煤层气L型水平井电潜螺杆泵应用技术研究

近年来,常规"抽油机+管式泵"、地面驱动螺杆泵等有杆排采工艺无法满足L型水平井的排水降压需求。本文结合ESPCP型电潜螺杆泵系统(一种无杆排采工艺)在沁水煤层气田L型水平井中的应用实例,详细阐述了该型电潜螺杆泵系统在L型水平井中的系统选型及防串气、防煤粉等现场应用技术;且经生产跟踪,目前ESPCP型电潜螺杆泵在煤层气L型水平井的综合性能及应用技术完全满足排水降压阶段的连续稳定排采,对其它类型排采工艺在L型水平井中的应用具有较高的借鉴意义。     

煤层气L型水平井抽油机举升工艺应用研究

煤层气L型水平井主要采用水力管式泵、电潜螺杆泵等无杆举升工艺进行排采,但排采过程中水力管式泵地面设备故障、中心管漏失、卡泵等问题频发,电潜螺杆窜气烧泵问题严重且由于受大狗腿度的影响部分井无法下泵至合理排采井段。针对以上问题,本文进行了煤层气L型水平井抽油机举升工艺的研究应用,通过L型水平井水平井泵的针对性研发、抽油机举升系统设计选型、内衬油管防偏磨工艺及插接式简易气锚防窜气工艺的设计,确保了2口试验井的成功应用,为煤层气L型水平连续稳定排采提供了一种高效的举升工艺方式选择。     

煤层气水平井井型结构分析及钻完井技术优化

水平井是实现煤层气高效开发的关键技术,为了优化水平井井型及配套钻井技术,提高煤层气井产量,基于煤层气排水降压采气的基本开发原理,提出了煤层气水平井井型和钻井工艺设计的基本原则,研究了各类煤层气水平井井型的优点和缺点,并针对高效水平井井型提出了配套钻井工艺优化方法。研究结果表明:水平井井型和钻井工艺优化应遵循便于排水降压、增加产气面积、力求井眼稳定和走低成本道路的原则; V型井、L型井与其他井型比,共用或取消排采直井,大幅降低了成本;从多分支井到单支井实现了套管、筛管完井,实现了水平井井眼支撑和重入,增强了稳定性,实现了增产措施应用;从多分支到单支压裂,保持了较大的产气面积; L型水平井是未来煤层气水平井的主要井型,但由于排采工艺不过关,常规地面抽采L型水平井不能大规模推广,V型水平井是目前最为高效、适宜排采的水平井井型,但采动区L型水平井不需要排水降压则是煤矿瓦斯抽采的有效技术,可以大规模推广。钻井工艺由三开变为二开,一开采用444.5 mm大钻头,水平井眼直径由139.7 mm增加至339.7 mm,提高了水平井日产气量。通过直斜段固井技术,实现了水平煤层段不固井和筛管、套管完井,为保护和改善水平段储层渗透率奠定了基础,该工艺技术在沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘试验获得了较好的效果。     

L型水平井高效排采管控技术研究

煤层气的排采方式、排采制度的合理性以及现场排采管控对煤层气的产量有很大的影响。L型水平井特点不同于常规多分支水平井,排采阶段划分与排采控制在不同的阶段有不同的控制要点。通过对樊庄-郑庄L型水平井的排采过程的分析与研究,探索出一套适合L型水平井的高效排采管控技术。对后期的排采管控起到示范意义。     

煤层气水平井气体作业技术研究与应用

随着煤层气开发技术的发展,水平井逐渐成为煤层气开发的主流井型。但水平井排采过程中的出砂、出煤粉问题导致井筒堵塞,严重制约了水平井的稳定排采。因此,如何实现水平井高效清理,日益受到煤层气行业的重视。本文以沁水盆地华北油田煤层气开发区块水平井开发实践为基础,分析了水平井低产原因：一是煤粉、石英砂等固体颗粒堵塞井筒、筛管,煤层气不能顺利产出;二是煤粉堵塞近井筒地带渗流裂缝,人工裂缝导流能力下降。针对低产原因,创新应用水平井气体作业技术,取得了较好的应用效果,为今后煤层气的开发提供了新思路,具有较高的推广应用价值。     

沁水盆地郑庄井田煤层气分段压裂水平井开发技术

为实现煤层气低成本、高效开发,基于郑庄井田3^#煤层和15^#煤层特征,提出了煤层中非固井L型分段压裂水平井强化开采煤层气技术方法。数值模拟结果表明：水力喷射压裂能产生1.5～2.0 MPa的环空封隔效果和3.5～4.5 MPa的孔内增压效果,可满足非固井水平井环空防窜流和定点压裂的目的。为解决非固井煤层气水平井钻完井、压裂改造和排采技术难题,研究形成了“优质、快速、安全”钻完井,带底封的连续油管快速拖动喷射-压裂联作分段压裂,“大排量、大液量、中砂比”活性水压裂增产改造和L型水平井精细化排采控制4项核心关键技术。实践证明,煤层中非固井分段压裂水平井开发煤层气技术在郑庄井田实现规模化开发应用,并取得了煤层气开发技术和高产气量的双重突破。     

直驱式螺杆泵装置在煤层气井上的应用

华北油田煤层气排采以抽油机和螺杆泵为主,螺杆泵主要用在水平井及部分产水量比较大的直井上。目前螺杆泵驱动装置主要采用皮带传动,皮带老化松弛直接影响了电机动力传递,电机动力传递不足会造成扭矩加大而停井,且系统效率低,能耗比较高。为了达到节能降耗、提高效益的目标,开展直驱式螺杆泵装置应用研究。现场试验表明,直驱式螺杆泵平均节能38%,使用后节能效果明显。直驱式螺杆泵装置具有输出转矩高、使用寿命长、运转安全平稳、故障率低等技术优势,在煤层气井上有着很好的应用前景。     

煤层气水平井智能排采控制技术研究与应用

煤层气井原有的开发模式是以直井+抽油机的模式,随着煤层气排采技术的不断提高,多分支水平井技术是近年发展起来的一种集钻井、完井与增产措施于一体的新技术,特别适合于开采低渗透储层的煤层气,常规的管式泵+抽油机、螺杆泵、潜油电泵在水平井排采中逐渐显出诸多局限性,射流泵成为水平井排采的关键设备,然而射流泵控制复杂,需要控制注水压力和井底流压,控制不好气量会大幅波动,依托自动化系统,同时对水平井排采深入研究,建立了一套"双回路单PID控制"煤层气水平井智能排采控制技术,现场应用控制精细,气量平稳。     

贵州新田矿区顶板L型水平井煤层气抽采技术

针对碎软煤层瓦斯灾害频发、瓦斯抽采困难、顺煤层水平井钻进困难的问题,在借鉴“虚拟储层”思路和页岩气开发技术的基础上,以新田矿区9号煤层为对象,研究分析了煤层顶板L型水平井分段压裂抽采技术。通过目标区及目标层位优选、井身结构优化、井眼轨迹精准控制技术、多簇定向射孔分段压裂精确优化工艺技术及排采作业精细控制技术,形成了煤层顶板L型水平井煤层气高效抽采技术体系。结合工程实践,顶板L型水平井在新田矿区取得了产能突破,最高日产气量达到了5 334 m³/d,并获得了长期稳产高产的试验结果。顶板L型水平井分段压裂高效抽采技术的成功应用,为具有类似地质条件的高突矿井煤层气抽采及煤矿区瓦斯治理提供了技术方向引领。     

煤层气水平井技术应用分析及优化

全国主要煤层气区块15年以上的开发实践表明,不同地质条件下,相同的水平井技术开发效果差异较大,可复制性差,亟需进行技术优化。基于水平井技术应用典型案例的数据统计分析,研究了井型、井身结构、完井方式、储层强化技术、排采装备及工艺的优化方法。结果表明,井型和井身结构对煤层气高效经济开发起决定性作用。U型和L型水平井最具推广应用价值。井身结构优化应保持水平段井眼平滑,U型井水平段井眼下倾,L型井水平段井眼上倾且设置沉煤粉“口袋”。根据地应力、煤层埋深和渗透性选择完井方式,低地应力、埋深浅的高渗煤层,水平井段采用筛管完井|高地应力、埋深大的低渗煤层,水平井段采用“套管水泥固井+分段密集多簇射孔+大规模水力压裂”技术。排采设备优选“杆式泵+抽油机”组合,实施智能化、精细化排采,严格管控“上产—稳产”阶段的排液速率,保证水平井高产稳产。     

沁水盆地南部柿庄地区煤层气U型水平井低产原因分析

本文基于柿庄地区煤层气水平井资料,从地质、工程、排采三个方面系统分析水平井低产原因,认为断层沟通含水层、煤体结构破碎,邻井压裂沟通含水层、井眼轨迹上倾、排采速度过快、排采时效低为区内煤层气水平井主要低产原因。通过水平井低产原因分析,为该区煤层气勘探开发提供依据。     

煤层气新型“L”型水平井精确连通技术研究

为实现低成本、高效的开发煤层气,利用原有多分支水平井排采直井或者压裂排采直井,将"L"型水平井与其连通,达到低成本、高效的控面增产的效果。由于利用老井开发,连通技术是其关键技术,连通施工工况多在玻璃钢套管连通或者煤层洞穴已垮的井眼连通,磁信号干扰严重,如何精确有效的做到两井连通,还不妨碍后期措施是技术实现的关键。本文介绍利用煤层气连通技术,实现新井眼与老井眼的沟通,达到盘活老井,增加采气面积,实现增产的目的。     

射流泵在晋城矿区煤层气水平井排采中的应用

随着煤层气井由垂直井转为水平井,常规的管式泵+抽油机、螺杆泵、潜油电泵等逐渐显出局限性,尤其是水平井组只有工程井,没有条件施工排采直井的情况下,需要一种新泵进行排采。介绍了射流泵的工作原理,并基于晋城矿区煤层气储层地质条件,将该泵应用到晋城矿区多分支水平井中进行排采试验,其效果明显。     

延川南区块煤层气排采工艺技术现状及建议

延川南区块煤层气部分排采井因煤粉从煤层中析出至井筒造成螺杆泵频繁卡泵,检泵周期短,无法实现煤层气的连续性排采。文中介绍了延川南区块煤层气排采井举升工艺技术现状,找出螺杆泵排采工艺中存在的主要问题,提出相应的技术对策,对提高延川南区块煤层气整体开发水平具有一定的指导意义。     

沁水煤层气田L型水平井防窜气技术研究

沁水煤层气田L型水平井产生的窜气问题,已严重影响了单井产量,本文分析了此类井型产生窜气的原因,针对该气田L型水平井所使用水力管式泵和同心管射流泵的两种无杆排采工艺,提出了通过优化井筒工艺和控制井底流压相结合的解决方式,并最终进行现场实施进行论证,结果表明L型水平井的窜气问题得到了有效的解决。此项研究为L型水平井的平稳正常排采提供了技术支撑,具有一定借鉴作用。     

延川南煤层气V型水平井组钻井关键技术研究

煤层气V型水平井组是一种新型的水平连通井组。该井组是由两口水平井与一口直井组成,并实现远端连通,完井后由两口水平井提供泄流通道,直井进行排采生产。其钻井工艺主要包括井身结构优化技术、井眼轨迹优化设计与控制技术、水平井与洞穴井对接技术、煤层造洞穴技术、固完井技术等。本文系统地论述了煤层气V型水平井钻井工艺的关键技术要点,并在华东分公司实施的延5-V1型井组中得到成功的应用,为未来延川南煤层气的高效勘探开发提供了技术参考。     

晋城矿区郑庄深部煤层L型水平井增产改造技术

晋城矿区郑庄区块常规直井煤层气产量低,开发效果差。为有效改善该区块煤层气的开发现状,提高煤层气井产量,采用理论分析与现场试验相结合的方法,在充分利用老井压裂影响范围的基础上,提出了L型水平井串联压裂增透改造技术,并形成了集井位布设、射孔压裂段优选、连续油管分段压裂改造于一体的L型水平井高效开发方法与技术。经现场试验,L型水平井串联压裂增透改造技术取得了良好的增产改造效果,L型水平井产气量是本区块常规直井平均产量的近30倍。研究结果为晋城矿区深部区块的煤层气高效开发与老井改造提供了依据和指导。     

樊庄区块煤层气水平井产能模式划分及分类评价

为探究水平井开发动态及生产特征,对樊庄区块56口煤层气水平井的实际生产资料进行了跟踪研究,确定了4种产能模式(低产气井、中产气井、中高产气井和高产气井),共计8个亚类。分析了不同产能模式气井的生产特征及影响其开发效果的部分因素,并提出了相应的水平井开发建议,结果表明:制约水平井开发效果的主要因素为地质因素、工程因素和管理因素,其中又以煤储层富集高产认识、断层识别及工程上的井眼稳定性问题尤为突出;根据地质条件合理部署井位,尽量避开断层,同时综合考虑煤层产状、煤体结构、顶底板稳定性及高煤阶煤储层固有力学性质对钻井的影响,排采过程中保证排采连续性,才能实现煤层气水平井的高效、绿色开发。     

煤层气U型井水平井套管完井技术探讨

U型井是煤层气资源开采的一种新型模式,以往经验,U型井水平段多在煤层钻进,采用裸眼或割缝衬管方法完井,但这种方法在煤层顶、底板水平钻进段效果不佳,本文依据工程实例,介绍了套管完井技术在煤层气U型井水平井中的成功应用,不仅保证了井身质量合格,而且为后期压裂排采提供了保障,在类似煤层气U型井水平井完井作业时具有良好的应用前景,可逐步推广。     

华北油田煤层气水平井钻完井方式优化与应用

为了从根本上解决早期裸眼多分支水平井裸眼段井眼易垮塌、易堵塞、无法疏通作业、无法增产改造等问题,提出了可控水平井设计理念,通过全通径二开井身结构、免钻塞半程固井、稳定井壁低伤害钻井液体系、钻井方式以及完井工艺的优化完善,实现了“井眼可控、利于改造、快速高效、广泛适应”的设计目标,同时,该类井水平段无论上倾还是下倾均可下入无杆泵实现工程井直接排采,无须打排采洞穴井,大幅度节省了钻井投资,同时有利于实现水平井井组工厂化高效开发。华北油田煤层气矿区推广试验70余口,钻井成功率100%,其中套管分段压裂改造钻井和压裂总成本较裸眼多分支井降低45%,产量是裸眼多分支井的1.89倍,整体实现了煤层气低成本高效开发的目标。