一种煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法与流程

本发明涉及到甲烷流失量测量技术领域，特别涉及一种煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法。

背景技术：

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，俗称“瓦斯气”，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。作为煤层气中的主要成分，甲烷被认为是一种清洁低碳的过渡性能源，其重要原因就是甲烷充分燃烧所产生的co2比其他化石能源要少。但是甲烷也是大气中第二大温室气体成分，对全球历史升温作用仅次于co2。甲烷埋藏于地下几百米至2千米的煤层中，常伴生大量煤层水。甲烷通过采气管到达地面的过程中，煤层水常堵塞管道进气孔，导致甲烷气无法到达地面，因此需利用设备通过采气管外面的套管，将地下煤层水提升至地表并排出，以保证采气管道通畅。在排水过程中，套管中的甲烷气伴随煤层水一同排出，造成甲烷有组织排放。甲烷排放过程将伴随煤层气生产全过程，排水量的多少是排采人员收集的一项重要参数，在排采过程中需要对水中的杂质进行去除，以便于提高水量计量精度。现有的杂质去除装置在使用一段时间之后，需要把过滤网结构从过滤箱内侧抽出，以便于对过滤的杂质进行去除，操作较为麻烦，同时过滤杂质多堆积于同一个过滤网的一侧，易造成杂质堆积过多，影响水量测量的效果，另外水内含有气体，易造成测量精度误差较大，且在传统排水的过程中，由于内部水压过大，导致水将出气口封闭，使气体无法排出。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供通过外套管和内套管分层，使水和气体分开输送，提高分离效率，增加收集速度，过滤网有效将砂石进行过滤，避免管内堵塞，且双重过滤针对不同存的颗粒进行过滤，改变内套管内的压力，从而使水流集中进入到内套管内，防止堵塞气流出口，保证气体上升通畅，提高甲烷收集效率，充分增加抽放气体，减少气体浪费，节省费用，节省了资源，保护了环境，通过流量与压力进行换算，得到煤层气中水溶状甲烷的浓度的数据，有效的对煤层气中水溶状甲烷流失量进行检测，便于提出数据后期进行研究的一种煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置，包括安装套管，所述安装套管的下方连接外套管，安装套管和外套管的内部包覆内套管，所述安装套管的上方设置支撑杆，支撑杆的上方安装支撑台板，支撑台板的上方安装收集分析装置，支撑台板的下方连接抽水组件，所述外套管内设置抽气组件。

进一步地，外套管的下方设置三圈射孔，内套管的长度短于外套管，内套管的下方与外套管互通。

进一步地，抽水组件包括抽水泵、抽水管、抽水口、过滤组件、水压流量检测组件和调压组件，抽水泵的下方连接抽水管，抽水管的下方连接抽水口，抽水口内部安装过滤组件，抽水管的外侧套接调压组件，抽水管的内部设置水压流量检测组件。

进一步地，过滤组件包括安装环、过滤网a和过滤网b，安装环设置两组，两组安装环内分别设置过滤网a和过滤网b，过滤网b设置在过滤网a的下方，过滤网b的过滤网径大于过滤网a。

进一步地，水压流量检测组件包括检测探头、安装座和信号传输器，检测探头固定在安装座上，安装座内设置信号传输器。

进一步地，调压组件包括调压电机、丝杆、上压板、导压连接杆、下压板和活塞套，调压电机的下方的输出轴上安装丝杆，丝杆上套接有上压板和下压板，上压板和下压板之间由多个导压连接杆连接，下压板的外侧面上套覆活塞套。

进一步地，抽气组件包括输气管、连接管、内置管槽、进气口和流量计算组件，输气管设置在内置管槽的上方，输气管的上端贯穿安装套管外接层与连接管连接，连接管的一端与收集管道连接，内置管槽的下方设置进气口，进气口内设置流量计算组件，流量计算组件包括流量计、压力测量器和信号处理器，流量计固定在进气口内壁上，压力测量器设置在流量计的侧端，压力测量器和流量计分别通过信号处理器与收集分析装置无线连接。

进一步地，收集分析装置包括主控电路单元、收集分析单元、信号接收单元、储存单元、对比反馈单元和显示器，主控电路单元分别与收集分析单元、储存单元和对比反馈单元电连接，收集分析单元与对比反馈单元电连接，对比反馈单元与储存单元电连接，收集分析单元与信号接收单元电连接，信号接收单元用于接收信号传输器和信号处理器传输的信号。

本发明提供另一种技术方案：一种煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置的实施方法，包括如下步骤：

步骤一：煤层气中水溶状甲烷和水通过射孔进入外套管内，水通过抽水组件抽走，将水抽到内套管内，由过滤组件对水进行过滤；

步骤二：煤层气中水溶状甲烷通过外套管向上移动，由抽气组件对煤层气中水溶状甲烷进行收集，煤层气中水溶状甲烷通过进气口进入到内置管槽内，由多个输气管进行输出存储；

步骤三：在收集时，流量计算组件对煤层气中水溶状甲烷进行计量，从而能够知道煤层气中水溶状甲烷存量，压力测量器检测内部压力，通过流量与压力进行换算，大致得到煤层气中水溶状甲烷的浓度；

步骤四：水与煤层气中水溶状甲烷的计量数据传输到收集分析装置内进行分析，的到最终的测量结果，进行储存和显示。

进一步地，针对步骤一，通过调压组件改变内套管内的压力，从而使水流集中进入到内套管内，防止堵塞气流出口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提出的煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，抽水管的内部设置水压流量检测组件，煤层气中水溶状甲烷和水通过射孔进入外套管内，水通过抽水组件抽走，将水抽到内套管内，通过外套管和内套管分层，使水和气体分开输送，提高分离效率，增加收集速度。

2、本发明提出的煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，安装环设置两组，两组安装环内分别设置过滤网a和过滤网b，过滤网b设置在过滤网a的下方，过滤网b的过滤网径大于过滤网a，水通过抽水组件抽走，由过滤组件对水进行过滤，过滤网有效将砂石进行过滤，避免管内堵塞，且双重过滤针对不同存的颗粒进行过滤。

3、本发明提出的煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，调压电机转动，带动丝杆转动，丝杆上的上压板和下压板通过转轴在丝杆上移动，向上的移动时候，增加内部压强，通过调压组件上下移动改变内套管内的压力，从而使水流集中进入到内套管内，防止堵塞气流出口，保证气体上升通畅。

4、本发明提出的煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，压力测量器和流量计分别通过信号处理器与收集分析装置无线连接，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，气体分离由进气口进出入到内置管槽内，内置管槽上方由多个输气管进行输送，提高甲烷收集效率，充分增加抽放气体，减少气体浪费，节省费用，节省了资源，保护了环境，在收集时，流量计算组件对煤层气中水溶状甲烷进行计量，从而能够知道煤层气中水溶状甲烷存量，压力测量器检测内部压力，通过流量与压力进行换算，得到煤层气中水溶状甲烷的浓度的数据。

5、本发明提出的煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，水与煤层气中水溶状甲烷的计量数据传输到收集分析装置内，收集分析单元进行分析，将数据输送到对比反馈单元进行对比，得到最终的测量结果，对比反馈单元反馈给主控电路单元，主控电路单元控制储存单元和显示器进行储存和显示，有效的对煤层气中水溶状甲烷流失量进行检测，便于提出数据后期进行研究。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的安装套管与外套管和内套管连接结构透视图；

图3为本发明的抽水组件结构半剖图；

图4为本发明的抽水泵安装结构示意图；

图5为本发明的抽水组件结构剖面图；

图6为本发明的过滤组件结构示意图；

图7为本发明的调压组件结构示意图；

图8为本发明的水压流量检测组件结构剖面图；

图9为本发明的抽气组件结构半剖图；

图10为本发明的抽气组件结构剖面图；

图11为本发明的收集分析装置连接模块图。

图中：1、安装套管；11、外套管；111、射孔；12、内套管；2、支撑杆；21、支撑台板；3、收集分析装置；31、主控电路单元；32、收集分析单元；33、信号接收单元；34、储存单元；35、对比反馈单元；36、显示器；4、抽水组件；41、抽水泵；42、抽水管；43、抽水口；44、过滤组件；441、安装环；442、过滤网a；443、过滤网b；45、水压流量检测组件；451、检测探头；452、安装座；453、信号传输器；46、调压组件；461、调压电机；462、丝杆；463、上压板；464、导压连接杆；465、下压板；466、活塞套；5、抽气组件；51、输气管；52、连接管；53、内置管槽；54、流量计算组件；541、流量计；542、压力测量器；543、信号处理器；55、进气口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，包括安装套管1，安装套管1的下方连接外套管11，安装套管1和外套管11的内部包覆内套管12，安装套管1的上方设置支撑杆2，支撑杆2的上方安装支撑台板21，支撑台板21的上方安装收集分析装置3，支撑台板21的下方连接抽水组件4，外套管11内设置抽气组件5。

请参阅图2-图5，外套管11的下方设置三圈射孔111，内套管12的长度短于外套管11，内套管12的下方与外套管11互通，抽水组件4包括抽水泵41、抽水管42、抽水口43、过滤组件44、水压流量检测组件45和调压组件46，抽水泵41的下方连接抽水管42，抽水管42的下方连接抽水口43，抽水口43内部安装过滤组件44，抽水管42的外侧套接调压组件46，抽水管42的内部设置水压流量检测组件45，煤层气中水溶状甲烷和水通过射孔111进入外套管11内，水通过抽水组件4抽走，将水抽到内套管12内，通过外套管11和内套管12分层，使水和气体分开输送，提高分离效率，增加收集速度。

请参阅图6，过滤组件44包括安装环441、过滤网a442和过滤网b443，安装环441设置两组，两组安装环441内分别设置过滤网a442和过滤网b443，过滤网b443设置在过滤网a442的下方，过滤网b443的过滤网径大于过滤网a442，水通过抽水组件4抽走，由过滤组件44对水进行过滤，过滤网有效将砂石进行过滤，避免管内堵塞，且双重过滤针对不同存的颗粒进行过滤。

请参阅图7-图8，水压流量检测组件45包括检测探头451、安装座452和信号传输器453，检测探头451固定在安装座452上，安装座452内设置信号传输器453，调压组件46包括调压电机461、丝杆462、上压板463、导压连接杆464、下压板465和活塞套466，调压电机461的下方的输出轴上安装丝杆462，丝杆462上套接有上压板463和下压板465，上压板463和下压板465之间由多个导压连接杆464连接，下压板465的外侧面上套覆活塞套466，调压电机461转动，带动丝杆462转动，丝杆462上的上压板463和下压板465通过转轴在丝杆462上移动，向上的移动时候，增加内部压强，通过调压组件46上下移动改变内套管12内的压力，从而使水流集中进入到内套管12内，防止堵塞气流出口，保证气体上升通畅。

请参阅图9-图10，抽气组件5包括输气管51、连接管52、内置管槽53、进气口55和流量计算组件54，输气管51设置在内置管槽53的上方，输气管51的上端贯穿安装套管1外接层与连接管52连接，连接管52的一端与收集管道连接，内置管槽53的下方设置进气口55，进气口55内设置流量计算组件54，流量计算组件54包括流量计541、压力测量器542和信号处理器543，流量计541固定在进气口55内壁上，压力测量器542设置在流量计541的侧端，压力测量器542和流量计541分别通过信号处理器543与收集分析装置3无线连接，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，气体分离由进气口55进出入到内置管槽53内，内置管槽53上方由多个输气管51进行输送，提高甲烷收集效率，充分增加抽放气体，减少气体浪费，节省费用，节省了资源，保护了环境，在收集时，流量计算组件54对煤层气中水溶状甲烷进行计量，从而能够知道煤层气中水溶状甲烷存量，压力测量器542检测内部压力，通过流量与压力进行换算，得到煤层气中水溶状甲烷的浓度的数据。

请参阅图11，收集分析装置3包括主控电路单元31、收集分析单元32、信号接收单元33、储存单元34、对比反馈单元35和显示器36，主控电路单元31分别与收集分析单元32、储存单元34和对比反馈单元35电连接，收集分析单元32与对比反馈单元35电连接，对比反馈单元35与储存单元34电连接，收集分析单元32与信号接收单元33电连接，信号接收单元33用于接收信号传输器453和信号处理器543传输的信号，水与煤层气中水溶状甲烷的计量数据传输到收集分析装置3内，收集分析单元32进行分析，将数据输送到对比反馈单元35进行对比，得到最终的测量结果，对比反馈单元35反馈给主控电路单元31，主控电路单元31控制储存单元34和显示器36进行储存和显示，有效的对煤层气中水溶状甲烷流失量进行检测，便于提出数据后期进行研究。

为了更好的展现煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置的过程，本实施例提出一种煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置的实施方法，包括如下步骤：

步骤一：煤层气中水溶状甲烷和水通过射孔111进入外套管11内，水通过抽水组件4抽走，将水抽到内套管12内，由过滤组件44对水进行过滤；

步骤二：煤层气中水溶状甲烷通过外套管11向上移动，由抽气组件5对煤层气中水溶状甲烷进行收集，煤层气中水溶状甲烷通过进气口55进入到内置管槽53内，由多个输气管51进行输出存储；

步骤三：在收集时，流量计算组件54对煤层气中水溶状甲烷进行计量，从而能够知道煤层气中水溶状甲烷存量，压力测量器542检测内部压力，通过流量与压力进行换算，大致得到煤层气中水溶状甲烷的浓度；

步骤四：水与煤层气中水溶状甲烷的计量数据传输到收集分析装置3内进行分析，的到最终的测量结果，进行储存和显示。

针对步骤一，通过调压组件46改变内套管12内的压力，从而使水流集中进入到内套管12内，防止堵塞气流出口。

综上所述，本发明提出的煤层气中水溶状甲烷流失量测量装置及其实施方法，抽水管42的内部设置水压流量检测组件45，煤层气中水溶状甲烷和水通过射孔111进入外套管11内，水通过抽水组件4抽走，将水抽到内套管12内，通过外套管11和内套管12分层，使水和气体分开输送，提高分离效率，增加收集速度，安装环441设置两组，两组安装环441内分别设置过滤网a442和过滤网b443，过滤网b443设置在过滤网a442的下方，过滤网b443的过滤网径大于过滤网a442，水通过抽水组件4抽走，由过滤组件44对水进行过滤，过滤网有效将砂石进行过滤，避免管内堵塞，且双重过滤针对不同存的颗粒进行过滤，调压电机461转动，带动丝杆462转动，丝杆462上的上压板463和下压板465通过转轴在丝杆462上移动，向上的移动时候，增加内部压强，通过调压组件46上下移动改变内套管12内的压力，从而使水流集中进入到内套管12内，防止堵塞气流出口，保证气体上升通畅，压力测量器542和流量计541分别通过信号处理器543与收集分析装置3无线连接，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，气体分离由进气口55进出入到内置管槽53内，内置管槽53上方由多个输气管51进行输送，提高甲烷收集效率，充分增加抽放气体，减少气体浪费，节省费用，节省了资源，保护了环境，在收集时，流量计算组件54对煤层气中水溶状甲烷进行计量，从而能够知道煤层气中水溶状甲烷存量，压力测量器542检测内部压力，通过流量与压力进行换算，得到煤层气中水溶状甲烷的浓度的数据，水与煤层气中水溶状甲烷的计量数据传输到收集分析装置3内，收集分析单元32进行分析，将数据输送到对比反馈单元35进行对比，得到最终的测量结果，对比反馈单元35反馈给主控电路单元31，主控电路单元31控制储存单元34和显示器36进行储存和显示，有效的对煤层气中水溶状甲烷流失量进行检测，便于提出数据后期进行研究。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。