煤层气井智能型低能耗排采工艺技术

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1、煤层气井智能型低能耗排采工艺技术胡捍东（中国石油新疆油田公司采油工程研究院)摘要：煤层气主要以吸附形式储藏于煤岩中，少部分以溶解、游离状态储存于煤层水和煤层空隙和裂隙。煤层的产气过程可概述为：排水→降压→解吸→扩散→渗流→流向井底→产出。煤层气井能否实现长期、有效开采，排采过程有效地控制压裂支撑剂返吐和煤粉的产出是十分重要的，其关键是控制排采过程的井底流压，适合的排采工艺技术是控制井底流压的基础。我国目前主要的排采工艺技术，主要是与油田采油相同的游梁式抽油机与管式泵的组合，即常规抽油机井系统。该系统对

2、于煤层气井排采一般存在如下问题：①功能单一，系统效率低，能耗高，易出现机、泵不配套的问题；②因泵漏、泵卡及机杆管磨损等问题需停机作业，难以满足煤层气井长时间连续排采要求；③调整抽吸参数困难（调整泵径和泵挂深度需修井作业；调整冲程、冲次需专业队伍和设备），难以控制合理排采强度。所以无法完全满足煤层气排采工艺技术的要求。针对上述问题，本文介绍了一种适用于煤层气开采的、能够自动调控排采强度，同时也为低能耗、低排采成本和比较环保的智能化柔性排采工艺系统。关键词：煤层气井智能自控低能耗排采工艺0前言煤层气藏的天

3、然气主要以吸附形式储藏于煤岩中，少部分以溶解、游离状态储存于煤层水和煤层空隙和裂隙。其产气过程可概述为：排水→降压→解吸→渗流→流向井底→产出（见图1），由于煤层低渗一般需对其压裂造缝，形成气液通道后才能开采。压裂又会在较脆、易碎煤层中产生大量的煤粉颗粒，影响开采。煤层气井排采过程可分为排水降压阶段、稳产阶段和产量递减阶段等三个阶段，各阶段具有不同的排采参数特征。因此，煤层气排采工艺技术主要是围绕合理的排采制度，进行精细的排采控制，以有效地控图1煤层气藏产气过程示意图2常规排采工艺技术示意作者简介：胡

4、捍东，男、1960.2出生，1985年毕业于新疆石油学院，现工作单位：新疆油田公司采油工程研究院，职称：高级工程师，从事学科研究方向：油气田开发测井和采油工程新技术，通信地址：克拉玛依市胜利路87号，邮编：834000，电话：0990-6881900、邮箱：hhd@petrochina.com.cn。制压裂支撑剂返吐和煤粉的产出，其关键是控制排采过程的井底流压，其基础是应用适应的排采装备。煤层气排采工艺方法，我国目前主要用的是有杆泵法，即与油田采油相同的游梁式抽油机与管式泵组合（下称常规工艺技术），进

5、行油管排水，套管采气（见图2）。对于煤层气井，该工艺存在以下问题：①设备功能单一，存在运动性能差、传递环节较多，系统效率低，能耗高，易出现机、泵不配套的问题；②由于泵漏、泵卡及机杆管磨损等问题需经常停机作业，难以满足煤层气井长时间连续排采要求；③煤层气的产出具有解吸、扩散和渗流三种形式，经历了单相水流、不饱和两相流和两相流三个阶段。合理的排采强度是实现此三个阶段的平稳过渡的关键，是确保煤层气井稳产、高产的前提。如果排采强度过大，则易出现压裂支撑剂返吐和煤粉颗粒堵塞煤层气产出通遒，使得储层严重伤害；如果

6、排采强度过低，将无法发挥有效产能，造成产气量过低低、开发成本较高的问题。因此，合理的排采制度和精细的排采控制是保证煤层气井稳产、高产的基础，而常规排采工艺技术调整抽吸参数困难（调整泵径和泵挂深度需修井作业；调整冲程、冲次需专业队伍和设备），难以控制合理排采强度。所以无法完全满足煤层气排采工艺技术的要求。针对上述问题，本文介绍了一种适用于煤层气开采的智能型排采工艺技术，即多功能柔性智能排采工艺技术。1工艺技术构成1.1系统构成系统主要由电机系统、绞车装置、复合柔性钢缆（内置导线）、井下活塞装置和地面控制

7、系统等构成。1.2地面抽吸机的组成地面抽吸机主要由⑴机架、⑵刹车装置、⑶钢缆滚筒、⑷智能控制柜、⑸减速器及其电机、⑹排绳装置、⑺排绳器、⑻复合钢丝绳（特制电缆）、⑼斜拉支架、⑽支撑滑轮、⑾导向横梁、⑿导向滑轮计数器、⒀导向支架、⒁井口密封器、⒂活塞体等组成，见图1-1所示。111210987654133142115图1-1抽吸机结构示意图1.3井口及井下泵管柱组成主要由井口密封装置、单流阀和闸门等部件组成；井下主要油管、压力传感器、活塞体和加重杆等部件组成，见1-2图所示。2、主要配套技术简介2.1活

8、塞及胶筒技术活塞的内部结构如2-1图所示，主要由2组胶筒、3组凡尔和钢体等部件组成。下行时在加重杆作用下，胶筒有被拉伸回缩功能，便于下行；上行时在液柱压力作用下，会自动膨胀，从而可达到减少漏失、提高抽油效率的功能。上接头上凡尔上胶筒中心管中凡尔下胶筒下凡尔下接头图1-2抽吸系统井口及井下管柱示意图2-1活塞体结构示意图图2-2胶筒结构示意图胶筒（见图2-2所示），为克服磨损造成的漏失，在其内部加一层钢环，这样可以让胶筒随着磨损始终保持一定的状态，从而提高