[发明专利]煤层气排采井井底气流上举参数检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气排采井井底气流上举参数检测装置，具体地说是一种将压力与流速组合式仪器直接安装在井底油管上进行气流上举参数测试的装置。

背景技术

煤层气及相关地下气藏是新兴能源，煤层气生产过程中，需要随时了解掌握煤层气井的产水、产气、液面等各项参数，以便根据生产的阶段和需要，及时调整生产参数，使煤层气井的生产处于最佳状态。近几年针对煤层气开采已经有了许多新的技术，如发明了针对煤层气井井下压力监测装置、无压井液面监测装置、煤层气井产出气测量装置、煤层气井液面测试仪、基于光纤传感的煤层气井压力、温度监测系统等等。这些技术主要是监测煤层气井的液面位置、煤层气井的压力、温度，但不能对气流上举流速进行监测。而获取井底上举气流的畅通程度是煤层气抽采十分需求的关键技术，通过检测可以采取合理的排采控制参数，对避免盲目抽采具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术的不足而提供一种结构简单、紧凑，使用可靠，能实时测取井底排采环空通道中的气体流速分布、流体密度分布和煤粉阻塞程度，以便合理地控制排采参数，提高采气量，确保安全生产的煤层气排采井井底气流上举参数检测装置。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种煤层气排采井井底气流上举参数检测装置，包括安装于井下的检测仪、数据传输部件以及井上数据处理与显示系统，所述的检测仪设有电器部分和实体结构部分，检测仪的电器部分由靶式应变传感器、压力传感器和数据采集转换板组成，检测仪的实体结构部分由圆柱管和接箍组成，检测仪中的圆柱管和接箍的外径与油管一样，接箍通过两端的内螺纹分别与油管和圆柱管连接；接箍安装在圆柱管两端；所述检测仪的圆柱管上设有导线孔、电路板凹槽、导线出口、导线凹槽以及传感器安装孔，导线孔均匀地开设有在检测仪的上中部，在检测仪的外壁上开设有传感器安装孔，导线孔分别与对应的传感器安装孔相联通；在传感器安装孔中相间地安装有靶式应变传感器或压力传感器，所述的两种传感器的导线分别通过导线孔引到检测仪的上表面，并通过导线凹槽汇总连接到放置于电路板凹槽内的数据采集转换板上；数据采集转换板用于控制流量、流速、压力的采集时间，并将采集的数据进行滤波、放大、模/数转换和串行数据传输；数据采集转换板上还安装有数据传输部件的驱动模块；所述的数据传输部件包括电缆线和驱动模块，井下检测仪发出的数据由驱动模块驱动后经电缆线传输到井上，通过井上数据处理与显示系统的工控机对数据处理、存储并显示。

本发明所述的井下检测仪中的靶式应变传感器，由Ф5.0mm靶头、线性弹变梁和应变片组成，通过检测靶式应变传感器的应变片组成桥式电路的电压变化，测出在混有煤粉水中的泡状与段塞状气体的体积流速；压力传感器采用电容式压力传感器，用于检测井下不同深度的压力大小，通过压力数据间接计算井中流体的密度。当检测仪在井下处于工作状态时，井下流体与传感器接触，靶式应变传感器利用流体冲击应变片导致应变片变形，应变片的变形与流量、流速变化呈近似线性关系，因此可通过应变片组成桥式电路检测其电压变化来表现其流量、流速变化；电容式压力传感器选用特殊设计的压力变送器，可以测试上覆流体的压强，并间接计算出上覆流体的密度。本发明将这两种传感器固定在井下检测仪的圆柱管外壁中，是确保两种传感器的敏感体和敏感面设置于针对上举气环空的最有效方位上；同时将检测仪固定于煤层气井待测位置处，传感器采集的检测数据首先传递给数据采集转换板。

本发明所述的数据采集转换板中设有多路转换开关、滤波电路、放大电路、模数转换电路、单片机微处理器和串行数据传输电路，通过单片机微处理器对各传感器的采集时间进行控制以及数据处理。所述的数据采集转换板中还安装有数据传输部件的驱动模块。

本发明所述的检测仪的实体结构中圆柱管在各个传感器与电路板连接完成以后，先将所有导线孔、电路板凹槽、导线出口、导线凹槽以及传感器安装孔的位置全部用热熔胶棒进行第一道密封，圆柱管通过与接箍连接，对上述所有的孔和凹槽形成第二道密封。检测仪经过最后两道密封，其耐温、抗震、耐腐性能满足距地面1500米以内的煤层气抽采井使用条件。

本发明所述的检测仪的数据采集转换板中各电路板的导线，由导线出口连接到井中的电缆线上，数据信号由电缆线传递到地面数据处理与显示系统中，通过井上工控机中预先编写好的专用程序自动实时计算出排采环空通道中的气体流速分布、液位高度、流体密度分布和煤粉阻塞程度。 

本发明的煤层气排采井井底气流上举参数检测装置与现有技术相比具有如下优点：