煤层气井动液面作为制定合理排采工艺制度的依据,对完善和改进煤层气井生产开发基于重要的作用。随着煤层气开发进程的日益加快,对煤层气井动液面监测精度和稳定性提出了更高的要求。因此,研究基于次声波的煤层气井动液面监测系统具有重要的意义。课题根据煤层气井排采生产工艺,分析煤层气井动液面监测的现状与特点,研究次声波在动液面监测上的应用,结合动液面监测方法与原理分析,确定煤层气井动液面监测系统的需求,提出基于次声波的煤层气井动液面监测系统架构,通过井口监测装置和上位机两部分完成监测系统的搭建,实现动液面的高精度和稳定监测。硬件设计与实现,进行井口监测ARM控制器电路设计和上位机选型。设计了井口监测ARM微处理器及外围电路、存储电路、供电电路、测量次声波产生电路、信号采集电路、数据传输电路和人机交互电路,实现测量次声波的产生、信号采集处理、通信数据传输和数据本地存储等功能;完成了上位监控计算机和数据库服务器的选型与实现。软件开发,通过Keil MDK开发环境开发了测量次声波产生子程序、信号采集子程序、数据存储子程序和GPRS传输子程序,用于动液面数据的采集、传输和存储;选用Qt Creator开发环境实现系统上位机软件的开发,包括动液面高度计算子程序、回波曲线显示子程序等,利用My SQL数据库管理软件实现动液面数据存储,完成动液面数据接收、计算、存储及显示功能。基于次声波的煤层气井动液面监测系统经实际应用表明,实现了煤层气井动液面的实时监测、数据采集、无线传输、本地存储和结果显示等功能,对比井下压力计计算数据,动液面监测误差不大于1%,满足煤层气井开发需求,对提高煤层气井动液面监测精度和监测稳定性,完善和改进煤层气开发工艺,具有较高的应用价值。