張榮榮，申 芳

（陜西省煤層氣開(kāi)發(fā)利用有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

煤層氣資源是一種清潔環(huán)保的新型能源，我國(guó)煤層氣資源儲(chǔ)量和開(kāi)采儲(chǔ)量分別已位居世界第三［1-3］，煤層氣的開(kāi)發(fā)利用潛力十分巨大，煤層氣的勘探越來(lái)越受到重視。由于煤層氣單井產(chǎn)量低，投資回收期長(zhǎng)，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，煤層氣井開(kāi)發(fā)必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的方針，連續(xù)穩(wěn)定的排采才能有效地推動(dòng)煤層氣井產(chǎn)量的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

隨著煤層氣井開(kāi)發(fā)時(shí)間的增長(zhǎng)，氣井井況日趨變差，有的井出砂嚴(yán)重，套損嚴(yán)重，井下煤粉堆積，使煤層氣井不能正常生產(chǎn)。為了恢復(fù)氣井正常生產(chǎn)，修井作業(yè)作為煤層氣田開(kāi)發(fā)的重要手段，顯得越來(lái)越重要［4-6］。修井作業(yè)是一項(xiàng)為恢復(fù)油氣井正常生產(chǎn)所進(jìn)行的解除故障、完善井眼條件的工作。在煤層氣井的生產(chǎn)過(guò)程中常常需要經(jīng)歷檢泵、管桿的修理、更換井下設(shè)備及處理井下各種事故等，而這些基本修井作業(yè)都會(huì)對(duì)煤層氣井的排采產(chǎn)生影響。為此，對(duì)A地區(qū)的煤層氣井井下作業(yè)后的排采情況進(jìn)行分析比較，通過(guò)大量實(shí)例，提出對(duì)A地區(qū)作業(yè)后煤層氣井排采制度的若干意見(jiàn)。

1 煤層氣井修井作業(yè)的原因

1.1 工程概況

煤層氣特色的儲(chǔ)集方式?jīng)Q定了煤層氣的開(kāi)采必須經(jīng)過(guò)降壓解吸的過(guò)程，而煤儲(chǔ)層的壓力一般都比較低，因此煤層氣井的開(kāi)采一般要借助于人工舉升的方式來(lái)進(jìn)行排水降壓［7-9］。煤層氣開(kāi)采的專用排采設(shè)備有氣舉泵、三抽有桿泵、電潛泵、螺桿泵和射流泵等。而我國(guó)目前主要采用有桿泵、螺桿泵和電潛泵來(lái)進(jìn)行煤層氣的排采，在此基礎(chǔ)上A地區(qū)開(kāi)展了水力射流泵在排采中的實(shí)驗(yàn)。A地區(qū)煤層氣井大多采取叢式井開(kāi)發(fā)，其中定向井和直井都有一定的斜度，抽油桿和管壁之間的偏磨會(huì)導(dǎo)致抽油桿及油管壁受損甚至磨斷、磨穿；脫接器的使用解決了部分井油管過(guò)小需要下大泵徑的需求，但質(zhì)量存在問(wèn)題的脫接器的使用也給A地區(qū)的排采連續(xù)性造成了一定影響。煤層氣井采用排水采氣的開(kāi)發(fā)方式，為避免大顆粒對(duì)泵造成損壞，需要繞絲篩管進(jìn)行過(guò)濾，若是氣井出砂過(guò)大，則大顆粒很難過(guò)濾，長(zhǎng)時(shí)間堆積會(huì)造成砂埋，從而需要檢泵；U型井和多分枝水平井通常采用裸眼完井的方式，井下情況復(fù)雜，吐砂、吐煤粉嚴(yán)重，在排采初期容易出現(xiàn)卡泵，撈砂、檢泵作業(yè)頻率遠(yuǎn)高于垂直壓裂井。

1.2 造成修井作業(yè)的原因

煤層氣井井下作業(yè)主要是以下幾點(diǎn)造成的：砂卡、砂堵；抽油桿的脫扣；抽油桿的斷裂；泵的磨損漏失量不斷增大，造成產(chǎn)液量下降，泵效降低；抽油桿在下沖程中發(fā)生繞度變形，抽油桿接篩或桿體與油管壁產(chǎn)生摩擦，長(zhǎng)期作用將油管磨壞或?qū)U體磨斷；油井的動(dòng)液面降低至吸入口之下；根據(jù)油田開(kāi)發(fā)方案的要求，需改變工作制度；其他如油管脫扣、泵筒脫扣、襯套亂、大泵脫接器斷脫等造成的檢泵施工等［10-12］?？梢园褭z泵原因簡(jiǎn)單歸納為卡泵，油管問(wèn)題，抽油桿問(wèn)題，脫接器問(wèn)題4類。將A地區(qū)檢泵情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪制如圖1所示。

圖1 A區(qū)檢泵原因餅狀圖

2 修井作業(yè)對(duì)排采的影響

2.1 修井作業(yè)對(duì)煤層氣井的影響

煤層厚度、單位體積含氣量、煤層滲透性、壓降擴(kuò)展面積是影響煤層氣井高產(chǎn)的幾個(gè)重要因素，這幾個(gè)因素都與煤層氣產(chǎn)量正相關(guān)，此外，舉升工藝的合理選擇也能影響煤層氣的產(chǎn)量。而修井作業(yè)可能造成的不良影響是降低煤層滲透性，影響壓降面積的正常擴(kuò)散。作業(yè)能起到的正面影響是能通過(guò)對(duì)上一階段選取失誤的舉升設(shè)備和井下結(jié)構(gòu)泵掛深度等進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)最適合該井的排采方式。

2.2 修井作業(yè)對(duì)煤層滲透率的影響

煤層滲透率主要由以下幾點(diǎn)控制：煤心滲透率、生產(chǎn)壓差、煤粉堵塞、表面張力以及潤(rùn)濕性。

生產(chǎn)壓差過(guò)大激動(dòng)煤層：若修井后重排制度選取不當(dāng)，一味的追求降液速率很可能會(huì)造成生產(chǎn)壓差加大對(duì)煤層產(chǎn)生壓敏效應(yīng)，此時(shí)若繼續(xù)加大生產(chǎn)壓差地層也不能排出更多的水，且對(duì)煤層的滲透率不可完全恢復(fù)。由圖2可知，A1井兩次修井作業(yè)之后煤層滲透率已經(jīng)受到影響，其產(chǎn)水量均未恢復(fù)到修井前。尤其是第二次修井后10 d內(nèi)沖次上揚(yáng)到2.0 min，生產(chǎn)壓差被快速放大對(duì)地層的傷害從產(chǎn)水量上體現(xiàn)明顯。

煤粉堵塞降低滲透率：在正常生產(chǎn)排采中，有相當(dāng)一部分顆粒會(huì)被流體攜帶至井筒內(nèi)，最終其可以通過(guò)沖洗井排出，而修井期間的停機(jī)可能會(huì)導(dǎo)致這些能夠被帶至井筒中的顆粒沉降在煤層孔裂隙中，且隨著停機(jī)時(shí)間的增加，沉淀顆粒在孔隙中的粘附力越大，越不容易被攜帶出。在修井的過(guò)程中勢(shì)必要停抽，停抽后儲(chǔ)層中的生產(chǎn)壓差會(huì)隨著井筒中液面的回升而不斷下降。生產(chǎn)壓差的降低使煤儲(chǔ)層中的流體流動(dòng)速度降低，從而使流體攜帶顆粒的能力不斷下降。在煤層氣井正常生產(chǎn)時(shí)，在較大生產(chǎn)壓差驅(qū)動(dòng)作用下，地層高速流體攜帶的大量煤粉和支撐劑會(huì)隨壓差的逐漸降低而在地層空隙和裂隙中沉降，最終將堵塞煤儲(chǔ)層的流動(dòng)通道，使修井后的地層滲透率降低，地層供液能力降低（圖2中的橫線為產(chǎn)水穩(wěn)定值）。加之修井后重排時(shí)生產(chǎn)壓差的放大會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力在煤層上的循環(huán)加載，導(dǎo)致煤層骨架破裂產(chǎn)生煤粉，如圖3所示。A地區(qū)最具代表性的為A-2，該井為多分枝水平井，采用裸眼完井方式完井，排采至今共進(jìn)行了5次檢泵，第一次修井撈砂8.75 m；重排81 d后第二次修井，撈砂19.66 m；重排7 d后再次修井，由于間隔時(shí)間較短未進(jìn)行撈砂；恢復(fù)排采58 d后再次修井，撈砂16.85 m；排采45 d后第5次修井，撈砂4.22 m?？梢钥闯鲇捎诿悍鄣亩氯貙庸┮耗芰γ黠@減弱，且隨著排采的繼續(xù)，生產(chǎn)壓差擴(kuò)大，孔隙中的煤粉還在大量排出。就這一情況A-2開(kāi)展了水力射流泵實(shí)驗(yàn)，目前排采良好。

圖2 A-1井排采曲線

表面張力及潤(rùn)濕性：由于檢泵過(guò)程中必要時(shí)須進(jìn)行撈砂作業(yè)，該過(guò)程注入的洗井液可能會(huì)對(duì)煤層造成污染，影響煤層孔喉的潤(rùn)濕性及表面張力，從而需要更大的生產(chǎn)壓差來(lái)克服該變化造成的阻力，影響地層的供液能力，如圖3所示。

圖3 A-2井排采曲線

2.3 修井作業(yè)對(duì)壓降面積擴(kuò)散的影響

在煤層氣排采初期，隨著生產(chǎn)壓差放大速率的提高，對(duì)煤層的傷害是逐步增加的，此階段采用控制生產(chǎn)壓差放大的速率（即動(dòng)液面下降速率）?？刂频闹攸c(diǎn)是在不傷害煤層滲透率的條件下，盡可能多的排水，使壓降范圍逐步向遠(yuǎn)端擴(kuò)展，壓降擴(kuò)散越好單井控制面積越大，氣源越充足。在修井后重排的排采強(qiáng)度若是快速恢復(fù)到之前工作制度，如圖4中的大壓差生產(chǎn)線所示，其壓降擴(kuò)散范圍將減小，造成單井控制范圍的縮小，從而影響產(chǎn)氣階段氣源的廣度和寬度，限制了煤層氣的大范圍解吸和可持續(xù)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

圖4 壓降擴(kuò)散曲線

2.4 修井作業(yè)對(duì)煤層裂隙的影響

在發(fā)現(xiàn)煤層氣井問(wèn)題到作業(yè)隊(duì)去井場(chǎng)之前有一段時(shí)間是在停抽待檢，這段時(shí)間動(dòng)液面會(huì)回升，地層壓差減小，煤層滲流通道中的流體逐漸停滯，其攜帶的煤粉會(huì)在滲流通道里沉積，裂隙也可能會(huì)逐步閉合。由于修井過(guò)程中近井地帶的煤層氣體反解吸，在重排后很可能短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量能恢復(fù)到修井前水平，若此時(shí)穩(wěn)定排采則氣量會(huì)先回落再逐步上漲，若此時(shí)誤認(rèn)為地層狀態(tài)良好便加大排采強(qiáng)度，則可能傷害煤層裂隙的溝通。

3 修井作業(yè)后排采效果的分析

3.1 工作制度快速恢復(fù)修井前狀態(tài)

A-3井：檢泵作業(yè)7 d，重排后6 d恢復(fù)修井之前工作制度，圖5中虛線位置右邊為修井后排采曲線。在快速提升工作制度后液面很快的回到了修井之前的水平，之后繼續(xù)保持該工作制度造成了動(dòng)液面的持續(xù)下降。在較修井前生產(chǎn)壓差大很多的情況下仍然沒(méi)能達(dá)到修井前的產(chǎn)液量。A-1，A-5等大多數(shù)定向井作業(yè)周期及重排后生產(chǎn)與此井情況類似，不再累述。

圖5 A-3井排采曲線

A-4井：檢泵作業(yè)2 d，重排后直接恢復(fù)之前工作制度。產(chǎn)水量并未減少，如圖6所示。在穩(wěn)排10 d后繼續(xù)加大排采強(qiáng)度，產(chǎn)水量隨之上漲，排采效果很好。

A-6井：產(chǎn)水量峰值超過(guò)每天100 m3，數(shù)次修井后均快速恢復(fù)之前生產(chǎn)水平，地層供液能力未見(jiàn)受到影響，如圖7所示。其相同壓差下產(chǎn)水量及井底壓力亦能恢復(fù)到修井前水平，可見(jiàn)修井作業(yè)對(duì)該井影響不大。

圖6 A-4井排采曲線

圖7 A-6井排采曲線

3.2 工作制度緩慢恢復(fù)到修井前狀態(tài)

A-7井第二次及第三次修井后采取連續(xù)、緩慢、穩(wěn)定的原則，使得該井在較小生產(chǎn)壓差下就取得了產(chǎn)氣量的上揚(yáng)，如圖8所示。從A-7井的排采來(lái)看，修井后采用連續(xù)、緩慢、穩(wěn)定的原則排采效果較好。

4 針對(duì)性建議

依據(jù)停機(jī)后的液面及井底壓力回復(fù)速率，制定排采制度；對(duì)于有條件的井，可以在停機(jī)后使用自動(dòng)液面監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)其液面及井底壓力恢復(fù)速率，并依此制定相應(yīng)修井后排采制度，以保證修井后重排的液降速率不超過(guò)停抽后液面恢復(fù)速率。目前停抽的井應(yīng)抓緊開(kāi)展此項(xiàng)工作。修井作業(yè)對(duì)定向井的傷害較大，對(duì)定向井及直井修井后的排采強(qiáng)度控制應(yīng)慎重；水平井在修井后緩慢排采效果較好。因此，A地區(qū)除產(chǎn)水超大的排采井之外修井后重排依然應(yīng)堅(jiān)持連續(xù)緩慢穩(wěn)定的排采制度。盡管電潛泵費(fèi)用很高，但對(duì)于井斜大、產(chǎn)水量高，其他排采方法有困難的排采井時(shí)，應(yīng)果斷采用電潛泵，快速恢復(fù)到換泵前的工作制度，避免因其他排采方法而造成的資金和時(shí)間浪費(fèi)。

圖8 A-7井排采曲線

A地區(qū)檢泵周期較長(zhǎng)，檢泵周期較長(zhǎng)的井容易造成裂隙閉合導(dǎo)致地層供液量的減低，應(yīng)選擇素質(zhì)較好的施工隊(duì)伍，快速完成檢泵作業(yè)。選擇合適的排采設(shè)備可以有效減少修井的次數(shù)。A井區(qū)設(shè)備合適的井仍然存在一定的井下作業(yè)隱患，如A-2更換水力射流泵之后井下兩根沉砂管尾端加裝絲堵的結(jié)構(gòu)可能會(huì)導(dǎo)致該井煤粉大量沉積，進(jìn)而大修，可以考慮去掉尾端絲堵。檢泵時(shí)砂面不埋煤層的情況下最好不要洗井，如必須洗井，最好選用煤層產(chǎn)出的水，這樣可防止煤層污染。A地區(qū)定向井井斜較大，排采水受煤粉的影響磨阻大、腐蝕性強(qiáng)，會(huì)使油管、抽油桿嚴(yán)重磨損，特別是抽油桿接箍磨損更嚴(yán)重，嚴(yán)重的會(huì)將抽油桿磨斷、油管磨穿。在油管下部應(yīng)選用大直徑剛性強(qiáng)的抽油管或者選取質(zhì)量較好的扶正器在井斜段安放。大部分排采井都經(jīng)過(guò)壓裂改造，大強(qiáng)度的排采很可能導(dǎo)致煤層吐砂造成卡泵，應(yīng)選用濾砂效果好的篩管，并且在檢泵時(shí)依據(jù)撈砂的高度，對(duì)吸入口位置進(jìn)行再次選擇。目前A地區(qū)還沒(méi)有因氣鎖造成的修井，但是管式泵氣鎖的可能性應(yīng)充分考慮，煤層較淺篩管可放置在煤層下放，煤層較深的井盡量加裝氣錨。隨著排采井?dāng)?shù)的快速增加，修井的次數(shù)也會(huì)逐漸增多，不同類型的排采井在修井重排后的排采管理制度問(wèn)題亟待解決，擬采用連續(xù)液面測(cè)試儀進(jìn)行連續(xù)測(cè)試，分析關(guān)井后地層恢復(fù)情況，為修井后的排采管理制度的制定提供依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)近年來(lái)A地區(qū)煤層氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中煤層氣井排采資料的收集，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)煤層氣井排采特點(diǎn)及影響因素，充分考慮排采制度、生產(chǎn)壓差、地層產(chǎn)水、煤層傷害、壓降擴(kuò)散、經(jīng)濟(jì)效益等因素，對(duì)作業(yè)后采取不同排采制度的典型氣井進(jìn)行對(duì)比分析，提出在A地區(qū)煤層氣井作業(yè)后排采制度的總體思路與擬采取的具體措施建議。在已作業(yè)的氣井上歸納總結(jié)實(shí)施效果，為以后同類情況提供了技術(shù)支撐。