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煤层气井排采工艺技术

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
煤 层 气 井 排 采 工 艺 技 术 昶 星 公 司 华 北 分 公 司 开 发 处 )  朱 礼 斌   张   涛(华 北 石 油 测 试 公 司 )摘 要   煤 层 气 的 排 采 与 常 规 油 气 的 产 出 机 理 不 同 ,可 以 通 过 调 节 煤 层 水 的 产 出 控 制 煤 层 气 的 产出 ,使 生 产 制 度 合 理 。 简 述 了 煤 层 气 井 排 采 的 工 艺 程 序 和 其 确 定 合 理 工 作 制 度 的 影 响 因 素 。主 题 词   煤 成 气   排 水 采 气   工 程 设 计   生 产 压 差煤 层 气 是 一 种 储 存 于 煤 层 及 其 邻 近 岩 层 中 的 自生 自 储 式 为 主 的 常 规 天 然 气 。 煤 层 气 的 储 集 性 能 及力 学 特 征 与 常 规 储 层 (如 砂 岩 、 碳 酸 盐 岩 ) 有 明 显 的区 别 ,从 而 造 成 开 发 煤 层 气 的 钻 井 、 完 井 、 开 发 等 动态 技 术 的 一 系 列 的 特 殊 性 ,特 别 是 煤 层 气 的 排 采 与其 它 方 式 有 质 的 不 同 ,所 以 在 压 裂 之 前 就 必 须 着 手准 备 安 装 好 排 采 设 备 及 地 面 流 程 等 设 施 。煤 层 气 井 排 采 工 艺 程 序1. 排 采 前 的 准 备 工 作(1)准 备 工 作 : ① 准 备 井 下 气 砂 锚 、 泵 、 抽 油 杆 、光 杆 、 油 管 ,以 及 其 它 的 油 管 短 节 、 变 丝 、 音 标 等 ; ②准 备 适 当 型 号 的 抽 油 机 、 井 口 装 置 、 地 面 管 线 、 阀 门 、分 离 器 、 气 体 及 液 体 的 计 量 仪 表 、 计 量 箱 ; ③ 准 备 容量 合 适 的 污 水 排 放 池 。(2)检 查 工 作 : ① 地 面 管 线 及 井 口 装 置 是 否 密 封无 渗 漏 ; ② 阀 门 是 否 灵 活 可 靠 ,井 口 至 分 离 器 及 计 量仪 表 的 阀 门 是 否 打 开 ; ③ 分 离 器 上 的 各 种 装 置 是 否灵 活 好 用 ; ④ 计 量 仪 表 是 否 完 好 。2. 排 液 降 压在 压 裂 后 ,随 着 泵 的 排 液 ,井 筒 附 近 的 地 层 压 力会 逐 渐 降 低 并 使 气 和 水 向 井 筒 方 向 流 动 ,使 井 筒 附近 的 含 气 饱 和 度 增 高 。 随 着 油 套 环 空 压 力 的 逐 渐 升高 ,井 筒 附 近 气 体 的 浓 度 也 增 大 ,如 果 在 此 时 以 很 高的 日 产 气 量 进 行 投 产 ,气 和 水 就 会 高 速 流 向 井 筒 ,同时 携 带 大 量 的 煤 粉 及 砂 ,从 而 造 成 煤 粉 及 砂 迅 速 堵塞 微 细 裂 缝 ,严 重 降 低 煤 层 裂 缝 的 导 流 能 力 ,影 响 该层 的 产 气 量 及 产 液 量 ;同 时 ,一 部 分 煤 粉 及 砂 进 入 泵筒 ,造 成 煤 粉 及 砂 粒 磨 损 泵 筒 或 卡 泵 ,另 一 部 分 煤 粉及 砂 随 着 液 体 到 达 地 面 ,在 地 面 流 程 中 堆 积 ,堵 塞 管线 或 仪 表 ,造 成 检 泵 和 生 产 停 止 。 因 此 ,必 须 严 格 执行 管 理 规 程 和 作 业 程 序 。 其 作 业 程 序 为 : ① 关 闭 井口 环 空 球 阀 ; ② 开 机 泵 排 地 层 水 ,使 井 筒 液 面 降 低 ;③ 严 密 检 测 泵 的 排 量 。 如 果 产 液 量 迅 速 下 降 ,就 必须 使 用 测 试 仪 器 进 行 示 功 图 的 监 测 ; ④ 严 密 监 测 环空 液 面 的 变 化 。 开 抽 后 ,必 须 定 时 进 行 环 空 液 面 的监 测 ; ⑤ 当 液 面 降 至 泵 的 吸 入 口 或 者 附 近 时 ,打 开 井口 球 阀 ,让 气 的 产 出 速 度 能 够 维 持 井 口 压 力 基 本 稳定 。 从 而 有 力 于 保 持 井 底 流 压 ,以 防 止 气 和 水 产 出时 对 地 层 的 冲 击 ;若 环 空 压 力 下 降 过 快 ,应 迅 速 关 闭球 阀 ; ⑥ 连 续 监 测 环 空 压 力 ,通 过 逐 渐 调 节 井 口 球 阀控 制 产 气 量 ,保 持 环 空 压 力 的 基 本 稳 定 ; ⑦ 继 续 泵排 ,降 低 液 面 。煤 层 气 井 排 采 工 作 制 度在 排 采 初 期 ,由 于 压 裂 液 未 排 完 ,水 量 很 大 ,随着 压 裂 液 的 排 出 ,产 水 量 下 降 。 当 液 面 降 到 解 吸 压力 以 下 后 ,随 着 气 体 的 产 出 ,水 相 渗 透 率 减 少 ,产 水量 下 降 ,泵 的 工 作 制 度 也 需 相 应 调 整 。 另 外 ,由 于 煤层 一 般 较 浅 ,煤 层 的 闭 合 压 力 较 低 及 煤 体 结 构 不 同 ,所 以 合 理 的 工 作 制 度 应 是 保 证 煤 层 不 出 砂 及 煤 粉 的前 提 下 的 最 大 排 量 。 调 整 实 际 上 是 生 产 压 差 的 控制 。常 规 油 气 井 合 理 的 工 作 制 度 是 通 过 系 统 试 井 和2002 年 8 月 油   气   井   测   试 第 11 卷   第 4 期 景 昶 ,男 ,工 程 师 ,1985 年 毕 业 于 河 北 工 业 大 学 地 质 系 ,现 从 事 油 气 及 煤 层 气 测 试 开 发 工 作 。 地 址 :河 南 省 郑 州 市 伏 牛 路 中 石 化 新 星 公司 华 北 分 公 司 开 发 处 ,邮 政 编 码 :450006。本 文 是 国 家 重 点 工 业 性 试 验 项 目 《 六 盘 水 煤 层 气 开 发 利 用 示 范 工 程 》 下 属 的 一 级 专 题 《 六 盘 水 煤 层 气 田 采 气 工 艺 试 验 及 应 用 研 究 》 内 容的 一 部 分 。试 采 资 料 来 确 定 的 ,但 由 于 煤 层 气 与 常 规 油 气 产 出机 理 的 不 同 ,因 而 不 能 把 现 有 的 油 田 试 井 理 论 应 用于 煤 层 气 井 上 。 而 煤 层 气 的 产 出 与 煤 层 水 的 产 出 密切 相 关 ,因 此 ,可 以 用 调 节 煤 层 水 的 产 出 来 控 制 煤 层气 的 产 出 ,使 生 产 制 度 合 理 。 即 用 泵 挂 深 度 、 泵 径 、冲 程 、 冲 次 以 及 抽 汲 时 间 、 套 管 压 力 及 油 嘴 等 来 控 制压 差 。1. 工 作 制 度 建 立 的 原 则在 已 选 好 抽 油 机 的 情 况 下 ,确 定 煤 层 气 井 排 采工 作 制 度 的 指 标 是 :泵 挂 深 度 、 泵 径 、 冲 程 、 冲 次 。 确定 指 标 的 原 则 是 在 满 足 排 液 的 前 提 下 优 先 考 虑 使 用小 泵 径 、 长 冲 程 和 小 冲 次 。 其 优 点 是 :(1)可 充 分 利 用 泵 筒 的 有 效 长 度 ,按 比 例 地 增 加泵 的 排 量 。 在 地 层 供 液 能 力 充 足 的 情 况 下 ,可 降 低液 面 ,提 高 排 液 量 ,不 会 对 设 备 产 生 影 响 ,同 时 使 泵筒 均 匀 磨 损 。(2)可 降 低 单 位 时 间 内 的 冲 程 次 数 ,减 少 振 动 载荷 ,改 善 示 功 图 形 状 ;还 可 减 轻 抽 油 杆 磨 损 ,从 而 延长 其 使 用 寿 命 。(3)由 于 冲 次 减 少 ,使 得 柱 塞 自 上 死 点 到 下 死 点的 时 间 增 加 ,使 煤 层 产 出 的 砂 及 煤 粉 等 有 充 分 时 间沉 降 。(4)上 冲 程 时 柱 塞 运 行 速 度 变 慢 ,有 利 于 增 强气 、 砂 锚 的 防 气 和 防 砂 效 果 ,从 而 减 轻 泵 的 磨 损 ,延长 检 泵 周 期 及 泵 的 使 用 寿 命 。2. 泵 径 的 选 择泵 径 不 同 会 使 抽 油 机 的 悬 点 负 荷 不 同 。 其 泵 径越 大 则 悬 点 载 荷 越 大 ,这 就 意 味 着 可 能 要 使 用 钢 质更 好 或 直 径 更 大 的 抽 油 杆 。 因 此 ,将 可 能 会 使 整 个排 采 系 统 的 成 本 增 加 。3. 冲 程 与 冲 次 的 选 择在 保 证 排 量 的 情 况 下 ,冲 程 尽 可 能 选 择 抽 油 机的 最 大 能 力 ,而 冲 次 选 择 4~ 10 次 / 分 钟 之 间 。4. 生 产 压 差 的 选 择(1)初 选 的 生 产 压 差 ,要 以 不 破 坏 煤 层 的 原 始 状态 ,不 使 煤 层 的 割 理 系 统 受 到 损 害 ,避 免 造 成 煤 层 大量 出 砂 和 煤 粉 以 及 煤 层 的 坍 塌 为 原 则 。(2)使 泵 的 排 液 能 力 与 煤 层 的 供 液 能 力 相 适 应 ,充 分 利 用 地 层 能 量 ,保 证 环 空 液 面 均 匀 缓 慢 下 降 或稳 定 。(3)套 压 的 控 制 :放 大 油 嘴 ,套 压 下 降 ,气 量 上升 ;反 之 ,减 小 油 嘴 ,套 压 上 升 ,生 产 压 差 减 小 。 对 有一 定 产 气 量 的 井 ,油 嘴 在 2~ 6 间 为 好 。 当 套压 降 为 零 时 ,由 于 空 气 密 度 大 于 甲 烷 的 密 度 ,空 气 有可 能 进 入 井 中 ,与 煤 层 接 触 发 生 氧 化 作 用 ,形 成 薄 氧膜 阻 止 气 体 的 解 吸 ,不 利 于 煤 层 气 的 产 出 。 套 压 过高 ,不 利 于 气 体 的 解 吸 。 综 合 考 虑 ,排 液 时 井 口 压 力不 应 低 于 0. 01 . 下 泵 深 度 选 择对 于 煤 层 气 井 ,要 求 液 面 接 近 煤 层 或 降 到 煤 层以 下 ,这 样 生 产 压 差 就 接 近 地 层 压 力 。 在 排 采 初 期 ,基 本 以 排 压 裂 液 为 主 ,产 液 量 较 大 ,因 而 ,泵 挂 不 宜过 深 ,过 深 则 易 造 成 煤 粉 和 砂 卡 泵 ;在 排 采 的 过 程中 ,根 据 实 测 的 动 液 面 确 定 适 当 的 生 产 压 差 ,当 环 空液 面 下 降 逐 渐 相 对 稳 定 的 情 况 下 ,泵 才 能 下 至 煤 层中 部 以 下 30~ 40 m。本 文 收 稿 日 期 :2002 - 07 - 22   编 辑 :刘 振 庆启     事《 油 气 井 测 试 》 已 先 后 加 入 “ 万 方 数 据 — — — 数 字 化 期 刊 群 ” 现 刊 、 过 刊 入 网 系 统 。“ 万 方 数 据 — — — 数 字 化 期 刊 群 ” 是 国 家 “ 九 五 ” 重 点 科 技 攻 关 项 目 ,国 家 科 技 部 组 织 实 施 ,由 中 国科 技 信 息 研 究 所 控 股 的 万 方 数 据 股 份 有 限 公 司 编 辑 制 作 ,是 采 用 具 有 国 际 先 进 水 平 的 支 撑 软 件 和网 络 工 具 ,以 因 特 网 络 为 载 体 ,集 纳 期 刊 全 文 数 据 的 集 成 化 、 网 络 化 、 数 字 化 的 期 刊 文 献 服 务 系 统 。以 刊 为 单 位 上 网 是 “ 数 字 化 期 刊 群 ” 的 基 准 特 色 。 目 前 上 网 期 刊 已 达 2500 种 ,基 本 囊 括 了 中 国科 技 核 心 期 刊 ,成 为 名 副 其 实 的 中 文 期 刊 门 户 。84 油   气   井   测   试 2002 年 8 月 2002 (4) 11 :44~ 46 i ( , of or so as to a of in so 2002 (4) 11 :47~ 48 ) , t is in If a be by of In of as as on of 2002 (4) 11 :49~ 51 on of it is a be as of by is to in 2002 (4) 11 :52~ 55 2 , ff n a of be to to to of 2002 (4) 11 :56~ 59 1 is a in of to as to to to to to to of to of to so as 1 卷   第 4 期 油   气   井   测   试
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