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随着常规石油天然气的开采深入,储量越来越少.作为非常规能源的煤层气开采,越来越重要,为此中石油成立了煤层气公司,专门负责煤层气的开采工作.煤层气是我国常规天然气资源的战略接替能源.全国新一轮资源评价，煤层气资源量36.8万亿立方米，可采资源量为11.0万亿立方米。而目前国内每年煤层气的开采量仅为10亿立方米,远远低于国外,美国每年煤层气产量超过500亿方.请结合自己工作及煤层气开采特点,谈谈煤层气数字化建设中对自动化设备的要求？需要监控的数据点？
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jijun 发表于 2016/11/11 19:41:14
2楼 回复本楼
1.煤层气井排采的特殊性
煤层气的产出具有解吸、扩散和渗流三种形式，经历了单相水流、不饱和两相流和两相流三个阶段。合理的排采强度时实现此三个阶段的平稳过渡的关键，是确保煤层气井稳产、高产的前提。如果排采强度过大，则会引起速敏和应力敏感，使得储层严重伤害，造成低产；如果排采强度过低，将造成开发成本增加。这就急需一种能够自动控制排采强度的设备，可控制液面（井底压力）匀速下降。
2.由于地形条件的限制和环保部门日益严格的要求，丛式井越来越受到人们的关注。但是，由于煤层气井浅、井身曲率小，常用的有杆泵难以实现长时间排采，修井频繁抽油杆，有关磨损严重杆、杆、管更换频繁。水平分支井不得不施工一口生产井以满足排采需求。3.即是现有的垂直井，也存在井斜严重、全角变化率大的情况，也需要无杆泵排采。
综合上述原因，利用目前常规的抽油机设备越来越受到限制，有时考虑到一次性投资少，勉强使用，会加大维修成本。螺杆泵有一定的长处，比抽油机贵很多，也存在加大维修成本的问题。一是造成排采经济效益低，二是在排采过程频繁的停抽、修井，最易造成储层伤害。煤层气数字化建设适应煤层气井特性的智能排采设备，该设备能够适应斜井和弯曲井排采，智能控制动态参数，充分发挥煤层的产气能力。
煤层气数字化建设中对自动化设备的要求：
1、稳定性要非常好，2、安装方便，3、要节能，4、传感器的控制精度要很高，可以采集正确数据，5、防护等级要很高，可以满足现场的环境要求，6、要有强大的通讯功能，满足无线设备的使用，和数据采集的方便，7、配置无线数据远程传输及监控系统。
井下部分：传感器，变频潜液电机，电机保护器，高效液气分离器，多级离心泵，单流阀，泄液器，机组引线，电缆护罩，潜油电缆，稀释管柱。
要监控的数据点：电压、电流、频率、井下液面、井下温度、井口温度、液体排量、总排液量、产气量、管线阀门开度、平衡阀门开度，有毒气体的浓度监测等。
引用 jijun 2016/11/11 19:41:14 发表于2楼的内容
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hypermill9 发表于 2016/11/11 20:04:33
煤层气井口通常安装的设备有：套压表、气动机、发电机组、单井流量计、燃料流量计、井下压力传感器、水表、动液面测试仪、气液分离装置等。3楼 回复本楼
引用 hypermill9 2016/11/11 20:04:33 发表于3楼的内容
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引用 swy 2016/11/12 12:43:41 发表于4楼的内容
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sweect 发表于 2016/11/13 10:02:44
5楼 回复本楼煤层气，俗称“瓦斯”，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。
煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。地面钻井开采方式，国外已经使用，我国有些煤层透气性较差，地面开采有一定困难，但若积极开发每年至少可采出50亿立方米；由于过去除了供暖外没有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯绝大部分仍然排入大气，花去了费用，浪费了资源，污染了环境。
煤层气数字化建设中对自动化设备的要求：
1、稳定性好，煤气层数字化建设首先要做到的就是安全，稳定。只有在不出事故情况下才能进行生产。
2、自动化程度高，煤层气生产全过程自动化管控，达到全岗位无人值守，全过程自动控制，全方位监视管理，减少用工，减轻劳动强度，降低操作成本，提高经济效益。
3、在监控和通讯技术先进，现在在煤矿油气开采领域，通讯方式有很多种，有：RS485、Modbus （RTU、ASCII和TCP）协议、4100、ZigBee、GPRS、CDMA、3G、UDP、光纤等通讯协议，根据需求选择合适的通讯协议是数字化建设必要的。
4、低污染、低排放。虽然煤气层虽然和石油不同，但和天然气类似，其泄漏造成的污染也不容小视，因此数字煤气层建设之初应该充分考虑到。
5、防爆性强，煤层气作为一种新型能源，其主要成分是甲烷，在煤层中开采不当极易产生爆炸。国内的防爆技术相对落后，在这方面需要大幅提高。
6、节能，煤层气开采一般会在比较偏远的地区，部分地区开采所需电能输送问题可能会比较难处理，因此节能是煤气层数字化建设的基本要求和特点，而且节能也是国家现在大力倡导的。
最重要的监控点：气体的压力、氧气含量和甲烷的浓度
引用 sweect 2016/11/13 10:02:44 发表于5楼的内容
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ababab 发表于 2016/11/13 10:07:19
6楼 回复本楼煤层气数字化设备的特点：
防爆性强，这玩意安全最重要，煤层气就是高浓度的瓦斯吧，会爆炸的，防爆做不好，其他再好都是虚的！！
节能，煤层气井也和煤矿一样，一般都是在野外比较偏辟的地方，而且由于没有动力工作设备，往往不需要建设电力供电线路，所以天然气井数字化建设一般需要使用自供电系统，如太阳能供电系统、燃气发电机等，所以要节能！
安装简单，容易维护，在偏远地区安装维护是很大的难题。
数据传输和监控实现数字化，现在我国矿业开采数据采集大多已实现自动化采集，数据传输方式主要包括无线传输和有线传输，数据监控模式包括站场本地监控和远程调度中心监控等，整个生产、管理已由传统方式向数字化方向发展。目前有些油气田利用移动GPRS网络传输数据、电话线传输数据、微波传输数据，集气站无线电台等多种方式，根据情况选择！
稳定性好
要监控的数据点包括：井下的温度、有毒气体（co、so2等）的浓度、气体中氧气含量的浓度、设备的故障！
引用 ababab 2016/11/13 10:07:19 发表于6楼的内容
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hypermill9 发表于 2016/11/13 10:09:44
7楼 回复本楼煤层气数字化设备的要求,根据我的了解主要有以下几个方面:
1.低成本,高性能:煤层气的开采类似于抽油井,主要通过开采煤层上的水层,来降低压力,使得吸附在煤层的气体能释放出来.但每口单井的产量比常规天然气井要低的多.一般日产气2000方左右,这样如果年产能在5亿方气的煤层气作业区,需要很多700左右口井,这样就需要700多套设备.如果达到美国水平300亿方的话,对数字化设备的需求量是非常巨大的.这就要求低成本,高性能
2.数字化设备要具备多种通信接口: 因为国内的煤层气大多数在偏僻地方.交通和通信都不发达.有的地方没有通信信号,需要自己逐渐网络,这就需要数字化有多种通信接口,以适应不同地理环境通信的要求,比如电台/GPRS/无线网桥等等
3.支持变频控制:
根据煤层气开采的特点,开采前期完全是抽水,尽快的降低煤层压力.所以采用大冲次进行抽汲.到出气时,需要控制出气的产量,保持煤层压力,要缓慢的抽汲.维持煤层压力.而且抽汲的频率和产气的产量有关,所以一般煤层气井口都采用变频控制.
4.具有多种IO接口:煤层气井口开采,采用低成本设备,需要采集产水量,一般采用的是普通水表.脉冲输出.采集井口压力采用的是4~20mA 的表,采集气产量采用的是RS485通信,还需要采集井口的三相电参数.所以需要更多的IO类型.
引用 hypermill9 2016/11/13 10:09:44 发表于7楼的内容
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引用 hebby 2016/11/14 18:41:42 发表于8楼的内容
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引用 martion 2016/11/15 8:35:36 发表于9楼的内容
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hypermill9 发表于 2016/11/16 17:53:52
10楼 回复本楼煤层气数字化设备的要求,根据我的了解主要有以下几个方面: 1.低成本,高性能:煤层气的开采类似于抽油井,主要通过开采煤层上的水层,来降低压力,使得吸附在煤层的气体能释放出来.但每口单井的产量比常规天然气井要低的多.一般日产气2000方左右,这样如果年产能在5亿方气的煤层气作业区,需要很多700左右口井,这样就需要700多套设备.如果达到美国水平300亿方的话,对数字化设备的需求量是非常巨大的.这就要求低成本,高性能 2.数字化设备要具备多种通信接口: 因为国内的煤层气大多数在偏僻地方.交通和通信都不发达.有的地方没有通信信号,需要自己逐渐网络,这就需要数字化有多种通信接口,以适应不同地理环境通信的要求,比如电台/GPRS/无线网桥等等
引用 hypermill9 2016/11/16 17:53:52 发表于10楼的内容
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hypermill9 发表于 2016/11/16 17:54:16
3.支持变频控制: 根据煤层气开采的特点,开采前期完全是抽水,尽快的降低煤层压力.所以采用大冲次进行抽汲.到出气时,需要控制出气的产量,保持煤层压力,要缓慢的抽汲.维持煤层压力.而且抽汲的频率和产气的产量有关,所以一般煤层气井口都采用变频控制. 4.具有多种IO接口:煤层气井口开采,采用低成本设备,需要采集产水量,一般采用的是普通水表.脉冲输出.采集井口压力采用的是4~20mA 的表,采集气产量采用的是RS485通信,还需要采集井口的三相电参数.所以需要更多的IO类型.11楼 回复本楼
引用 hypermill9 2016/11/16 17:54:16 发表于11楼的内容
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