管柱结构设计讲义
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发 电 机 6
通的，这样，地层流动就会被抽吸上来，
泵压越高流速越快，产生负压越大，对流 体抽吸力就越大，相应产量就越高。 目前分公司在郑试平3H和郑1平3H井 进行射流泵先导实验，目前郑试平3H日 产水量1方，日产气100方，煤没度75米， 郑试1平3H刚投产，日产水量3方，动液 面469米。
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HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
由直线潜油电机、柱塞式抽油泵、潜
油电缆、电缆保护配件、地面配套控 制系统组成。目前在华固40-2、华固
40-12试验运行，效果还有待观察。
提
纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善
2、地面设备载荷计算
排采管柱结构现状及设计
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
提
纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善
2、地面设备载荷计算
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
煤层气排采工艺现状
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
第二种方式（2008年前） 筛管改用气锚，深度位于煤层
以上5m左右，气锚下连接1根沉
砂管。气锚虽能防止气锁现象的 产生，但在动液面下降接近煤层 时，泵吸入口大量串气，严重影 响井下泵的正常工作，卡泵问题 仍未解决。
（2）应力作用：排采降压，煤基质应力改变，煤岩的
弹性自调节效应导致煤粉、煤屑的产生。 （3）煤岩性质：沁南3#煤层底部软煤层发育，煤粉远 远高于原生结构煤。
HUABEI oilfield CBM brHale Waihona Puke Baidunch company
华北油田煤层气分公司
常 见 问 题 煤泥堵塞油管
浦南3-6出煤粉
固定凡尔堵死
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
5、数控电潜管式泵
高 压 危 险
控制 柜
井口 泄 油器 固 定阀
油管 潜 油电 缆
数控电潜管式泵配套采油技术主要
柱 塞总 成 推杆 进 液口 防砂 器 套管 筛管 光杆 直线 电机 动 子 直 线电 机 定子 平衡 腔 油层
活塞拉坏
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
第一种方式（2008年以前） 采用割缝筛管或普通筛管孔 径为5~10mm，下入深度基本正
对煤层中部，筛管下连接1根沉
砂管。抽油泵的抽吸力水平作 用于煤层，造成大量煤粉进入 泵筒，易发生卡泵。
杆 。 缓解了卡泵，出现部分筛 管下部堵塞情况。
5~10米 100目绕丝筛管
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
华蒲1-13-1完井井身结构示意图
表层套管： 244.5mm*60.06m 回音标：200m
第四种、 2010年9月
至11月
HUABEI oilfield CBM branch company
理论转速 （转/分 ） 0-500 0-300 0-200
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
3、同心管无杆排采
工作原理为通过地面高压驱动液通过中 心管驱动同心管泵的泵筒，使通过为解决油 管排采设备的杆管偏磨问题，分公司在华固
煤层气排采工艺现状
1、抽油机+管式泵
抽油机型号主要为：三、四、五、
六、八型；管式泵为二级密封，泵径以
38mm、44mm、57mm、70mm为主， 少量使用24mm、28mm、32mm、 83mm泵径。抽油杆主要使用D19mm、 D22mm、D25mm。 分公司98.1%井使用抽油机+管式 泵排采工艺。
励磁电机 普通抽油机 抽油机+管式泵 永磁节能电机 数字化抽油机（先导实验） 一级减速（3：1） 螺杆泵 二级减速（9：1） 直驱驱动头 有 杆 排 采
煤 层 气 排 采 工 艺
电潜离心泵
无 杆 排 采
同心管无杆泵（先导实验）
高压射流泵（先导实验） 数控电潜管式泵等其它新式举升工艺
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
2、螺杆泵
螺杆泵主要用于水平井排采，型号主要有：GLB40-25、GLB75-25、 GLB190-25、GLB300-25、GLB400-25。
螺杆泵地面驱动头有3种 ：
驱动头 DV1 国产 直驱 减速方式 皮带一级 齿轮+皮带二 级 无 减速比 3:1 9:1 无 电机功率（kW） 7.5、11、12.5、15 11、15、22、30 8.4、12、15.18.22
40-10井、樊试U1H、樊试U2H、郑2-053使用
同心管无杆排采设备，从整体实验效果看， 该工艺技术效果较好，目前有进一步推广实 验和使用的价值。
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HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
4、射流泵
工作原理为从地面的高速动力液经过 水力泵后，在喷嘴与喉管之间形成负压， 由于喉管外与外管之间的夹缝与地层是连
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
煤灰煤粉
压裂砂
井筒固体颗粒
铁 屑
煤粒煤块
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
固相颗粒较多：主要是煤层产出的煤粉煤屑，也有压 裂砂和偏磨产生的铁屑。 （1）压裂液作用：压裂液及支撑剂对煤层裂缝表面的 磨蚀及冲击作用产生大量煤粉、煤屑。
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
井身结构示意图
第三种、2008~2010年9月
以有限防砂理念为指导， 提出综合防卡泵工艺：即采用 二级间隙抽油泵+100目绕丝筛 管+吸入口深度在煤层以下
二级间隙泵
5~10米，采用无防腐漆的抽油
通的，这样，地层流动就会被抽吸上来，
泵压越高流速越快，产生负压越大，对流 体抽吸力就越大，相应产量就越高。 目前分公司在郑试平3H和郑1平3H井 进行射流泵先导实验，目前郑试平3H日 产水量1方，日产气100方，煤没度75米， 郑试1平3H刚投产，日产水量3方，动液 面469米。
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由直线潜油电机、柱塞式抽油泵、潜
油电缆、电缆保护配件、地面配套控 制系统组成。目前在华固40-2、华固
40-12试验运行，效果还有待观察。
提
纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善
2、地面设备载荷计算
排采管柱结构现状及设计
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提
纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善
2、地面设备载荷计算
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
煤层气排采工艺现状
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
第二种方式（2008年前） 筛管改用气锚，深度位于煤层
以上5m左右，气锚下连接1根沉
砂管。气锚虽能防止气锁现象的 产生，但在动液面下降接近煤层 时，泵吸入口大量串气，严重影 响井下泵的正常工作，卡泵问题 仍未解决。
（2）应力作用：排采降压，煤基质应力改变，煤岩的
弹性自调节效应导致煤粉、煤屑的产生。 （3）煤岩性质：沁南3#煤层底部软煤层发育，煤粉远 远高于原生结构煤。
HUABEI oilfield CBM brHale Waihona Puke Baidunch company
华北油田煤层气分公司
常 见 问 题 煤泥堵塞油管
浦南3-6出煤粉
固定凡尔堵死
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5、数控电潜管式泵
高 压 危 险
控制 柜
井口 泄 油器 固 定阀
油管 潜 油电 缆
数控电潜管式泵配套采油技术主要
柱 塞总 成 推杆 进 液口 防砂 器 套管 筛管 光杆 直线 电机 动 子 直 线电 机 定子 平衡 腔 油层
活塞拉坏
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
第一种方式（2008年以前） 采用割缝筛管或普通筛管孔 径为5~10mm，下入深度基本正
对煤层中部，筛管下连接1根沉
砂管。抽油泵的抽吸力水平作 用于煤层，造成大量煤粉进入 泵筒，易发生卡泵。
杆 。 缓解了卡泵，出现部分筛 管下部堵塞情况。
5~10米 100目绕丝筛管
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
华蒲1-13-1完井井身结构示意图
表层套管： 244.5mm*60.06m 回音标：200m
第四种、 2010年9月
至11月
HUABEI oilfield CBM branch company
理论转速 （转/分 ） 0-500 0-300 0-200
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
3、同心管无杆排采
工作原理为通过地面高压驱动液通过中 心管驱动同心管泵的泵筒，使通过为解决油 管排采设备的杆管偏磨问题，分公司在华固
煤层气排采工艺现状
1、抽油机+管式泵
抽油机型号主要为：三、四、五、
六、八型；管式泵为二级密封，泵径以
38mm、44mm、57mm、70mm为主， 少量使用24mm、28mm、32mm、 83mm泵径。抽油杆主要使用D19mm、 D22mm、D25mm。 分公司98.1%井使用抽油机+管式 泵排采工艺。
励磁电机 普通抽油机 抽油机+管式泵 永磁节能电机 数字化抽油机（先导实验） 一级减速（3：1） 螺杆泵 二级减速（9：1） 直驱驱动头 有 杆 排 采
煤 层 气 排 采 工 艺
电潜离心泵
无 杆 排 采
同心管无杆泵（先导实验）
高压射流泵（先导实验） 数控电潜管式泵等其它新式举升工艺
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
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一、煤层气排采工艺现状
2、螺杆泵
螺杆泵主要用于水平井排采，型号主要有：GLB40-25、GLB75-25、 GLB190-25、GLB300-25、GLB400-25。
螺杆泵地面驱动头有3种 ：
驱动头 DV1 国产 直驱 减速方式 皮带一级 齿轮+皮带二 级 无 减速比 3:1 9:1 无 电机功率（kW） 7.5、11、12.5、15 11、15、22、30 8.4、12、15.18.22
40-10井、樊试U1H、樊试U2H、郑2-053使用
同心管无杆排采设备，从整体实验效果看， 该工艺技术效果较好，目前有进一步推广实 验和使用的价值。
6/20
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
4、射流泵
工作原理为从地面的高速动力液经过 水力泵后，在喷嘴与喉管之间形成负压， 由于喉管外与外管之间的夹缝与地层是连
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
煤灰煤粉
压裂砂
井筒固体颗粒
铁 屑
煤粒煤块
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固相颗粒较多：主要是煤层产出的煤粉煤屑，也有压 裂砂和偏磨产生的铁屑。 （1）压裂液作用：压裂液及支撑剂对煤层裂缝表面的 磨蚀及冲击作用产生大量煤粉、煤屑。
HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司
杆管设计优化过程
井身结构示意图
第三种、2008~2010年9月
以有限防砂理念为指导， 提出综合防卡泵工艺：即采用 二级间隙抽油泵+100目绕丝筛 管+吸入口深度在煤层以下
二级间隙泵
5~10米，采用无防腐漆的抽油