【7A文】樊庄煤层气井专用电潜泵排采系统研究.ppt

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1、煤层气井专用电潜泵排采系统技术StudyonspecialESPdrainagesystemforQinshuiCBMwell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。沁水樊庄煤层气田煤层具有埋藏浅（450～700m）、产水量较少（0.3～55m3/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

2、气体和固体颗粒干扰、长期连续稳定的控制为主。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

3、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。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。已获得国家专利。简述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

4、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1.1举升系统专用潜水离心泵和潜水电机作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7.5KW1系统构成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

5、的排采规律要求下降。在控制液面下降时，采用定时调节的方式，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。1.2智能控制原理变频器液面下降速度电机转速控制器设定值排水量智能控制原理图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智能控制系统示意图升压变压器变频器正弦滤波器电动机控制器380V信号采集模块远程通讯模块上位机1系统构成1.2地面智能控制系统系统功能功能备注软启动使电机平滑启动，启动的过程都不存在冲击转矩，减少启动电

6、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。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

7、控制：通过安装无线数传通讯模块，对电潜泵进行远程启停操作和运行参数的调节。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动力与信号电缆两侧分布PVC电缆改换铠装电缆低端精度高性能模拟式压力计数字式压力计适用频率工频工频、变频低端精度分段标定难保证，1%-5%/年分

8、段标定易保证0.5%-1%/年稳定性难保证易保证零点漂移较大较小抗干扰性一般好电缆PVC、铠装PVC、铠装、光纤温度补偿较好好可靠性一般较好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。1系统构成1.3井下压力信号采集系统多路开关F/V转换器单片机串行通信接口电源控制部分温度传感器信号调理电路压力传感器信号调理电路井下压力温度测试仪原理框图井下电子式压力计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