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煤层气井防卡泵多级举升工艺的应用与研究-论文_图文

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煤层 气井 防卡泵 多级 工艺 应用 研究 论文 图文
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第11卷第4期 2014年8月 中国煤层气 0o.4 014 煤层气井防卡泵多级举升工艺的应用与研究 姚 锦 (中石油长城钻探工程有限公司煤层气开发公司,辽宁124010) 摘要:为了解决煤粉卡泵这个煤层气井特有的排采难题,本文对阜新地区煤层气井使用的防卡 泵多级举升工艺进行了介绍。该.且可以达 到提高泵效和稳定排采的目的。 关键词:煤层气井防卡泵 多级举升应用 24010) BM be by n to in BM he of of of BM 据煤层气井排水采气的原理,煤层气井的井 筒结构通常是在套管内下入排采泵,这种设计可使 气、水在井筒中初步分离,还可降低井筒内流体的 上返压力,但在实际排采过程中煤粉卡泵一直是困 扰煤层气井正常排采的一个难题,解决好该问题不 但能确保煤层气井稳定、持续的排采,而且对延长 检泵周期、降低作业成本,实现低成本开发煤层气 有着重要意义。 1 阜新地区煤层气井排采技术简介 长城钻探工程公司煤层气开发公司自2006年 作者简介姚锦,男,长期从事煤层气开发方面的科研和生产工作。 在阜新地区开发煤层气以来,先后共有34口煤层 未采区井进行过排水产气。排采用的油管基本采用 油杆根据冲次和产液量的情 况采用3/4 +3/4 和7/8 两种杆组合方式。在排采 泵方面,现场曾试用过多种抽油泵进行过试验排 采,对低产水量或后期产水量较小的井(一般日 产水量小于5m ),选用小泵径、低冲次的工作制 度,如:采用638 产液量大、供液能力强的井,前期考虑以排水为 主,选择产量大的泵来加快排水速度,如:潜油电 泵、670含煤泥、煤焦油和煤粉较多 16 中国煤层气 第4期 的井采用抗卡能力强的泵进行排采,如:防砂泵、 螺杆泵、强闭泵、旋转柱塞防砂泵或无底阀组合泵 等。在试用的各类泵型中防煤粉卡泵效果最好的是 螺杆泵,但其受到井内液面高度、油管偏磨严重和 成本等问题的影响不适宜大范围推广,在试用的其 它泵型中虽然有些泵型对防煤粉卡泵有一定的作 用,但是针对出煤粉或煤泥特别严重的井还是不能 很好的解决煤粉卡泵的难题,成了一直困扰煤层气 排采的一个工艺难题。 经过这几年现场实际的探索和研究,本着低成 本开发和高效、实用的原则,创新研制使用了防卡 泵多级举升工艺,有效的解决了煤粉卡泵这个煤层 气井特有的作业难题,目前已在阜新地区推广使 用,取得了非常好的使用效果。 2 排采过程中出煤粉的机理及煤粉卡泵危害 2.1 排采过程中出煤粉的机理 煤层气存在于煤的双孔隙系统中,煤的双孔隙 系统为基质孔隙和裂缝孔隙。基质孔隙由孔隙大小 来反映,是煤层气运移的通道;裂缝孔隙又称为割 理,其不仅是储气空间,同时它又可使基质孔隙连 通。排采引起煤层有效应力增加,将导致煤岩基质 破裂,产生大量煤粉。随着煤层气的采动,有效应 力(煤基质外力)增大,裂隙宽度减小,煤基质 在有效应力作用下产生挤压破坏,产生煤粉;伴随 流体压力降低,煤层气解吸,煤基质发生收缩,产 生煤基质内力,裂隙宽度增大,解吸气体携带煤粉 通过裂隙系统进入井筒后一部分煤粉经排采泵吸 入、提升至地表通过井口水管线排放,另一部分煤 粉沉降至直井井底口袋。 2.2煤粉卡泵的危害 煤储藏的特点决定了控制排采井底压力和煤粉 举升工艺十分重要,在应用防卡泵多级举升工艺之 前因煤粉卡泵造成的检泵作业大约占到了阜新地区 检泵作业总量的75%,频繁的因煤粉卡泵作业主 要有以下危害: ①缩短检泵周期,增加作业成本和排采成本。 ②不能使煤层气井保持稳定、持续的排采,不 利于降压解析。 ③部分出煤粉严重的井导致排水长期中断,造 成煤层堵塞气量下降。 ④煤粉卡泵停抽后仍外输产气量使产出的煤粉 或压裂砂沉降在井筒内,导致捞砂困难,严重的甚 至可以造成原井管柱砂卡事故。 3 防卡泵多级举升工艺简介 3.1工艺简介 针对煤粉卡泵这个煤层气井特有的作业难题, 长城钻探煤层气开发公司创新研制了防卡泵多级举 升工艺,主要工艺如下:在抽油杆上分段加装增抽 器或举液器并对煤粉浓度大、易堵泵球座的井配合 使用弹簧球座以达到多级举升、提高泵效、避免煤 粉或铁屑卡泵的工艺。增抽器和举液器的作用:① 提高泵效;②分段沉降或举升下落中的煤粉,避免 煤粉卡泵。弹簧球座的作用:①实现球座的强制关 闭,避免因煤粉影响导致的球座关闭不严;②减少 每冲次进入泵筒的煤粉,来达到缓慢举升煤粉避免 卡泵的目的。 3.2注意事项 ①增抽器或举液器要尽量避免在油管节箍和井 斜度较大的井段添加。 ②下井的管、杆要清洁、好用,对每根油管都 要通管。 ③每口井的多级举升设计最好根据单井实际情 况细化设计。 3.3应用案例 目前该工艺在多口井实施后现场取得了很好的 效果,尤其是以出煤粉最严重的,在该井出煤粉最严重的时段连续4次检泵完井 后仍然不出液,导致该井停止排液108天,在应用 该工艺后很快恢复了正常排液。在其它井应用后也 都不同程度的延长了检泵周期,有效的降低了排采 成本(表1)。下面以125井工艺为例:活塞上部 第一根抽油杆开始连接举液器X 2个+30举液器X 1个+30液器×1个+ 50液器×1个+50液器 X 1个+至井口普通的 泵球座更换成弹簧球座达到强制关闭球座的目的, 以减少每冲次进入泵筒的煤粉,来达到缓慢举升煤 粉避免卡泵的目的。 防卡泵多级举升工艺不但具有防煤粉卡泵延长 检泵周期的优点外,还具有提高泵效、增加出水量 的功能,所以对部分井有稳定提高产气量的作用。 我们在第4期 煤层气井防卡泵多级举升工艺的应用与研究 17 表1 业日期 检泵作业原因 检泵周期(天) 加装多级举升工艺使用情况 2013.2.21~2.23 活塞煤粉卡 1天(完井后未出液) 未加装 20.24~2.25 活塞煤粉卡 1天(完井后未出液) 未加装 2013.3.12~3.14 活塞煤粉卡 1天(完井后未出液) 未加装 2013.5.18—5.20 活塞煤粉卡 1天(出液约12小时后活塞卡) 加装增抽器 2013.6.9~6.11 活塞煤粉卡 完井后出液正常至今 加装举液器配合使用弹簧球座 在应用该工艺后产气量较上一个检泵周期产气量更 加平稳且日均增加200m 左右(见图1)。 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 } I j I I I { l l l l 2 = 譬 窨 窖 苫 笤 害 窨 兽 i l l l l } l } I I I ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 r———————————————— ——————————————————] 1日产气一一日产水 ~套压l 1. ............................. ......................................................_J ‘ 图1 防卡泵多级举升工艺的排采原则 目前阜新地区的煤层气已开采了8年,各井已 进入到稳定的排采期。目前在排采工艺方面结合煤 层气排水降压的开采特性和防卡泵多级举升工艺的 特点,采取的是“小泵径、低冲次、低套压”的排采 原则,在2013年的现场应用中取得了很好的效果。 小泵径是指在不影响产气量的前提下相对减少 每冲次地层对泵的供液量,达到减小对煤层的汲动 干扰从而减少地层出煤粉的量,达到排采稳定、延 长检泵周期的目的。目前现场采用的小泵径为 ~低冲次是指在不影响产气量的前提下尽量降低 抽油机冲次,从而达到降低电能、排采稳定、减少 管杆磨损和延长检泵周期的目的。目前现场低冲次 多为2.5次/分钟~4次/分钟,多在产液量小于 5m 的低产液井应用。 低套压是指生产套压保持在0.050.08气管线压力0.04有利于释放 0 山 出 生产产能。采用低套压生产时应注意:现场应根据 各井实际情况采取低套压生产制度,有些井需要先 憋压生产一段时间(半个月至一个月)后再缓慢 降低套压生产,在憋压生产期间不能因为气量下降 而急于降低套压。 5 结论 阜新地区目前在排采工艺上实施的“防卡泵 多级举升工艺”能够有效的解决煤层气井在排采 中遇到的煤粉卡泵这个煤层气井特有的作业难题, 不但可以有效的延长检泵周期和降低开采成本,而 且可以达到提高泵效和稳定提升产量的目的,值得 在国内煤层气领域推广。 参考文献 [1] 于广鹏,刘鹏展,等.井下作业工[M].北京:石 油工业出版社,2012:95—103. (责任编辑黄岚) 5 O 5 O 5 0 5 O 5 O 5 O 5 O ∞耵 ∞ " m O O 0 0 O O O 0 0 0 O O 0 O O O O O 5 5 0 5 O 5 O 5 0 5 0 5 O 5 O 7 5 2 O 7 5 2 O 7 5 2 0 7 5 2 4 3 3 3 3 2 2 2 2
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