子流量计实时监测高压柱塞泵的排液量；油位传感器安装于高压柱塞泵中，实时监测高压柱塞泵中润滑油的油位高度；数据采集模块分别与变频器、电子压力计、电子流量计、油位传感器连接，实时采集变频器的电流和频率、电子压力计的压力数据、电子流量计的流量数据和油位传感器的油位高度数据；液晶显示屏安装在自动控制***门上，用于***工作参数显示和控制指令下达；数据处理模块与无线传输模块、数据采集模块连接，将数据采集模块采集到的数据计算处理后，通过无线传输模块实时传输到后台***，当变频器、电子压力计、电子流量计、油位传感器计量的数据出现异常时运行指示灯由绿色变为红色，并通知后台***洗井作业出现故障。
5.根据权利要求1-4所述的煤层气井自动洗井装置，其特征在于：开关总成，包括：电动机开关、控制开关、显示屏开关、保温开关；其中，电动机开关控制电动机和变频器的工作；控制开关控制无线传输模块、数据采集模块、电源及数据处理模块的工作；显示屏开关控制液晶显示屏的工作；保温开关控制箱体内部电伴热的工作。
6.根据权利要求1-5所述的煤层气井自动洗井装置，其特征在于：箱体顶板、箱体右侧板、箱体左侧板、箱体底板内部填充有夹杂电伴热的保温材料。
7.根据权利要求1-6所述的煤层气井自动洗井装置，其特征在于：箱体右侧板上设置散热孔，散热孔开口向下，箱体底板底部安装四个移动轮。
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