煤层气排采模型分析及其应用方法

摘要

煤层气是一种高热值的清洁能源，也是国家的战略资源。目前我国煤层气的排采以人工排采为主，数据采集频率低，达不到实时性、精细化的控制要求。研究适用于煤层气井的自动排采技术，完善自动排采控制方法，不仅能够有效地降低人工成本、劳动力强度和工作风险，还能提高煤层气井的产量。本文设计了一套煤层气自动化排采远程控制系统，实现了对煤层气排采的自动化控制和排采设备的远程监控。
　　本文首先对煤层气排采模型进行分析，了解了排采动态参数之间的关系，然后提出了相应的控制方法和自动排采流程，为控制系统的设计提供了理论依据。然后通过对系统的功能需求分析，提出了系统的整体方案，并选定了基于RS-485的仪表通信方案、基于液晶屏和触摸屏的人机交互方案、基于运营商网络的无线传输方案。依据选定的方案，完成了控制系统的硬件和软件设计，以及对服务器架构和网页端界面的设计。最后针对煤层气井场网络状况不好的问题，设计了一套无线中继系统，该系统采用433MHz频段自组网的方式，将数据发送到网络状况好的地区，再发送至远程服务器，有效地解决了数据无法远程传输的问题。
　　本文设计的远程控制系统已在山西多个煤层气井场运行测试，运行结果表明:系统实现了对排采仪表数据的远程实时监测，并能对排采设备进行远程控制，自动排采程序也达到了预期的效果。本文设计的无线中继系统也已投入运行测试，系统运行正常，数据传输稳定，达到了预期的效果。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与研究意义

1．2 国内外煤层气排采技术的研究现状

1．2．1 国外煤层气排采技术研究现状

1．2．2 国内煤层气排采技术研究现状

1．3 本文研究的主要内容及工作安排

2．1 煤层气排采生产过程

2．2 煤层气排采过程中的参数分析

2．2．1 套压和动液面深度的关系

2．2．2 套压和产气量的关系

2．2．3 井底压力和产气量的关系

2．3 煤层气排采控制阶段的划分

2．3．1 排水阶段

2．3．2 憋压控压阶段

2．3．3 初始产气阶段

2．3．4 稳定产气阶段

2．4 自动排采控制方法的研究

2．5 本章小结

第三章 煤层气排采远程控制系统的整体方案设计

3．1 排采系统的功能需求分析

3．2 仪表通信方案的选定

3．3 人机交互方案的选定

3．4 无线传输方案的选定

3．5 本章小结

第四章 煤层气排采远程控制系统设计

4．2 远程控制终端的硬件设计

4．2．1 主控制芯片的选型和最小系统

4．2．2 仪表通信模块设计

4．2．3 CAN通信模块设计

4．2．4 系统参数存储模块设计

4．2．5 液晶显示模块设计

4．2．6 无线通信模块设计

4．2．7 系统抗干扰设计

4．3 远程控制终端的软件设计

4．3．1 仪表通信程序设计

4．3．2 CAN总线通信程序设计

4．3．3 参数存储程序设计

4．3．4 液晶屏显示界面设计

4．3．5 服务器通信程序设计

4．4 远程监控中心服务器设计

4．4．1 远程服务器端软件结构设计

4．4．2 网页端的界面设计

4．5 远程控制系统的运行测试

4．6 无线中继解决方案

4．6．1 无线中继系统的整体结构

4．6．2 无线中继系统的硬件设计

4．6．3 无线中继系统的软件设计

4．7 本章小结

5．1 自动排采程序设计

5．2 自动排采程序的验证

5．3 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢