煤层气井排采工艺及设备选型研究

煤层气井排采工艺及设备选型研究
排采是煤层气井开发的关键技术之一。

通过分析煤层气井的排采影响因素和现场排采的试验研究，介绍了如何进行煤层气井的排采，给出了排采原则、各排采阶段过程控制的方法。

煤层气排采设备的选型是保障煤层气井连续稳定经济排采的重要因素。

通过分析煤层气不同排采设备的工艺原理、技术特点和适应性，给出了煤层气排采设备类型的选择方法。

标签：煤层气；排采；解吸压力；排采设备；选型
在常规油气资源逐渐减小的今天，煤层气作为一种非常规油气资源，作为常规天然气的接替能源之一，已引起了人们的高度重视。

与天然气生产不同，煤层气在开始产气之前先要排出煤层中大量的水，这与煤储层的独特性质有关。

长期以来煤层气开采所用的排采设备主要是移植常规油气的开采设备，国内尚无适用于煤层气开采的专用排采设备。

1影响煤层气排采的主要因素
煤层气的生产过程是：排水-降压-煤层气解吸-成泡-聚集-运移-采出。

从煤层气的生产过程可以看出，煤层气井能否实现长期、长效开采，排采过程的控制是关键的技术环节。

影响煤层气井排采的几个因素如下。

1.1 压裂改造后支撑剂返吐影响
由于煤层低渗透的特性，煤层气的开采首先要对煤层进行压裂改造，形成气液通道，压后裂缝的有效支撑对煤层气的产出是至关重要的。

同时，也由于煤层一般埋藏较浅，人工裂缝闭合压力低，在排采初期容易出现压裂支撑剂返吐的问题，从而造成后期排采困难，影响煤层气的生产效果。

所以，煤层气井在排采过程中要严格控制压裂改造后支撑剂的返吐。

1.2 煤层出煤粉、煤屑的影响
由于煤质较脆、易碎、易垮，煤层气井在排采过程中可能会产生大量的煤粉颗粒，随着水、气一起流动，进入渗流通道，堵塞煤层气产出通道，严重影响煤层气的开采效果，甚至不能生产。

煤层气井排采过程中，控制煤粉的产生是十分重要的。

由于上述影响因素，对煤层气井的开采就提出了更高的要求，即对煤层气井排采过程进行有效的控制。

2煤层气井各排采阶段
从煤层气的生产过程可以看出，煤层气井从压裂施工后到见气，要一段很长
时间的排液期。

在煤层气井排采过程中，影响排采的因素决定了对煤层气排采过程中的工艺要求。

现场排采研究表明，煤層气井排采以解吸压力为核心节点，不同的流压阶段具有不同的排采目的。

一般分为3个阶段：流动压力高于煤层气压力阶段；流动压力低于煤层气压力高于解吸压力阶段；流动压力低于解吸压力阶段。

不同的排采阶段具有不同的工艺要求。

2.1 压裂初期流动压力大于煤层气压力期间的排采
煤层气压裂初期，由于压裂施工，大量的压裂液处于近井地带，同时压裂后的余压也很高，使得井底流动压力远高于煤层原始压力。

该期间的排采，主要是以排出压裂液、降低施工余压效应为目的，使井底流压降到煤层气原始压力状态。

此阶段，主要控制好压力，不能造成压裂支撑剂返吐。

2.2 流动压力低于煤层气压力高于解吸压力期间的排采
该排采期，主要求取煤层产液量、煤层解吸压力。

当煤层气井的流动压力低于煤层气压力高于煤层气解吸压力阶段时，以控制液面下降速度来确定生产参数。

一般该阶段，液面下降速度控制在5-10m3/d为宜，直到见气；同时求取煤层的产液量和实际解吸压力。

该排采阶段要严格控制排采工艺参数，不能使煤层出煤粉。

2.3 流动压力低于解吸压力期间的排采
该排采期，主要确定合理的生产流压，并求取煤层气井的稳定产量，同时为稳定生产提供排采参数。

当煤层气井的流动压力低于煤层的解吸压力后，煤层气会逐渐解吸并产出，此时要严格控制液面的下降速度，一般控制在3-5 m3/d左右。

同时，根据产量、套压（0.1-0.3MPa滿足集输要求）确定出一个合理的流压，求取煤层气井的稳定产气量，为稳定生产提供依据。

3.煤层气排采设备的选择及适用性
煤层气排采设备及合理选型是保障煤层气井连续稳定排采的重要因素。

因此所用的排采设备必须成熟可靠、持久耐用、节能低耗、易于维修，还要有较大范围的排液能力和控制排液、系统压力的能力。

我国煤层气排采设备主要有3种类型分别为有杆泵，螺杆泵和电潜泵。

有杆泵结构简单，皮实耐用，可以在比较恶劣的环境中使用。

但是煤层气井不同于油井，大部分时间处于干抽状态，使用有杆泵易卡泵，当泵漏失时，易造成杆柱磨损，并且有杆泵需要消耗大量的能量。

螺杆泵适用于气液比较高的井，而煤层气井中主要就是水和气，并且螺杆泵的防砂能力较强。

但是，煤层气井易出现干抽现象，使得螺杆泵温度升高，造成泵的损坏。

现在羽状分支井、水平井大面积地应用于煤层气的开采中，而电潜泵非常适合于斜井，水平井中。

但是，电潜泵易
产生烧泵现象，发生气锁，而且电潜泵的成本较高。

4.结论
①煤层气井排采的原则是缓慢、平稳、连续；②按煤层气井排采的各阶段，合理控制排采参数；③煤层气井排采过程中不能产生流量激动和压力激动。

参考文献：
[1]冯三利，胡爱梅，叶建平.中国煤层气勘探开发技术研究[M].北京：石油工业出版社，2007.
[2]傅学海.煤层气储层与开发研究进展[M].北京：中国矿业大学出版社，2009.
[3]李继志，陈荣振.石油钻采机械概论[M].东营：中国石油大学出版社，2003：345-359.。