樊庄煤层气井专用电潜泵排采系统研究精品PPT课件
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煤层气井排采理论与技术PPT课件
煤层在演化中逐步脱水、升温、增压
煤具有更强的吸附能力 有限的降压和极有限的基质孔隙空间
几乎是恒定的温度
影响因素
煤质、基质孔隙内表面积等
解吸为游离态的煤层气逸散速度等
煤层气产出机理
解吸与吸附的差异：
大量的实验研究表明，煤层气吸附/解吸具有一定的可逆性并且解吸 表现出一定的滞后性，这是一个问题的两个方面，是物理吸附客观本质 的体现。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三： (2) 煤层气开发实践进一步证实，煤层气以吸附为主的赋存特点。
几乎所有煤层气井都是在排水降压之后才开始产气的，不具备游离气产 出的特征。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三：
(3) 尽管煤层孔隙及裂隙中充满了水，但水溶甲烷量相对实测煤层 气含量值而言是微不足道的。
或接近测吸定附饱误和差状态，很少有吸附过实饱验和状误态差。
解吸是一个相对较快的过程
测试误差
误差
这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。
产液参数：动液面、CL、PH值、含砂、产水量；
煤层气井排采过程中产层伤害的3 5主要原因与伤害机理：
煤热演化生成的煤层气足以满足煤的吸附
而对常规天然气生产却恰恰相反3 0，井间干扰会导致常规天然气产量大幅度锐减。
煤层气产出机理
解吸动力学特征及解吸类型：
（3）扩散解吸 根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是气
体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面 得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种 浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性， 因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。 鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这 种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。 从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。
煤具有更强的吸附能力 有限的降压和极有限的基质孔隙空间
几乎是恒定的温度
影响因素
煤质、基质孔隙内表面积等
解吸为游离态的煤层气逸散速度等
煤层气产出机理
解吸与吸附的差异：
大量的实验研究表明，煤层气吸附/解吸具有一定的可逆性并且解吸 表现出一定的滞后性，这是一个问题的两个方面，是物理吸附客观本质 的体现。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三： (2) 煤层气开发实践进一步证实，煤层气以吸附为主的赋存特点。
几乎所有煤层气井都是在排水降压之后才开始产气的，不具备游离气产 出的特征。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三：
(3) 尽管煤层孔隙及裂隙中充满了水，但水溶甲烷量相对实测煤层 气含量值而言是微不足道的。
或接近测吸定附饱误和差状态，很少有吸附过实饱验和状误态差。
解吸是一个相对较快的过程
测试误差
误差
这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。
产液参数：动液面、CL、PH值、含砂、产水量；
煤层气井排采过程中产层伤害的3 5主要原因与伤害机理：
煤热演化生成的煤层气足以满足煤的吸附
而对常规天然气生产却恰恰相反3 0，井间干扰会导致常规天然气产量大幅度锐减。
煤层气产出机理
解吸动力学特征及解吸类型：
（3）扩散解吸 根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是气
体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面 得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种 浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性， 因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。 鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这 种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。 从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。
电潜泵系统构成及工作原理 ppt课件
The Pump
• Hangs from the production tubing • Lifts the fluid through the tubing to the
surface • Is a multi-stage centrifugal type • Is constructed from impellers and diffusers • Must be sized to match the well production • Has an intake and discharge that either
14
UT or MT pump bolts on here.
Gas separator intake (cut away). May be bolted on to the base of a MT (Middle Tandem) or UT (Upper Tandem) Pump
The Seal bolts on here.
Mixed Flow - flow path has both axial and radial direction with respect to the pump shaft
20
Impeller Terminology
Upthrust Washer Top Shroud
Impeller Hub
It provides the centrifugal force to the fluid - gives it energy.
23
Impeller
Fluid enters the impeller through the ‘eye’ near the shaft and exits the impeller on the outside.
煤层气排采工艺技术精品PPT课件
2006-1-5 2006-1-15 2006-1-25
2006-2-4 2006-2-14 2006-2-24
2006-3-6 2006-3-16 2006-3-26
2006-4-5 2006-4-15 2006-4-25
2006-5-5 2006-5-15 2006-5-25
2006-6-4 2006-6-14 2006-6-24
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4煤层气排采新工艺、新技术应用
1）注入气体或泡沫，使气水产出； 2）柱塞举升工艺，依靠气井自身能量将液体排出； 3）超声旋流雾化排液技术，是根据雾化原理结合临界 流速理论，依靠气井自身能量，利用机械、气动、超声 波雾化的多重作用，使液体形成微细雾滴，在井筒内形 成雾状流产出。 这些技术的应用，在气田开发阶段可以大幅度降低生 产成本。
煤层气排采工艺技术
大纲
1 煤层气产出机理 2 煤层气排采工艺技术 3 煤层气排采设备 4 煤层气排采新工艺、新技术应用
1煤层气产出机理
(1) 煤层气的产出流动特点 煤层甲烷附存状态为：游离、吸附、溶解，主要以吸附
状态为主； 煤层甲烷要经历三个流动过程：解吸－扩散－渗流
从煤表面解吸
煤基质和微孔隙中的扩散
正常产气之后，相对渗透率起着非常关键的作用。
1煤层气产出机理
典型的相对渗透率曲线
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
气相相渗曲线 水相相渗曲线
0.2
0.4
0.6
0.8
水相饱和度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1
PH35-06井排采曲线图
2006-2-4 2006-2-14 2006-2-24
2006-3-6 2006-3-16 2006-3-26
2006-4-5 2006-4-15 2006-4-25
2006-5-5 2006-5-15 2006-5-25
2006-6-4 2006-6-14 2006-6-24
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4煤层气排采新工艺、新技术应用
1）注入气体或泡沫，使气水产出； 2）柱塞举升工艺，依靠气井自身能量将液体排出； 3）超声旋流雾化排液技术，是根据雾化原理结合临界 流速理论，依靠气井自身能量，利用机械、气动、超声 波雾化的多重作用，使液体形成微细雾滴，在井筒内形 成雾状流产出。 这些技术的应用，在气田开发阶段可以大幅度降低生 产成本。
煤层气排采工艺技术
大纲
1 煤层气产出机理 2 煤层气排采工艺技术 3 煤层气排采设备 4 煤层气排采新工艺、新技术应用
1煤层气产出机理
(1) 煤层气的产出流动特点 煤层甲烷附存状态为：游离、吸附、溶解，主要以吸附
状态为主； 煤层甲烷要经历三个流动过程：解吸－扩散－渗流
从煤表面解吸
煤基质和微孔隙中的扩散
正常产气之后，相对渗透率起着非常关键的作用。
1煤层气产出机理
典型的相对渗透率曲线
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
气相相渗曲线 水相相渗曲线
0.2
0.4
0.6
0.8
水相饱和度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1
PH35-06井排采曲线图
樊庄煤层气井专用电潜泵排采系统研究PPT共32页
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— பைடு நூலகம்鹤琴
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
樊庄煤层气井专用电潜泵排采系统研 究
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
樊庄煤层气井专用电潜泵排采系统研 究
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
煤层气排采技术ppt课件
若储层压力梯度较大，说明地层原始能量较高，
在同样的排采强度、供液能力情况下，压力更
容易传递，更容易降压。
15
排水采气要求
煤层气排水采气要求求:: ①排液速度快，不怕井间干扰。 ②降低井底流压，排水设备的吸液口一般都要求下 到煤层以下。 ③要求有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。
16
气井系统
排Байду номын сангаас系统
井下设备 动力系统设备 地面排采流程
12
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
1．煤层含水性
煤层气井的生产是通过抽排煤层及相邻含水层中 的地下水来降低煤储层压力，使煤层中的甲烷释 放并向井口运移，排水是储层压力降低的根本途 径。 煤层富水性直接关系到压力降低的难易程度。富 水性过强，无疑将增加排采的强度，使煤储层压 力很难降低； 若煤层富水性弱，则需根据围岩与煤层的连通状 况及围岩的含水性而定。煤层含水性影响煤储层 压力传递，但其影响程度需与其他条件综合考虑。
14
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
4．含水层
若含水层与煤储层水动力联系较强时，储层的供
液能力增强，排采难度增大；若含水层与煤储层 水动力联系较弱或无联系时，仅排采煤储层中的 水时，压力更容易传递。（越流补给；无越流补 给） 5．储层压力梯度
储层压力梯度是煤储层压力与煤层埋深的综合
反映。从某种程度上反映了地层能量的大小。
第五阶段: 水气两相流阶段
压力进一步下降,吸附气体的大量解吸,处于以气 为主的水-气两相流阶段。
7
2．排采过程煤层有越流补给
(1)饱和水单相流，压力
仅在煤层中传递阶段 (2)饱和水单相流，压力 仅在围岩中传递阶段 (3)饱和水单相流，压力
电泵井课件-电潜泵井施工工艺
后带动泵轴高速旋转，离心泵叶
轮内的液体，在离心力的作用下，
使动能增加，逐个泵级的叠加后
就获得一定的扬程。同时在液体
从叶轮中心流向叶轮四周时，叶
轮中心形成一个低压区，井内带
压力的液体，又及时地流向叶轮
吸入口，将井中液体通过油管举
升到地面。
2263.9 S332-4 2308.1
电源
潜油 电泵 机组 管柱 结构 示意
3、电缆检查 （1）卸下电缆头护盖，用兆欧表测量相间及对地绝缘电阻。电缆绝缘 电阻应大于500兆欧。 （2）测量电缆直流电阻。三相直流电阻不平衡度不得大于2%。 （3）发现电缆有损坏处，应立即修复，否则不许下井。
二、井下机组联接 （1）机组备件要逐节起吊下井，不能在地面上联接后再起吊下井。最后一节 泵必须用提升短节安装，严禁先接到油管上后再起吊下井。 （2）下井的机组各部件、油管和井下工具必须保持清洁。 （3）机组备件的上、下运输帽在机组联接之前不要取下。但电机、保护器的 上运输帽在起吊之前应稍微打开一下，既保证注油时跑气又能保证防尘要求。 （4）拆卸机组备件运输帽时，要保护法兰面，保持干净清洁不受损伤。 （5）安装机组时，所有联接部位位上的“0”型密封圈、阀体及丝堵的铅垫都 必须换成新的。 （6）所有注油阀、排气塞、放油塞、操作完毕必须拧紧。 （7）机组各连接法兰上的联接螺栓都应用力矩扳手按制造厂规定的扭矩拧紧。 拧螺栓时必须采用对角顺次上紧的操作方法。 （8）传感器、电机、保护器之间的对接以及电缆头与上电机的对接，必须保 证对接法兰面清洁，对接法兰面应用洁净的白布和电机油清洗。 （9）随着机组逐节下井，对每下一节电机、保护器、分离器、泵都要随时盘 轴，确保轴转动灵活。切忌花键套用错规格和放错方向。 （10）每完成一节机组联接程序和电缆头与电机联接前后，都要测试电机和 电缆的绝缘电阻、直流电阻，并和下井前的测量数值相比较，如数值变化异常， 必须查清原因并予纠正，否则应停止施工。 （11）电机上下节对接时必须使用灵活可靠的千斤顶。对接操作必须十分准确 平稳，千斤顶上升应缓慢并且左右两个千斤顶升速一致。
煤层气井电潜泵排采技术研究与应用的开题报告
煤层气井电潜泵排采技术研究与应用的开题报告一、研究背景和意义随着我国经济的快速发展和工业化进程的加快，能源需求量日益增加，煤层气作为一种新型清洁能源，具有储量大、分布广、开采成本低、环境污染小等优点，受到了广泛的关注和重视。
煤层气井电潜泵排采技术是一种有效提高煤层气井产能和采收率的技术，具有运行周期长、维护方便等优点，因此在煤层气井排采中得到了广泛应用。
本文在系统总结煤层气井电潜泵排采技术在国内外的应用情况及发展现状的基础上，通过理论分析和数值模拟研究，探讨了该技术在提高煤层气井产能和采收率方面的优势，为煤层气井的高效开发和利用提供了技术支持和参考。
二、研究内容和方法1.研究内容（1）煤层气井电潜泵排采技术的现状和发展历程；（2）煤层气井电潜泵排采技术的优势和瓶颈；（3）煤层气井电潜泵排采技术的数学模型和理论分析；（4）煤层气井电潜泵排采技术的数值模拟研究；（5）煤层气井电潜泵排采技术在实际应用中的案例分析。
2.研究方法（1）文献综合分析法：通过文献调研和资料查阅，总结煤层气井电潜泵排采技术的现状和发展历程，明确该技术存在的优势和瓶颈。
（2）理论分析法：建立煤层气井电潜泵排采的数学模型，分析其运行机理和影响因素，并研究其在不同工况下的性能。
（3）数值模拟法：采用计算流体动力学（CFD）软件，建立煤层气井电潜泵排采数值模拟模型，分析其内部流场特性，研究参数变化对排采性能的影响。
（4）案例分析法：选取典型的煤层气井电潜泵排采案例，分析其优点和不足之处，提出改进措施和建议。
三、预期结果和成果1.预期结果：通过对煤层气井电潜泵排采技术的系统分析和研究，揭示其在提高煤层气采收率和产能方面的优势和潜力，并提出改进措施和建议，为该技术在煤层气井开采中的应用提供参考。
2.预期成果：（1）煤层气井电潜泵排采技术的研究报告；（2）国内外相关文献的综述和分析；（3）煤层气井电潜泵排采数学模型和理论分析结果；（4）煤层气井电潜泵排采数值模拟结果；（5）煤层气井电潜泵排采实际应用案例研究。
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煤层气井专用电潜泵排采系统技术
Study on special ESP drainage system for Qinshui CBM well
简述
国外煤层气井用常规抽油机管式泵基本满足排采需 求，少量使用油气田螺杆泵和电动潜油离心泵。
受此影响，国内煤层气开发中抽油机管式泵的方式 占到95%以上，螺杆泵和电动潜油泵也有少量试验。
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统
井下电子式压力计
数字式压力计采用国外进口高精度传感器，采用特殊的标定方 法，保证了低端高精度测试要求。
数字式压力计低端标定图
数字式压力计配件实物图
1 系统构成
1.4 配套系统及功能 （1）回流装置
煤层气开采后期，液面接近煤层， 液面比较低，产水量很小。
设计回流装置使部分产出流体返 回井下，既满足煤层气井煤粉产出需 求，又解决潜水电机散热问题，还保 证回流液体不返流到煤层，不会导致 煤层压力波动和煤层污染。
2 关键技术及创新点
关键技术： （1）以控制井底压力为核心的智能闭环控制技术； （2）井底压力的长期高精度监测技术； （3）井下机组保护及配套技术。
为举升系统的关键设备，它们的结 构和性能对整个排采系统至关重要。
根据煤层气井的排采需求，合 理选择泵型，目前潜水离心泵主要 有QSDB-20/550和20/800 两种型号。
采用进口电机，额定电压380V， 额定电流17.1A，功率7.5KW
1 系统构成
1.2 智能控制原理
根据井底流压变化情况，按 要求控制变频器改变电机转速来 调整排量，使液面按煤层气井的 排采规律要求下降。
使之满足沁水煤层气田排采规律的要求 提高沁水煤层气开发水平
简述
与抽油机、螺杆泵设备相比，电潜离心泵由于排量变 化范围较大，易于采用变频闭环控制实现排量的连续稳定 调节，突显了电潜离心泵技术在煤层气领域应用的可能性。
但由于煤层气井用的油田电动潜油离心泵工艺复杂且 控制、保护等配套技术不成熟，通常用在沉没度大于200m、 排量较大的井中，或进行间抽，应用效果不理想。
已获得国家专利。
1 系统构成
排采系统组成
举升系统：煤层气井专用潜水 离心泵、潜水电机、动力电缆、筛 管、井口等；
井下压力信号采集系统：井下 高精度数字压力计、信号电缆；
地面控制系统：变频器、升压 变压器、滤波器、远程通讯模块、 控制器、液晶触摸屏等。
配套系统
排采系统组成示意图
1 系统构成
1.1 举升系统 专用潜水离心泵和潜水电机作
控制
手动控制：可根据现场的实际排采情况，通过手动调节变频 器的输出频率，从而改变电机转速来控制电潜泵的排量。
自动控制：根据排采制度的要求，设定液面的下降速度，控 制器按照下达的指令，自动控制变频器的输出频率，最终使实际 的液面下降速度与设定值一致，达到连续、平稳降液面的目的。
远程控制：通过安装无线数传通讯模块，对电潜泵进行远程
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统 井底流压是控制系统的核心参数，电潜泵系统井
底压力监测存在以下难点：长期不间断井下运行导致 漂移、存在强电干扰、测量范围广且低端精度要求高。
先后试用多种国内外知名压力计，存在寿命短、低端精 度差、信号杂乱无法控制等问题。
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统
因此，XX油田开展了煤层气井专用电潜泵智能排采技 术研究，以适应煤层气的排采规律及特殊运行环境需求。
简述
经20多井次试验研究，研制成功了具备智能 控制的煤层气专用排采系统。
该系统打破了油田用电潜离心泵只适合于大 排量、大沉没度的传统观念，是立足于煤层气开 发理论和特殊环境下的新产品，为我国煤层气高 效开采提供了一项配套技术。
回流控制柜 回流井口
1 系统构成
1.4 配套系统及功能 （2）电压升压稳压装置
为了实现稳定供电，为井 下机组在复杂供电情况下的安 全运行提供保证，研制了一套 电压升压稳压装置。
升压稳压装置由升压变压 器、变频器和滤波器组成，在 电网电压波动或负载冲击时， 均保证稳压输出，无波形失真 。
电压升压稳压装置
变频器
正弦 滤波器电 动 机上位机远程通讯 模块
控制器
信号采集 模块
智能控制系统示意图
1 系统构成
1.2 地面智能控制系统
系统功能
功能
备注
使电机平滑启动，启动的过程都不存在冲击转矩，减少启动 软启动
电流对电机绝缘的损害，降低机械冲击扭矩对机组的破坏。
升压 稳压
由于煤层气电潜泵井动力电缆上的压降比较大，同时电网电 压的波动范围较大。根据现场电源电压情况和井深，对升压变压 器选择合适的档位，同时控制变频器输出电压，以达到升压稳压 的目的。
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统
温度传 感器
压力传 感器
信号调理
电路
F
多/
路V 单
开转 片
关换 机
信号调理
器
电路
串行通 信接口
电源控 制部分
井下电子式压力计
井下压力温度测试仪原理框图
数字式压力计实物图
在压力计上加装液位开关，在液面低于液位开关时，自动断电停 机；一旦液面高于液位开关，电机可以自动启动。
在控制液面下降时，采用定 设定值 时调节的方式，在固定的时间点， 对当前液面和预期液面作比较、 调整，实现对预期液面的定时追 踪。
变频器
电机转速
控制 器
排水量
液面下降速 度
智能控制原理图
1 系统构成
1.2 地面智能控制系统 由升压变压器、变频器、控制器、正弦滤波器、远程通
讯模块等组成
380V 升压 变压器
沁水樊庄煤层气田煤层具有埋藏浅（450～700m）、 产水量较少（0.3～55 m3/d）的特点，煤层气井主要介 质为含气、含煤粉、煤屑或压裂砂等固体颗粒的煤层水。
在排采上要求以小沉没度、小排量、防气体和固体 颗粒干扰、长期连续稳定的控制为主。
简述
针对常规抽油机排采系统存在难以实现井 底压力平稳控制、容易受气体干扰和卡泵、不 适合斜井和水平井、成本高、设备可控制性差 等技术问题 在2007年开始研制一套煤层气井专用排采设备
针对井下压力监测方 面存在的问题，自主研发 了数字式压力计及配套施 工技术。
性能 适用频率
低端精度高 动力与信号电缆两侧分布 PVC电缆改换铠装电缆
低端精度 稳定性
零点漂移 抗干扰性
模拟式压力 计
工频 分段标定难 保证，1%-
5%/年 难保证
较大 一般
数字式压力计 工频、变频
分段标定易保证 0.5%-1%/年 易保证 较小 好
Study on special ESP drainage system for Qinshui CBM well
简述
国外煤层气井用常规抽油机管式泵基本满足排采需 求，少量使用油气田螺杆泵和电动潜油离心泵。
受此影响，国内煤层气开发中抽油机管式泵的方式 占到95%以上，螺杆泵和电动潜油泵也有少量试验。
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统
井下电子式压力计
数字式压力计采用国外进口高精度传感器，采用特殊的标定方 法，保证了低端高精度测试要求。
数字式压力计低端标定图
数字式压力计配件实物图
1 系统构成
1.4 配套系统及功能 （1）回流装置
煤层气开采后期，液面接近煤层， 液面比较低，产水量很小。
设计回流装置使部分产出流体返 回井下，既满足煤层气井煤粉产出需 求，又解决潜水电机散热问题，还保 证回流液体不返流到煤层，不会导致 煤层压力波动和煤层污染。
2 关键技术及创新点
关键技术： （1）以控制井底压力为核心的智能闭环控制技术； （2）井底压力的长期高精度监测技术； （3）井下机组保护及配套技术。
为举升系统的关键设备，它们的结 构和性能对整个排采系统至关重要。
根据煤层气井的排采需求，合 理选择泵型，目前潜水离心泵主要 有QSDB-20/550和20/800 两种型号。
采用进口电机，额定电压380V， 额定电流17.1A，功率7.5KW
1 系统构成
1.2 智能控制原理
根据井底流压变化情况，按 要求控制变频器改变电机转速来 调整排量，使液面按煤层气井的 排采规律要求下降。
使之满足沁水煤层气田排采规律的要求 提高沁水煤层气开发水平
简述
与抽油机、螺杆泵设备相比，电潜离心泵由于排量变 化范围较大，易于采用变频闭环控制实现排量的连续稳定 调节，突显了电潜离心泵技术在煤层气领域应用的可能性。
但由于煤层气井用的油田电动潜油离心泵工艺复杂且 控制、保护等配套技术不成熟，通常用在沉没度大于200m、 排量较大的井中，或进行间抽，应用效果不理想。
已获得国家专利。
1 系统构成
排采系统组成
举升系统：煤层气井专用潜水 离心泵、潜水电机、动力电缆、筛 管、井口等；
井下压力信号采集系统：井下 高精度数字压力计、信号电缆；
地面控制系统：变频器、升压 变压器、滤波器、远程通讯模块、 控制器、液晶触摸屏等。
配套系统
排采系统组成示意图
1 系统构成
1.1 举升系统 专用潜水离心泵和潜水电机作
控制
手动控制：可根据现场的实际排采情况，通过手动调节变频 器的输出频率，从而改变电机转速来控制电潜泵的排量。
自动控制：根据排采制度的要求，设定液面的下降速度，控 制器按照下达的指令，自动控制变频器的输出频率，最终使实际 的液面下降速度与设定值一致，达到连续、平稳降液面的目的。
远程控制：通过安装无线数传通讯模块，对电潜泵进行远程
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统 井底流压是控制系统的核心参数，电潜泵系统井
底压力监测存在以下难点：长期不间断井下运行导致 漂移、存在强电干扰、测量范围广且低端精度要求高。
先后试用多种国内外知名压力计，存在寿命短、低端精 度差、信号杂乱无法控制等问题。
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统
因此，XX油田开展了煤层气井专用电潜泵智能排采技 术研究，以适应煤层气的排采规律及特殊运行环境需求。
简述
经20多井次试验研究，研制成功了具备智能 控制的煤层气专用排采系统。
该系统打破了油田用电潜离心泵只适合于大 排量、大沉没度的传统观念，是立足于煤层气开 发理论和特殊环境下的新产品，为我国煤层气高 效开采提供了一项配套技术。
回流控制柜 回流井口
1 系统构成
1.4 配套系统及功能 （2）电压升压稳压装置
为了实现稳定供电，为井 下机组在复杂供电情况下的安 全运行提供保证，研制了一套 电压升压稳压装置。
升压稳压装置由升压变压 器、变频器和滤波器组成，在 电网电压波动或负载冲击时， 均保证稳压输出，无波形失真 。
电压升压稳压装置
变频器
正弦 滤波器电 动 机上位机远程通讯 模块
控制器
信号采集 模块
智能控制系统示意图
1 系统构成
1.2 地面智能控制系统
系统功能
功能
备注
使电机平滑启动，启动的过程都不存在冲击转矩，减少启动 软启动
电流对电机绝缘的损害，降低机械冲击扭矩对机组的破坏。
升压 稳压
由于煤层气电潜泵井动力电缆上的压降比较大，同时电网电 压的波动范围较大。根据现场电源电压情况和井深，对升压变压 器选择合适的档位，同时控制变频器输出电压，以达到升压稳压 的目的。
1 系统构成
1.3 井下压力信号采集系统
温度传 感器
压力传 感器
信号调理
电路
F
多/
路V 单
开转 片
关换 机
信号调理
器
电路
串行通 信接口
电源控 制部分
井下电子式压力计
井下压力温度测试仪原理框图
数字式压力计实物图
在压力计上加装液位开关，在液面低于液位开关时，自动断电停 机；一旦液面高于液位开关，电机可以自动启动。
在控制液面下降时，采用定 设定值 时调节的方式，在固定的时间点， 对当前液面和预期液面作比较、 调整，实现对预期液面的定时追 踪。
变频器
电机转速
控制 器
排水量
液面下降速 度
智能控制原理图
1 系统构成
1.2 地面智能控制系统 由升压变压器、变频器、控制器、正弦滤波器、远程通
讯模块等组成
380V 升压 变压器
沁水樊庄煤层气田煤层具有埋藏浅（450～700m）、 产水量较少（0.3～55 m3/d）的特点，煤层气井主要介 质为含气、含煤粉、煤屑或压裂砂等固体颗粒的煤层水。
在排采上要求以小沉没度、小排量、防气体和固体 颗粒干扰、长期连续稳定的控制为主。
简述
针对常规抽油机排采系统存在难以实现井 底压力平稳控制、容易受气体干扰和卡泵、不 适合斜井和水平井、成本高、设备可控制性差 等技术问题 在2007年开始研制一套煤层气井专用排采设备
针对井下压力监测方 面存在的问题，自主研发 了数字式压力计及配套施 工技术。
性能 适用频率
低端精度高 动力与信号电缆两侧分布 PVC电缆改换铠装电缆
低端精度 稳定性
零点漂移 抗干扰性
模拟式压力 计
工频 分段标定难 保证，1%-
5%/年 难保证
较大 一般
数字式压力计 工频、变频
分段标定易保证 0.5%-1%/年 易保证 较小 好