崔凱 王寶金

摘要：在對(duì)煤層氣井進(jìn)行排采的過(guò)程中，地層會(huì)產(chǎn)生出煤粉隨著液體的流動(dòng)而進(jìn)行管柱內(nèi)。一旦不能夠隨著泵筒與油管帶到地面，而在泵筒中沉淀后會(huì)出現(xiàn)卡泵等情況的出現(xiàn)，對(duì)煤層氣開(kāi)采的效率造成一定的影響。本文將以煤層中產(chǎn)生的煤粉的原因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，研究煤粉的運(yùn)移規(guī)律，結(jié)合煤粉的具體特征形成具體的防粉技術(shù)方案，以期對(duì)其煤層氣開(kāi)發(fā)區(qū)塊提供借鑒.

關(guān)鍵詞：煤層氣;煤粉影響;防粉技術(shù);井下故障

引言

本文將結(jié)合保德區(qū)塊煤層氣田為例進(jìn)行分析研究。通過(guò)統(tǒng)計(jì)調(diào)發(fā)現(xiàn)，造成修井的原因有有油管漏失、煤粉堵塞井下設(shè)備、泵漏失、煤粉卡泵，煤粉影響卡泵和堵塞井下設(shè)備等情況故障達(dá)到了百分之二十七，對(duì)此我們可以發(fā)現(xiàn)煤粉影響是造成排采井故障的重要原因。受煤粉的影響排水井發(fā)生故障的主要原因是，在進(jìn)行排采的過(guò)程中產(chǎn)生的煤粉從煤層進(jìn)入管柱后，并沒(méi)有通過(guò)泵筒與油管輸送到地表面上，而是在進(jìn)入之后不斷的在泵筒內(nèi)沉淀和積聚，然后造成篩管堵塞，凡爾等泵體構(gòu)件及粘附在泵柱塞上導(dǎo)致泵泄漏、卡泵等井下故障的發(fā)生。

在對(duì)煤層氣進(jìn)行開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)遵循一定的原則，一旦出現(xiàn)泵泄漏、煤粉卡泵等問(wèn)題，將制約煤層氣井的持續(xù)穩(wěn)定開(kāi)采，從而使得生產(chǎn)效率大大降低，我們可以采取檢泵措施來(lái)恢復(fù)排水井的生產(chǎn)工作。在泵檢查過(guò)程中增加了成本，更有可能的是會(huì)對(duì)井造成嚴(yán)重的損壞。在此情況下，根據(jù)煤層氣井由于煤粉沉淀發(fā)生井下故障的狀況，我們進(jìn)行了多方面的分析，從而制定了具體的措施來(lái)減少煤粉對(duì)生產(chǎn)的影響，最后使得排采井的檢泵周期延長(zhǎng)，進(jìn)一步提高煤層氣的開(kāi)發(fā)水平。

1煤粉產(chǎn)出原因分析

依據(jù)巖石力學(xué)的相關(guān)理論，煤粉在煤層產(chǎn)生的主要原因有以下兩個(gè)方面：剪切應(yīng)力過(guò)大、滑移破壞。

1.1剪切應(yīng)力過(guò)大

井內(nèi)煤層的煤巖層的質(zhì)地很堅(jiān)硬，但其比較脆弱容易發(fā)生巖層破裂。在進(jìn)行射孔壓裂時(shí)，會(huì)讓煤層出現(xiàn)不同程度的損傷，還會(huì)使得起固定作用的水泥環(huán)發(fā)生碎裂的情況。在進(jìn)行排采的過(guò)程中，當(dāng)生產(chǎn)的壓力過(guò)于大的時(shí)候煤層就會(huì)有一個(gè)大的剪切應(yīng)力，而一旦剪切應(yīng)力大于煤層的剪切極限時(shí)，會(huì)使得煤層氣造成剪切破壞，煤粉顆粒也就應(yīng)約而生 [1]。

1.2滑移破壞

造成滑移破壞的主要成因是，在滲流的過(guò)程氣水相流，并且與煤層發(fā)生摩擦。其中流體的速度不斷加快，流體跟煤層顆粒之間的摩擦力也在不斷的增大，作用在煤層顆粒表面上的阻力增大，當(dāng)阻力大于煤粒的粘附力時(shí)，孔眼表面的煤粉開(kāi)始逐漸進(jìn)行脫落 [2]。

2煤粉沉淀原因分析

在排采的過(guò)程中煤層所產(chǎn)生的煤粉會(huì)隨著地層的流體被運(yùn)送到井筒，在經(jīng)過(guò)排采的相關(guān)設(shè)備進(jìn)入到管柱內(nèi)，在管柱中不沉淀并且可以順利的被輸送到地面是和煤粉粒徑與排液的速度快慢有重要的聯(lián)系。

2.2顆粒沉降與排液速度的關(guān)系

當(dāng)煤粉顆粒在液體中的沉降速度小于油管內(nèi)的排水速度時(shí)，煤粉的顆粒才可以發(fā)生向上運(yùn)動(dòng)，也只有在這種情況下，管柱內(nèi)的流體才可以正常的將它們攜帶到地面上。因此，增加油管內(nèi)排水流量有利于煤粉的排放，防止煤粉的沉淀和積聚。

3 防粉技術(shù)對(duì)策

在煤層的開(kāi)采過(guò)程中，煤層出粉是一種正常的開(kāi)采現(xiàn)象，相關(guān)資料顯示我國(guó)國(guó)內(nèi)的大煤層氣田都開(kāi)展了防粉技術(shù)的研究，主要采取的地面措施有預(yù)防性強(qiáng)抽、碰泵、注水洗井 [3]等來(lái)預(yù)防煤粉將泵筒堵塞住，還有采用井下工藝來(lái)防止煤粉堆積等。但實(shí)際情況是，各個(gè)煤層的氣區(qū)塊的地質(zhì)條件都不一樣，因此在地層的產(chǎn)水量、煤粉的產(chǎn)出量等有都不相同，如果只是單純的借用其他地方的防粉方法，也并不能取得良好的效果。對(duì)此，我們結(jié)合實(shí)際情況和地質(zhì)條件研究出適合該地區(qū)的防粉技術(shù).

3.1優(yōu)化排采制度

在排采的過(guò)程中，壓差逐漸增大會(huì)使得煤粉更容易的發(fā)生脫落的情況，也就導(dǎo)致煤粉量逐漸增多。因此，我們?cè)谧裱艍旱脑瓌t下，采用優(yōu)化排采的制度，避免壓力差過(guò)大，排彩的速度過(guò)于快，來(lái)減少煤粉的產(chǎn)生 [4]。

3.2優(yōu)化井下工藝

經(jīng)過(guò)對(duì)區(qū)塊含煤粉水樣檢測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)該區(qū)塊 百分之九十的煤粉粒徑小于0. 2毫米，百分之五十的煤粉粒徑小于 0. 1毫米，跟其他地區(qū)相比其粒徑較小，根據(jù)上面的數(shù)據(jù)我們可以采取以下方式進(jìn)行防粉.

3.2.1防砂管的選擇

我們依據(jù)區(qū)塊內(nèi)的井況情況與煤層的地質(zhì)特點(diǎn)，來(lái)選用 0. 1毫米的割縫篩管或0. 2毫米的繞絲篩管 [5]來(lái)阻止大于大于 0. 1 或 0. 2毫米粒徑的煤粉進(jìn)到管柱內(nèi)部，也確保其他的小粒徑煤粉不在尾管處堵塞。

3.2.2油管的選擇

該區(qū)塊的煤粉粒徑都比較的小，在使用防砂管技術(shù)后，依然會(huì)有一些煤粉進(jìn)入到管柱內(nèi)，在這種情形下我們經(jīng)常采用加快排液的速度使得小的煤粉粒徑可以隨著油管內(nèi)的排水輸送到地面。在現(xiàn)場(chǎng)我們將在用的73毫米普通內(nèi)襯62毫米的油管改用為（53±0. 5）毫米的油管，使得管內(nèi)液體流速可以提高到百分之四十二點(diǎn)三，對(duì)煤粉卡泵的情況有明顯的效果。

3. 3地面管理措施

3. 3. 1常規(guī)預(yù)防措施

針對(duì)所有的排采井每月將進(jìn)行一個(gè)示功圖測(cè)試，然后來(lái)對(duì)煤層氣井井下工況進(jìn)行綜合的分析，病以此來(lái)判斷是否因?yàn)槊悍塾绊懚霈F(xiàn)早期軟卡與漏失的排采井. 在早期發(fā)現(xiàn)軟卡的排采井時(shí)，可以通過(guò)大沖次快抽措施，將泵筒處粘黏的煤粉進(jìn)行大量的是沖刷然后排出，

可以有效的防止泵被煤粉嚴(yán)重堵塞，可以延長(zhǎng)檢泵的周期進(jìn)而促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高 [6];在對(duì)已經(jīng)有漏失的排采井，我們可以進(jìn)行大量的快抽和碰泵，把粘連的煤粉最震落下來(lái)，從而提升泵效.

3.3.2異常情況處理

在排采生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行日常的巡視和檢查中，如果發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)開(kāi)始光桿和驢頭晃動(dòng)，水量減少以及液體不流出的情況下，我們可以對(duì)其可進(jìn)行示功圖試驗(yàn)，以此來(lái)判斷井下故障是否是由于煤粉影響而造成的。根據(jù)具體情況，可采取大沖快抽、碰泵等具體的措施，來(lái)對(duì)受煤粉影響的井下故障進(jìn)行處理，有效的防止煤粉完全堵塞泵筒，延長(zhǎng)檢泵周期，使生產(chǎn)效率可以大大提高。

4.結(jié)論

該區(qū)塊位于中國(guó)西北部，是一個(gè)低階煤層區(qū)塊。通過(guò)對(duì)該區(qū)塊排采場(chǎng)地的勘探和對(duì)煤粉影響的有針對(duì)性研究，得出以下結(jié)論：1）排采過(guò)程應(yīng)遵循“連續(xù)、緩慢、穩(wěn)定”的基本原則，合理制定排采作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，避免壓差過(guò)大，排采速度過(guò)快。2）該區(qū)塊煤粉主要為粒徑小于0.2毫米的煤粉渣和礫石，通過(guò)在管柱底部的尾管處安裝防砂尾管，可過(guò)濾較大的煤粉渣，避免較小粒徑煤粉堵塞尾管。

3）減小油管內(nèi)徑，可以在排排與生產(chǎn)強(qiáng)度相同的情況下，加快油管內(nèi)液體流速，讓防砂尾管無(wú)法過(guò)濾的過(guò)小煤粉和礫石可以排放到地面。4）在排采井泵未被煤粉堵塞、抽油機(jī)抖動(dòng)、泵泄漏等現(xiàn)象發(fā)生前，可以采取大沖次快抽和碰泵的方法，減少煤粉的沉淀，防止煤粉堵塞泵筒，延長(zhǎng)泵檢查周期。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究其他與其相似的煤層氣田也可以借鑒這種防粉技術(shù)，減少煤粉對(duì)排采的影響，提高排采效率。目前隨著該區(qū)塊逐漸進(jìn)入煤層氣排采的后期，使得井下壓力不斷的降低，產(chǎn)水量也逐漸減少，粉煤灰、礫石的產(chǎn)量大，這不僅加劇了排采過(guò)程中煤粉的影響，而且增加了煤層氣通道的堵塞概率。采取有效的排采制度來(lái)防止煤層發(fā)生塌陷的狀況，將成為下一階段解決煤粉影響的關(guān)鍵。

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