專利名稱：煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采油工程采氣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動監(jiān)測煤層氣無壓井液面深度的裝置。
背景技術(shù)：
在煤層氣井開采初期，需要根據(jù)井下水位的變化及時調(diào)整煤層氣井工作參數(shù)，因此需要對煤層氣井下液面進行監(jiān)測。在煤層氣開采初期，井口敞開與外部大氣相通，井內(nèi)氣體壓力為零的煤層氣井被稱為無壓并。對無壓井進行井下液面監(jiān)測，大多通過人工制造聲波，由儀器傳感接收反射聲波，再通過產(chǎn)生的聲波計算液面深度?，F(xiàn)有液面監(jiān)測裝置中常采用油田用的子彈槍或者氮氣瓶，通過人工擊發(fā)火藥聲彈或釋放部分氮氣產(chǎn)生聲波。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題現(xiàn)有液面監(jiān)測裝置存在成本高、運輸保管不方便及存在安全隱患的缺陷，由于煤層氣新開井大多交通不便，井場條件有限，現(xiàn)有技術(shù)還會消耗大量人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，所述裝置將煤層氣井套管內(nèi)的氣體變換后產(chǎn)生次聲波，利用次聲波計算井下液面深度，無需使用子彈槍或氮氣瓶，因而所述液面監(jiān)測裝置體積小、便于攜帶、使用方便、成本低、易于維護、操作安全并且使用過程中節(jié)省人力物力。為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是—種煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，包括發(fā)聲裝置和信號采集與執(zhí)行裝置所述發(fā)聲裝置包括電源和微型壓縮機，所述電源與所述微型壓縮機連接，所述微型壓縮機設(shè)有出氣口和采氣口 ；所述信號采集與執(zhí)行裝置包括端板，所述端板上設(shè)有微音器和控制系統(tǒng)，所述微音器的輸出端與所述控制系統(tǒng)的輸入端連接，所述控制系統(tǒng)的輸入端還與儲氣室壓力傳感器連接，所述控制系統(tǒng)的輸出端與排氣電磁閥以及所述電源連接， 所述排氣電磁閥的一端與所述端板連接，并且與所述微音器位于所述端板的兩側(cè)，所述排氣電磁閥的另一端與儲氣室連通，所述儲氣室與所述儲氣室壓力傳感器連接，所述儲氣室設(shè)有進氣口，所述進氣口與所述出氣口連接。所述發(fā)聲裝置還包括機箱，所述電源與所述微型壓縮機位于所述機箱內(nèi)，所述出氣口與所述采氣口均設(shè)在所述機箱上。所述機箱上設(shè)有控制信號插頭，所述電源通過所述控制信號插頭與所述控制系統(tǒng)輸出端連接。所述電源為充電電池。所述機箱上設(shè)有充電插座，所述充電插座與所述充電電池連接。所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括殼體，所述端板位于所述殼體的一端，所述儲氣室位于所述殼體的另一端，所述微音器位于所述殼體外。所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括采氣電磁閥，所述采氣電磁閥的一端與所述端板連接，所述采氣電磁閥的另一端設(shè)有采氣接口，所述采氣接口與所述采氣口連接，所述采氣電磁閥位于所述殼體內(nèi)，所述采氣接口穿過所述殼體，所述采氣電磁閥與所述控制系統(tǒng)的輸出端連接。所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括井內(nèi)壓力傳感器，所述井內(nèi)壓力傳感器與所述端板連接并且與所述控制系統(tǒng)的輸入端連接。所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括井口連接接口，所述井口連接接口與所述端板連接，所述井口連接接口位于所述殼體外。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是通過微型壓縮機將煤層氣井套管內(nèi)的氣體變換后產(chǎn)生次聲波，利用次聲波計算井下液面深度，無需使用子彈槍或氮氣瓶， 大大減小了液面監(jiān)測裝置的體積，使所述液面監(jiān)測裝置便于攜帶、使用方便、成本低、易于維護、操作安全并且節(jié)省人力物力。


圖1是本發(fā)明實施例中提供的發(fā)聲裝置示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中提供的信號采集與執(zhí)行裝置示意圖。圖中1、井口連接接口，2、微音器，3、端板，4、控制系統(tǒng)，5、第一連接件，6、排氣電磁閥， 7、采氣電磁閥，8、第二連接件，9、儲氣室壓力傳感器，10、儲氣室；11、采氣接口，12、第三連接件，13、井內(nèi)壓力傳感器，14、進氣口，15、殼體，16、機箱，17、控制信號插頭，18、充電插座，19、電源，20、采氣口；21、出氣口，22、微型壓縮機，23、發(fā)聲裝置，24、信號采集與執(zhí)行裝置。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。實施例1參照圖1和圖2，本實施例提供了一種煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，包括發(fā)聲裝置 23和信號采集與執(zhí)行裝置M 發(fā)聲裝置23包括電源19和微型壓縮機22，電源19與微型壓縮機22連接，向微型壓縮機22供電，微型壓縮機22設(shè)有采氣口 21和出氣口 20，分別用于抽取氣體和排放氣體。 本實施例中采氣口 20與高壓導(dǎo)管連接，所述高壓導(dǎo)管下放至井下，微型壓縮機22通過所述高壓導(dǎo)管抽取井下氣體，這只是本發(fā)明實施例抽取氣體的一種方式，并不用于限制本發(fā)明。信號采集與執(zhí)行裝置M包括端板3、微音器2、控制系統(tǒng)4、排氣電磁閥6、儲氣室壓力傳感器9以及儲氣室10。微音器2和控制系統(tǒng)4設(shè)在端板3上，微音器2的輸出端與控制系統(tǒng)4的輸入端連接，控制系統(tǒng)4的輸入端還與儲氣室壓力傳感器9連接，控制系統(tǒng)4 的輸出端與排氣電磁閥6以及電源19連接，排氣電磁閥6的一端通過第一連接件5與端板 3連接，并且第一連接件5穿過端板3，排氣電磁閥6與微音器2位于端板3的兩側(cè)，排氣電磁閥6的另一端通過第二連接件8與儲氣室10連接并與儲氣室10連通，儲氣室壓力傳感器9與儲氣室10連接，儲氣室10設(shè)有進氣口 14，進氣口 14通過高壓導(dǎo)管與出氣口 21連接。工作時，將發(fā)聲裝置23和信號采集與執(zhí)行裝置M —同放置在井口，端板3設(shè)有微音器2的一端朝向井下放置，控制系統(tǒng)4控制電源19開啟，電源19開啟后啟動微型壓縮機 22，通過采氣口 20抽取井下套管內(nèi)的氣體，壓縮后通過出氣口 21向儲氣室10充氣，氣體經(jīng)出氣口 21、所述高壓導(dǎo)管、進氣口 14不斷進入儲氣室10，儲氣室10內(nèi)形成高壓，儲氣室壓力傳感器9隨時監(jiān)測儲氣室10內(nèi)的壓力并將壓力數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)4，當控制系統(tǒng)4監(jiān)測到儲氣室10內(nèi)的壓力達到預(yù)設(shè)壓力值時，控制系統(tǒng)4控制電源19關(guān)閉，并控制排氣電磁閥6開啟，排氣電磁閥6開啟后將儲氣室10內(nèi)的壓縮氣體快速釋放到煤層氣井套管內(nèi)，井口煤層氣井套管內(nèi)的氣體在井口處瞬間發(fā)生壓縮，產(chǎn)生壓縮沖擊波，所述壓縮沖擊波為次聲波，所述次聲波脈沖沿套管環(huán)空向井下傳播，遇到氣液界面產(chǎn)生反射聲波脈沖，微音器2 接收所述反射聲波脈沖并將其轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送給控制系統(tǒng)4，控制系統(tǒng)4根據(jù)所述電信號提供的聲波速度及所述聲波從液面反射回來所用的時間計算出液面深度。本實施例中的預(yù)設(shè)壓力值為10個大氣壓，所述預(yù)設(shè)壓力值可以根據(jù)不同的井況設(shè)置，并不用于限制本發(fā)明。本實施例的控制系統(tǒng)4使用的是16位單片機87C196，控制系統(tǒng)4也可以使用 PLC (Programmable Logic Controller，可編程控制器)等控制裝置，并不用于限制本發(fā)明。本實施例中所采用的微音器2為專利號為200720013187. 4的聲波接收傳感器，本發(fā)明實施例還可以使用其他形式的聲波接收傳感器，本實施例所使用的聲波接收傳感器并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明實施例通過微型壓縮機將煤層氣井套管內(nèi)的氣體壓縮后重新釋放回煤層氣井套管內(nèi)，使井口煤層氣井套管內(nèi)的氣體瞬間發(fā)生壓縮產(chǎn)生次聲波，利用次聲波計算井下液面深度，無需使用子彈槍或氮氣瓶，大大減小了液面監(jiān)測裝置的體積，使所述液面監(jiān)測裝置便于攜帶、使用方便、成本低、易于維護、操作安全并且節(jié)省人力物力。實施例2本實施例以實施例1為基礎(chǔ)，與實施例1的區(qū)別在于參照圖1，本實施例提供的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，發(fā)聲裝置23還包括機箱 16，電源19與微型壓縮機22放置在機箱16內(nèi)，出氣口 21與采氣口 20均設(shè)在機箱16上， 從而方便與高壓導(dǎo)管連接。機箱16的設(shè)置方便了發(fā)聲裝置23的攜帶與運輸，同時機箱16對內(nèi)部的電源19 及微型壓縮機22能起到很好的保護作用。機箱16上設(shè)有控制信號插頭17，控制信號插頭17與電源19連接，控制信號插頭 17與控制系統(tǒng)4輸出端的連接線連接，從而實現(xiàn)了電源19與控制系統(tǒng)4的輸出端連接?？刂菩盘柌孱^17的設(shè)置可以方便發(fā)聲裝置23與信號采集與執(zhí)行裝置M的連接和拆卸，使用時將控制系統(tǒng)4輸出端的連接線插入控制信號插頭17，不使用時將所述連接線拔下，方便分別攜帶和運輸發(fā)聲裝置23和信號采集與執(zhí)行裝置M。為了滿足電源19能夠長時間支持工作，本發(fā)明實施例所使用的電源19為充電電池。機箱16上設(shè)有充電插座18，充電插座18與所述充電電池連接，方便給所述充電電池充電。參照圖2，本發(fā)明實施例的信號采集與執(zhí)行裝置M還包括殼體15，端板3位于殼體15的一端，儲氣室10位于殼體15的另一端，端板3、殼體15以及儲氣室10形成一個空腔，排氣電磁閥6及儲氣室壓力傳感器9均位于所述空腔內(nèi)，微音器2位于殼體15外。殼體15的設(shè)置方便了的信號采集與執(zhí)行裝置M的攜帶與運輸，同時殼體15對其內(nèi)部的構(gòu)件能起到很好的保護作用。實施例3本實施例以實施例2為基礎(chǔ)，與實施例2的區(qū)別在于參照圖1，本實施例提供的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，信號采集與執(zhí)行裝置M 還包括采氣電磁閥7，采氣電磁閥7的一端通過第三連接件12與端板3連接，第三連接件 12穿過端板3，采氣電磁閥7的另一端設(shè)有采氣接口 11，采氣接口 11通過高壓導(dǎo)線與采氣口 20連接，采氣電磁閥7位于殼體15內(nèi)，采氣接口 11穿過殼體15，采氣電磁閥7與控制系統(tǒng)4的輸出端連接。信號采集與執(zhí)行裝置M還包括井內(nèi)壓力傳感器13，井內(nèi)壓力傳感器13與端板3 連接，用于測試煤層氣井套管內(nèi)的壓力，井內(nèi)壓力傳感器13與控制系統(tǒng)4的輸入端連接，能夠向控制系統(tǒng)4傳輸井內(nèi)壓力數(shù)據(jù)。在本實施例中，預(yù)先在控制系統(tǒng)4內(nèi)設(shè)置監(jiān)測時間，例如每半小時測定一次，測定時間可根據(jù)井況設(shè)定，井內(nèi)壓力傳感器13將監(jiān)測到的井內(nèi)壓力傳輸給控制系統(tǒng)4，如果所述井內(nèi)壓力小于設(shè)定值，則控制系統(tǒng)4控制電源19開啟，控制采氣電磁閥7打開，電源19 開啟后啟動微型壓縮機22，井下套管內(nèi)的氣體經(jīng)采氣電磁閥7、采氣接口 11、高壓導(dǎo)管以及采氣口 20進入微型壓縮機22，微型壓縮機22將所述氣體壓縮后，通過出氣口 21向儲氣室 10充氣，后續(xù)步驟與實施例1相同；如果所述井內(nèi)壓力大于或等于設(shè)定值，則所述控制系統(tǒng)4控制采氣電磁閥7及電源19關(guān)閉，停止使用本實施例提供的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，改用現(xiàn)有的有壓井液面監(jiān)測裝置。用現(xiàn)有有壓井液面監(jiān)測裝置測試液面高度時，當壓力低于一臨界值時將無法準確測出液面高度，所述設(shè)定值為一大于或等于所述臨界值的壓力值。本實施例增加了井內(nèi)壓力傳感器13和采氣電磁閥7，控制系統(tǒng)4可以根據(jù)煤層氣井下壓力情況調(diào)整所述煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)，在井下有壓時，控制所述監(jiān)測裝置停止工作，改用有壓井液面監(jiān)測裝置，由于有壓井液面監(jiān)測裝置技術(shù)比較成熟、結(jié)構(gòu)比較簡單，使用起來更加節(jié)省人力、物力以及能源，因而使用本實施例的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置能更好的節(jié)省整個煤層氣井液面監(jiān)測工作的人力、物力以及能源。信號采集與執(zhí)行裝置M還包括井口連接接口 1，井口連接接口 1為空心結(jié)構(gòu)，并與端板3連接，井口連接接口 1位于殼體15外。工作時，將井口連接接口 1通過螺紋連接固定到油井采油樹套管閥門上，方便了信號采集與執(zhí)行裝置M與井口的連接與固定。以上實施例提供的技術(shù)方案中的全部或部分內(nèi)容可以通過軟件編程實現(xiàn)，控制軟件存儲在控制系統(tǒng)4的存儲芯片中，數(shù)據(jù)分析程序存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)例如計算機中的硬盤。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，包括發(fā)聲裝置和信號采集與執(zhí)行裝置所述發(fā)聲裝置包括電源和微型壓縮機，所述電源與所述微型壓縮機連接，所述微型壓縮機設(shè)有出氣口和采氣口；所述信號采集與執(zhí)行裝置包括端板，所述端板上設(shè)有微音器和控制系統(tǒng)，所述微音器的輸出端與所述控制系統(tǒng)的輸入端連接，所述控制系統(tǒng)的輸入端還與儲氣室壓力傳感器連接，所述控制系統(tǒng)的輸出端與排氣電磁閥以及所述電源連接，所述排氣電磁閥的一端與所述端板連接，并且與所述微音器位于所述端板的兩側(cè)，所述排氣電磁閥的另一端與儲氣室連通，所述儲氣室與所述儲氣室壓力傳感器連接，所述儲氣室設(shè)有進氣口，所述進氣口與所述出氣口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置還包括機箱，所述電源與所述微型壓縮機位于所述機箱內(nèi)，所述出氣口與所述采氣口均設(shè)在所述機箱上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述機箱上設(shè)有控制信號插頭，所述電源通過所述控制信號插頭與所述控制系統(tǒng)輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電源為充電電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述機箱上設(shè)有充電插座，所述充電插座與所述充電電池連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括殼體，所述端板位于所述殼體的一端，所述儲氣室位于所述殼體的另一端， 所述微音器位于所述殼體外。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括采氣電磁閥，所述采氣電磁閥的一端與所述端板連接，所述采氣電磁閥的另一端設(shè)有采氣接口，所述采氣接口與所述采氣口連接，所述采氣電磁閥位于所述殼體內(nèi)， 所述采氣接口穿過所述殼體，所述采氣電磁閥與所述控制系統(tǒng)的輸出端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括井內(nèi)壓力傳感器，所述井內(nèi)壓力傳感器與所述端板連接并且與所述控制系統(tǒng)的輸入端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，其特征在于，所述信號采集與執(zhí)行裝置還包括井口連接接口，所述井口連接接口與所述端板連接，所述井口連接接口位于所述殼體外。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤層氣無壓井液面監(jiān)測裝置，屬于采油工程采氣技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括發(fā)聲裝置和信號采集與執(zhí)行裝置所述發(fā)聲裝置包括電源和微型壓縮機，所述電源與所述微型壓縮機連接，所述微型壓縮機設(shè)有出氣口和采氣口。本發(fā)明通過將煤層氣井套管內(nèi)的氣體變換后產(chǎn)生次聲波，利用次聲波測試井下液面深度，設(shè)備體積小、便于攜帶、使用方便、成本低、易于維護、操作安全并且使用過程中節(jié)省人力物力。
文檔編號E21B47/047GK102477863SQ20101056781
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者周俊峰, 岳強, 趙培華, 韓軍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 中石油煤層氣有限責任公司, 沈陽天汕石化儀器新技術(shù)開發(fā)公司