基于煤粉分級(jí)的煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量的定量監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤粉含量的監(jiān)測(cè)方法。一種基于煤粉分級(jí)的煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量的定量監(jiān)測(cè)方法，包括：步驟一，制作煤粉的定量分級(jí)圖；煤粉分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)為色差和顆粒；針對(duì)多口煤層氣井的井口產(chǎn)水進(jìn)行取樣統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)出來(lái)的煤粉濃度，將煤粉含量分為六個(gè)級(jí)別；步驟二，制作煤粉分級(jí)明細(xì)表；步驟三，井場(chǎng)配備25ml試管，煤粉分級(jí)圖以及煤粉分級(jí)明細(xì)表，明礬；每天駐井員工取25ml水樣，根據(jù)煤粉分級(jí)表以及明細(xì)表對(duì)煤粉進(jìn)行顏色、顆粒等描述，然后加入適量明礬，待煤粉沉淀后計(jì)算煤粉含量；步驟四，將每日取得的煤粉數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，做成煤粉變化曲線，根據(jù)煤粉含量及時(shí)調(diào)整工作制度。本發(fā)明的方法可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行、便捷、準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】
基于煤粉分級(jí)的煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量的定量監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及煤粉含量的監(jiān)測(cè)方法，尤其設(shè)及一種煤層氣井產(chǎn)水中的煤粉含量的測(cè) 定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤層氣井的排采過(guò)程中，煤粉是影響井筒中正常運(yùn)行的最大因素，嚴(yán)重是造成卡 累，不但影響排采連續(xù)性，同時(shí)停機(jī)近井地帶煤粉沉淀對(duì)于地層存在污染現(xiàn)象。地層出煤粉 情況也是影響地層滲流通道的主要因素，小煤粉排有利于滲流通道的擴(kuò)張，大煤粉的移動(dòng) 對(duì)于滲流通道起到阻礙的作用。
[0003] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì)懸浮物的測(cè)定重量法KGB 11901-89)或國(guó)家環(huán) 境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)都是采用微孔濾膜來(lái)測(cè)定的，但是由于W上 標(biāo)準(zhǔn)分析方法中沒(méi)有明確說(shuō)明使用何品種微孔濾膜，且市場(chǎng)銷售的微孔濾膜品種又很多很 雜，導(dǎo)致難W實(shí)施。而且，運(yùn)些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法速度慢，無(wú)法滿足需要。
[0004] 煤層氣井間距較大，將測(cè)量煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量日?；容^麻煩。如果采用 比較精密的儀器煤粉濃度測(cè)試儀等，由于價(jià)格高、儀器比較笨重，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)于繁瑣，同時(shí) 消耗的人力財(cái)力過(guò)高，不適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在解決上述缺陷，提供一種基于煤粉分級(jí)的煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量的 定量監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明測(cè)定煤層氣井產(chǎn)水中煤粉的各項(xiàng)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算可W判斷煤粉在井 筒、壓裂通道中的運(yùn)移情況，判斷煤層氣井排采強(qiáng)度是否合適，W便于及時(shí)進(jìn)行工作制度調(diào) 整。本發(fā)明的的方法可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行、便捷、準(zhǔn)確。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，一種基于煤粉分級(jí)的煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量的定量監(jiān)測(cè)方 法，包括下列步驟：
[0007] 步驟一，制作煤粉的定量分級(jí)圖；
[000引煤粉分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)為色差和顆粒;針對(duì)多口煤層氣井的井口產(chǎn)水進(jìn)行取樣統(tǒng)計(jì)，根 據(jù)統(tǒng)計(jì)出來(lái)的煤粉濃度，將煤粉含量分為六個(gè)級(jí)別，清水為一級(jí)，黑色不透明；
[0009]步驟二，制作煤粉分級(jí)明細(xì)表如下：
[0010]
5
[0011] 步驟Ξ，井場(chǎng)配備25ml試管，煤粉分級(jí)圖W及煤粉分級(jí)明細(xì)表，明抓;每天駐井員 工取25ml水樣，根據(jù)煤粉分級(jí)表W及明細(xì)表對(duì)煤粉進(jìn)行顏色、顆粒等描述，然后加入適量明 抓，待煤粉沉淀后計(jì)算煤粉含量；
[0012] 步驟四，將每日取得的煤粉數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，做成煤粉變化曲線，根據(jù)煤粉含量 及時(shí)調(diào)整工作制度。
[0013] 本發(fā)明為了更加方便快捷的顯示每天出水口煤粉含量，而又避免現(xiàn)場(chǎng)人員定性描 述、文字描述過(guò)于模糊導(dǎo)致錯(cuò)誤指令下達(dá)，引入煤粉分級(jí)的方法。改變了 "大量、少許、很多" 等文字描述方法。甚至可W將煤粉的準(zhǔn)確含量進(jìn)行區(qū)間劃分，輸入數(shù)據(jù)，制作成煤粉含量變 化曲線，用來(lái)指導(dǎo)工作制度的調(diào)整。
[0014] 本發(fā)明測(cè)定煤層氣井產(chǎn)水中煤粉的各項(xiàng)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算可W判斷煤粉在井筒、壓 裂通道中的運(yùn)移情況，判斷煤層氣井排采強(qiáng)度是否合適，W便于及時(shí)進(jìn)行工作制度調(diào)整。本 發(fā)明的的方法可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行、便捷、準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是所述煤粉定量分級(jí)圖。
[0016] 圖2是所述光學(xué)放大檢測(cè)煤粉含量的系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] -種基于煤粉分級(jí)的煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量的定量監(jiān)測(cè)方法，包括下列步驟：
[0018] 步驟一，制作煤粉的定量分級(jí)圖如圖1所示，
[0019] 煤粉分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)為色差和顆粒;針對(duì)多口煤層氣井的井口產(chǎn)水進(jìn)行取樣統(tǒng)計(jì)，根 據(jù)統(tǒng)計(jì)出來(lái)的煤粉濃度，將煤粉含量分為六個(gè)級(jí)別，清水為一級(jí)，黑色不透明；
[0020] 步驟二，制作煤粉分級(jí)明細(xì)表如下：
[0021]
[0022] 步驟Ξ，井場(chǎng)配備25ml試管，煤粉分級(jí)圖W及煤粉分級(jí)明細(xì)表，明抓;每天駐井員 工取25ml水樣，根據(jù)煤粉分級(jí)表W及明細(xì)表對(duì)煤粉進(jìn)行顏色、顆粒等描述，然后加入適量明 抓，待煤粉沉淀后計(jì)算煤粉含量；
[0023] 步驟四，將每日取得的煤粉數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，做成煤粉變化曲線，根據(jù)煤粉含量 及時(shí)調(diào)整工作制度。
[0024] 煤粉的定量分級(jí)
[0025] 煤粉分級(jí)的主要因素為色差和顆粒。針對(duì)轄區(qū)多口煤層氣井的井口產(chǎn)水進(jìn)行取樣 統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)出來(lái)的煤粉濃度，將煤粉含量分為6個(gè)級(jí)別（如圖1)，清水為一級(jí)，黑色不透 明（煤粉不能懸浮)定為六級(jí)。
[0026] 球形顆粒在液體中的沉降末速由顆粒在液體中所受的重力、浮力、阻力有關(guān)。當(dāng)顆 粒的沉降速度穩(wěn)定后顆粒所受阻力為重力減去浮力。即：
[0027]
(1)
[00巧]式中：山--顆粒直徑，m;
[00巧]化、P--砂粒及液體的密度，kg/m3;
[0030] g--重力加速度，g.Sm/s2;
[0031] ut一一靜止液體中顆粒沉降速度，m/s;
[0032] Φ一一顆粒移動(dòng)的阻力系數(shù)，無(wú)因次；
[0033] 根據(jù)計(jì)算不同直徑煤粉顆粒在清水中的沉降速度，對(duì)比實(shí)驗(yàn)室得出的數(shù)據(jù)，可W 得出數(shù)據(jù)相對(duì)誤差均在10% W內(nèi)，運(yùn)種計(jì)算方法符合實(shí)際情況。
[0034]
[0035] 根據(jù)流體連續(xù)性方程，當(dāng)煤粉顆粒沉降時(shí)，流體因被置換而上升，因此煤粉沉降的 體積必須和水流上升的體積相等，可得到：
[0036] ι?ρ(1-β)=ιι〇β (2)
[0037] 町
(3)
[0038] 式中Φ--煤粉濃度；
[0039] β一一孔隙率；
[0040] Uo--流體上升速度；
[0041] 化一一煤粉下降速度；
[0042] 當(dāng)煤粉濃度在50% W內(nèi)時(shí)，煤粉濃度仍是影響煤粉顆粒沉降速度的最大因素。
[0043] 根據(jù)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)當(dāng)煤粉濃度在20%時(shí)，將不同直徑煤粉顆粒帶出井筒所需要的日 產(chǎn)水量，如表1。
[0044] 結(jié)合韓城煤層氣排采的特點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)大部分煤層氣井日產(chǎn)水量W及產(chǎn)出煤粉情況， 確定第六級(jí)煤粉等級(jí)的水樣為含20 %濃度的煤粉，且顆粒直徑多數(shù)在0.5mm W上。
[0045] 表 1
[0046]
[0047] 此外由于一級(jí)水樣不含煤粉，二級(jí)水樣含少量煤粉，所W-級(jí)、二級(jí)水樣的煤粉含 量均極低，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。將六級(jí)煤粉水樣用清水稀釋一倍，得出的水樣為四級(jí)，將四級(jí)水 樣稀釋一倍得出Ξ級(jí)水樣，W此方法得出五級(jí)水樣。運(yùn)樣得出的水樣與我們經(jīng)常大量取值 得出的水樣顏色，濃度等均相符。
[0048] 數(shù)字圖像處理測(cè)量煤粉含量
[0049] 光學(xué)放大檢測(cè)煤粉含量的系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)放大鏡和系統(tǒng)軟 件等組成(見圖2)。
[0050] 原理是通過(guò)數(shù)碼相機(jī)采集圖像，在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行預(yù)處理W及二值化處理，然后對(duì) 圖像進(jìn)行分析，自動(dòng)檢測(cè)出圖像顆粒的數(shù)量、粒徑、體積等重要指標(biāo)，同時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)圖形進(jìn)行 對(duì)比，得出每個(gè)顆粒的實(shí)際參數(shù)指標(biāo)。
[0051] 通過(guò)圖像處理測(cè)試各個(gè)煤粉等級(jí)的煤粉含量、粒徑等指標(biāo)，將煤粉各個(gè)級(jí)別進(jìn)行 數(shù)據(jù)化處理。運(yùn)種方法對(duì)于軟件W及硬件的要求過(guò)高，不適用于現(xiàn)場(chǎng)日常數(shù)據(jù)采集。
[0052] 蒸饋法驗(yàn)證煤粉含量
[0053] 為了試驗(yàn)更準(zhǔn)確的測(cè)量煤粉含量的多少，將水樣放入燒杯進(jìn)行蒸饋，通過(guò)測(cè)量干 燥燒杯與蒸饋后燒杯質(zhì)量，計(jì)算出同等水樣的煤粉質(zhì)量。對(duì)比不同水樣的煤粉含量曲線與 蒸饋煤粉的質(zhì)量曲線，根據(jù)煤粉密度，計(jì)算煤粉含量?？蒞知道光學(xué)圖像處理方法測(cè)得的煤 粉含量與蒸饋法測(cè)得的數(shù)據(jù)一致。但是運(yùn)種方法得到的煤粉顆粒膠結(jié)在一起，無(wú)法看清。
[0054] 實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證煤粉含量
[0055] 實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量各個(gè)煤粉等級(jí)的煤粉含量的原理是通過(guò)在水中加注明抓，將同等體 積的排采水進(jìn)行沉淀，通過(guò)測(cè)量煤粉的體積來(lái)計(jì)算煤粉的含量。統(tǒng)計(jì)煤粉顆粒大小、含量等 數(shù)據(jù)。但是收到明抓W及水中測(cè)量的影響，測(cè)出來(lái)的煤粉含量較實(shí)際值偏大一些，但是煤粉 含量的曲線變化規(guī)律與W上兩種方法所得一致。
[0056] 煤粉分級(jí)明細(xì)表
[0057] Ξ種測(cè)試方法各有優(yōu)劣，但是變化規(guī)律一致。通過(guò)對(duì)比Ξ種方法的煤粉含量測(cè)試， 可W看出，六個(gè)等級(jí)的煤粉含量、顆粒等數(shù)據(jù)比例變化一致，借鑒于PH值的測(cè)量方法，將運(yùn) 六個(gè)等級(jí)的煤粉含量顏色進(jìn)行標(biāo)定，可W根據(jù)實(shí)際取樣的水樣進(jìn)行煤粉讀取。根據(jù)運(yùn)兩種 方法將煤粉六個(gè)分級(jí)進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，得出煤粉分級(jí)明細(xì)表。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于煤粉分級(jí)的煤層氣井產(chǎn)水中煤粉含量的定量監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，它包 括下列步驟： 步驟一，制作煤粉的定量分級(jí)圖； 煤粉分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)為色差和顆粒;針對(duì)多口煤層氣井的井口產(chǎn)水進(jìn)行取樣統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng) 計(jì)出來(lái)的煤粉濃度，將煤粉含量分為六個(gè)級(jí)別，清水為一級(jí)，六級(jí)黑色不透明； 步驟二，制作煤粉分級(jí)明細(xì)表如下：步驟Ξ，井場(chǎng)配備25ml試管，煤粉分級(jí)圖W及煤粉分級(jí)明細(xì)表，明抓;每天駐井員工取 25ml水樣，根據(jù)煤粉分級(jí)表W及明細(xì)表對(duì)煤粉進(jìn)行顏色、顆粒等描述，然后加入適量明抓， 待煤粉沉淀后計(jì)算煤粉含量； 步驟四，將每日取得的煤粉數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，做成煤粉變化曲線，根據(jù)煤粉含量及時(shí) 調(diào)整工作制度。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK105971593SQ201610404550
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】王新峰, 魏少華, 張娟, 周博, 劉春輝, 李海礦, 候召, 王昊鵬
【申請(qǐng)人】北京貞成華億能源技術(shù)有限公司