煤层气井的生产管理

煤层气井的生产管理

摘要：文章主要结合西区40口井排采经验和教训参照国内外煤层气井排采的成功经验，对煤层气井的生产管理进行总结。

关键词：煤层气；排采技术；生产管理

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非常规天然气，热值与天然气相当，因此，煤层气是一种热值高、污染少、安全性好的洁净能源，是上好的民用、商用、发电燃料和化工原料。煤层气的储集性能及力学特征与常规天然气的储层有明显的区别，煤层气在煤层中的储集主要是以吸附状态存在于煤层表面的，从而造成开发煤层气的钻井、完井、排采等技术有着一系列的特殊性，特别是煤层气井的排采与油气的排采有着本质的区别。所以排采设备与地面流程设施有着与油气井的不同之处。

1 煤层气井排采

煤层气主要是吸附在煤层表面的，少部分游离在煤层中的裂隙中。在排水降压阶段煤层气通过微孔隙扩散到裂隙中，煤层流体的运移规律决定了煤层气的产出特点，煤层气井产出的煤层气和水量的变化可分为三个阶段，即：排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段。

煤层气的产出机理决定了煤层气排采时必须进行排水工作，这不仅降低了储层压力，同时也降低储层含水饱和度，使储层裂隙更好的沟通，形成煤层气产出通道，从而增强解吸气体通过煤层裂隙向井桶内运移的能力，最终达到提高产气量的目的。目前，西区40口井已连续排采8 a，仍处于稳定产气阶段，平均单井日产气量达到2 200 m3。

1.1 煤层气井排采设备

常规的煤层气单井地面排采设备包括了供电系统、游梁式抽油机（抽油机型号和电机功率视井深而定）、电力控制柜、井口装置、气水分离器、煤层气管输设备、污水处理系统。

煤层气排采井所采用的井下设备包括：丝堵、筛管、尾管、冲程为3.0 m的Φ38或Φ44 mm的防砂防卡活塞式抽油泵、2.5寸油管，以上各部件按从下至上的顺序依次连接下入煤层气井内，最后将油管连接到油管悬挂器上并悬挂在井口大四通上。再依次下活塞、抽油杆组合、光杆等设备，安装井口，按泵挂深度调整防冲距，将光杆通过方卡子悬挂在抽油机悬绳器上。

煤层气井排采的整套设备在国内主要采用的是在游梁式抽油机的往复运转下，通过抽油杆带动井底活塞在泵筒内上下抽吸，而其中的游动凡尔和固定反尔的分别开合，控制液体只能向井筒上方运动，从油管抽出的水通过水管线进入污水处理系统。

1.2 煤层气井的排采管理

1.2.1 排水降压阶段

排采的第一阶段——排水降压阶段。煤层气井在排采前都采用活性水压裂，大量的活性水和支撑剂被注入煤层，所以排采应从压裂后的放喷开始管理。压裂后要等地层自然放压后如压力未降至零，在井口压力小于1 Mpa时则打开排水法门缓慢放压排水。为防止煤层大量吐砂和大量出煤粉造成煤层裂隙闭合或堵塞煤层裂隙，排液量要控制在2～4 m3/h。待井口压力降为零后，溢流量不大的情况下，可根据水文地质条件和不同泵型在供液充足时24 h的排量选好泵型，下入已选好的泵并安装好井下和地面排采设备，并安装好地面流程。冲程为3.0 m的不同泵径排采泵的理论排量见表1。

排采初期，泵挂位置调至煤层上35～40 m，下带尾管两根、筛管1根，筛管位于煤层上10 m左右。排采时关闭井口阀门，抽油机冲次调至4次左右带动活塞式抽油泵工作。由于排采初期煤层中含有大量压裂液和地层水，所以前期出水量较大。排采时要严格控制井筒环空内液面的下降速度，避免煤层吐砂和煤粉，堵塞煤层气产出通道。此时泵挂位置的选择原因：

①为了合理控制煤层水产出速度，避免沙粒和煤粉大量产出造成卡泵。

②为了控制井筒环空内液面高度，以控制煤层压降幅度，避免破坏煤层的原始状态，不使煤层的割理系统受到损害。这一阶段要使时间长一些，以保证压裂后形成一个稳定的高导流能力的裂缝。在这一阶段，随着水的大量排出，首先有部分游离气和溶解气产出。随着井内液面的进一步下降，当下降到解吸压力时，吸附气开始解吸。此阶段后期，井筒周围煤层裂隙大部被导通，形成了煤层气产出通道。这时煤层气有可能突然大量产出，套压增加，此时要严格控制套压，避免套压急剧变化，减小液面下降速度，以避免因为压力急剧变化造成煤层的损伤。

1.2.2 合理控制井底流压，煤层气稳产阶段

排采的第二阶段——合理控制井底流压，煤层气稳产阶段。在排采初期，由于液面降低，有效应力增加，导致割理间隙减小，孔隙度降低，渗透率减小。当吸附气开始解吸后，煤层割理收缩，孔渗性增加，继续降低流压有利于弥补应力作用造成的割理闭合。这一阶段开始调整泵挂位置，使泵的吸水口位于煤层下方。进一步控制井底流压，使井底流压保持稳定，以利于煤层中使远离井筒的裂隙沟通，逐步扩大压降范围，使煤层气井控制范围扩大。此阶段开始大量产气。此时要严格控制套压，使套压和产气量相对稳定，产气量成缓慢上升趋势。

1.2.3 产气量下降阶段

排采的第三阶段——产气量下降阶段。随着煤层中气含量的减少，排水量的减少，煤层气的产出量不断下降。要延长煤层气井衰减的时间，就要加强日常管

理。排采时间要足够长，要考虑到煤层的产水量、地层压力与临界解吸压力、煤层气解吸时间、排采设备的影响因素，对产水量大的井和供液能力强的井，尤其要考虑到地层补水因素，需要一个很长的排采周期。在长期的排采过程中要尽量避免洗井，一旦需要检泵，在砂面过高时可考虑捞砂，并尽量缩短作业时间，可缩短恢复产气的时间。检泵后，排采降液不可过急，要缓慢降低液面。

1.2.4 稳定排采

煤层气排采的三个阶段是一个稳定而连续的过程，如果在排采阶段出现煤层气井套压突然变化、排采设备出现故障造成液面反复变化，会造成煤层破碎，煤层裂隙被破坏和堵塞，严重影响煤层气的产量。为保证煤层气设备的连续正常的运行，需要对排采设备、供电线路定期检查和维护，并对排采井进行诊断。常见的液井诊断技术包括：①液体化验：分析原液组分（氯根）、含水、含砂、含气等情况；可以分析出煤层气井补水来源等情况。

②测静液面：了解地层静压变化以及整个煤层气井群所在区域压降情况，分析压降漏斗是否形成。

③测动液面：了解在抽油机正常抽吸时，地层的供液情况；在排采过程中，动液面的变化在一定程度上是煤层井底流压变化的一个定性体现。可及时发现因煤层中补给水的变化造成的液面波动，相应调整排采强度。

④测示功图：当抽油机正常抽吸时，测抽油机在上下冲程过程中的光杆负荷，来分析地层出砂、出煤粉、储集层供液及抽油泵工作情况。当出液管线堵塞井口时，最显著的现象是回压上升，抽油机上行负荷增大，电机上行电流增大。当排采井出砂、煤粉等颗粒时，在取液样中有砂粒，抽油机负荷增大。电机声音不正常，手摸光杆有震动感觉，视功图有锯齿状，严重出砂可造成排采泵砂卡。

根据对煤层气井的诊断分析，采取对应的措施（如碰泵、检泵等）保证煤层气井排采的稳定。一旦需要检泵，在砂面不埋煤层的情况下最好不要洗井，如必须洗井，最好用煤层产出的水，这样可防止煤层污染。另外，尽量缩短检泵作业时间，可缩短恢复产气的时间。检泵后，排采降液仍需一个缓慢的过程，切不可降液幅度太大，急于产气。

2 结语

煤层气排采井生产管理是一项长期的工作，要保证排采的连续性和稳定性。排采过程中需注意以下几点：

①井下参数和排采井的套压、产水产气量以及现场设备的运转和维护都是现场管理人员要充分掌握的内容。现场管理人员要对煤层气井的各项参数进行分析，及时对煤层气井排采制度进行调整。

②在排采过程中，煤层气井吐砂和煤粉是不可避免的，在煤层气井排采过程