我国煤层气井排采工作制度探讨

我国煤层气资源丰富,全国2 000 m以浅的煤层气资源量达36.8×10¹²m³。由于煤层沉积后普遍经历了较为复杂的构造运动,若煤阶较高,煤的渗透率普遍偏低,而且在煤层气开采中储层的压敏作用极强,这就需要我们更加关注排采技术。针对目前煤层气排采中存在的排水降压效果差、单井产量低的问题,从优化煤层气排采工作制度角度出发,引入了流体流动系统的概念,指出建立合理的煤层气流体动力学模型是制定合理工作制度和建立数学模型的前提,还提出了逐级降压排采工作制度的思想。通过计算对比分析,认为这种工作制度指导下的排采效果更好。       

煤层气压裂和排采技术应用现状与进展

在当前国际能源供需矛盾日益突出的形势下,煤层气的资源勘探开发备受世界瞩目。对于此类非常规气田的开发人们借鉴常规油气田开发技术并加以改进,探索出开发煤层气的技术。主要概述了国内外煤层气井的压裂技术和排采技术的研究现状,分析存在的问题;对比各技术的优缺点和适用性,提出我国煤层气开发技术需加强的方面,展望未来发展趋势。清洁压裂液研制、二氧化碳泡沫压裂和氮气泡沫压裂技术改善,排采使用装置和排采工作制度改进是目前我国煤层气发展的主要技术突破点。     

煤层气井排采控制技术发展现状与展望

总结煤层气井排采控制工艺的发展历程,在现阶段自动化排采技术的基础上,展望未来智慧排采工艺的发展方向。自动化排采设备控制精度高,维护方便,综合运营成本低,目前在煤层气开发领域已大量推广,但是排采控制制度及设备参数的设定,全部依靠人工凭借经验手动设置,存在较为严重的不确定性。将机器学习算法与煤层气井自动化排采技术跨领域结合,进行智慧排采决策系统的开发,为煤层气井智慧排采提供准确的产能预测和排采制度设置,是该领域未来的一个重点研究方向。     

我国煤层气排采技术研究现状

煤层气与常规油气的开发有着较大的不同,煤岩储层具有特殊的应力敏感性和成藏富集规律,所以开采难度也相对较大。若想合理进行煤层气开采,首先要制定合理的排采制度,深入的研究煤层气排采技术,为煤层气合理高效开发开采提供理论依据。本文首先阐述了煤层气排采原理,进而针对排采工具对煤层气开采的影响、排采阶段的划分、排采制度与控制等三个方面展开叙述,总结了目前的研究状况。分析认为:煤层气排采工具和设备的选择需要与排采管控制度相适应,目前排采管控制度向着更加智能化的方向发展。     

煤层气排采中的技术管理

结合近年来我国煤层气排采方面的经验教训，参照国外煤层气开采的成功经验，对煤层气排采中的生产管理提出了相应观点，对煤层气排采工艺技术水平的提高提供了有益的帮助。     

自制煤层气井排采试气流程

根据煤层气井排采试气特点，调研目前各公司煤层气井排采流程的使用情况，结合武MXX多分支水平井产水量高、产气量高的要求，自制一套煤层气排采试气流程，满足大部分井的排采需要。     

模糊评判法优选煤层气井排采方式

煤层气井采用的排采设备基于常规油气井的开采设备,在现场应用中存在诸多问题,影响了煤层气的开采效果。为了实现较高的开采效率,通过对煤层气井各排采方式的分析,结合模糊数学的理论知识,利用模糊综合评判法建立了煤层气排采方式评价模型,从技术因素和经济因素两方面对现场煤层气井的排采方式进行模糊评价并选出了最优的排采方式,结果表明所选方式符合现场所用设备,为煤层气排采工艺的优选提供了理论依据和技术方法。     

沁水盆地南部高煤阶煤层气井排采工艺研究与实践

中国石油华北油田公司在沁水盆地南部进行高煤阶煤层气开发5年来,已实现年外输气量4×10⁸ m³,排采工艺和技术取得了一定成效。但是,目前还存在对该区煤储层认识不深入,没有成熟的排采技术可以借鉴,井底流压与产气量、产水量的关系认识不清,缺乏专用排采工具等问题。为此,开展了气、水、煤粉多相流动态变化对煤储层的敏感性研究,揭示出了不同开发方式下的煤层气排采规律,并制订出相应的排采技术规范--“五段三压”法（排水段、憋压段、控压段、高产稳产段和衰竭段;井底流压、解吸压力、地层压力）;研发配套的排采工具,形成了拥有自主知识产权的平稳、高效、低成本的煤层气井排采技术系列--排采设备及工艺优化技术、内置防砂管技术和煤层气井智能控制技术;深化产气规律认识,建立了半定量科学排采工作制度,从而降低了对煤储层的伤害,提高了单井产气量。该工艺为沁水盆地南部煤层气田樊庄、郑庄区块15×10⁸ m³煤层气产能建设提供了技术支撑。     

基于模糊PID控制的煤层气智能排采系统应用

煤层气排采通常依靠人工进行排采制度调整,针对这种简单、低效、落后的工作方式,设计了能够满足煤层气排采实际工况需求的智能化排采系统,该系统能够根据煤层气井的井况和采油工程人员制订的排采制度自动、智能化地进行煤层气排采。为了保证系统的稳定性和抗干扰能力,采用了基于模糊控制的PID控制算法,通过在某煤层气排采现场的实际应用验证,整个系统有效、稳定、安全可靠。     

煤层气井排采工艺研究及现场试验

针对华东分公司三个煤层气勘探区块的煤储层特点,从排采方式、排采方法优选、管柱结构及泵挂深度、配套工艺等方面对煤层气井排采工艺进行了深入研究。根据煤层气井排采机理,总结出了＂三段制＂排采工作制度,以获得较高的单井产能。应用上述研究成果,2009-2010年在三个煤层气勘探区块进行排采试验,取得很好的效果,延1井单井日产量达2 600 m3,织2井单井日产量达2 800 m3,两个区块获得工业气流重大突破。     

低效井产能主控因素下的排采设备适应性分析

煤层气井在开发过程中具有连续、有效排采时间较短及维修作业频繁等特点,因此研究煤层气排采设备的适用性尤为重要。采用多层次模糊综合评价法,从资源条件、产出条件和开发条件等3个方面分析了煤层气低效井产能的主控因素,给出了排采设备的适用性评价。分析结果表明:采用多层次模糊评价方法可以得到影响煤层气井产能的5个指标,即含气量、埋深、渗透率、煤粉产出和排采速度;根据5个主要指标可以有针对性地开展煤层气排采制度和工艺的优化工作。针对煤粉产出和排采速度等两个重要因素,对煤层气排采常用的"三抽"设备、螺杆泵、电潜泵和射流泵等排采设备进行了适应性分析,所得结论可为煤层气低效井的排采设备选用提供指导。     

煤层气井水力射流泵排采的适应性研究

我国煤层气资源丰富,但未能进行商业化开采,排采环节是关键之一。本文综合分析了我国煤层气井的排采特殊条件,总结了煤层气井现场排采设备应用中存在的问题,结合射流泵排采工艺的技术特点,对比分析了应用水力射流泵排水采气的技术优势。研究结果表明煤层气井应用射流泵排采工艺是可行的。     

煤层气柔性排采系统研究

煤层气是一种有很大利用价值的清洁能源,合理开采煤层气对优化我国能源结构具有重要的意义。有杆泵在煤层气开采中中存在着能耗大、投资高和操作不便利等问题。针对现有有杆泵抽油机存在的问题,研制了柔性排采系统,该系统具有结构简单、体积小、能量传递环节少、多功能、投资少等特点。     

直驱螺杆泵在煤层气排采中的参数优化研究

为使煤层气排采生命周期更长、煤层气产出量最大化,对地面直驱螺杆泵在煤层气排采中的生产参数进行了优化研究。综合考虑煤层气排采制度及井、泵之间的供排协调的实际约束条件,建立以生命周期内煤层气产气量最大为优化目标的数学模型。引入煤层气井生产数值模拟结果,将其作为优化过程中的参数,将煤层气井生产排采制度这一较难表征的约束条件恰当转化,以适当的时间段内压降值作为计算排水量的依据,编制优化流程图,按照优化流程及其他各约束条件对生产参数进行优化。通过具体实例验证了优化方法的有效性。     

煤层气井排采工艺研究

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,并结合实例进行了说明。在煤层气探井排采中,取得了煤层气井产量的突破,日产量达到了2500m3。     

多层叠置含煤层气系统递进排采的压力控制及流体效应

为了研究多煤层发育地区各含气系统排采次序及压力控制下的流体效应,以指导煤层气井排采制度设计,从贵州省织纳煤田选择了1口煤层气参数+试验井,在划分多层叠置含气系统的基础上,分析了各含气系统静止液面压力、储层压力、临界解吸压力特征,设计了各含气系统递进排采次序及排采压力控制方案;模拟了单含气系统分排、多含气系统合排及多含气系统递进排采各阶段的流体效应。模拟结果表明：①单独排采各含气系统时,产气量低,排采时间短,成本高;②多含气系统递进排采平均气产能和累计产能高、稳产期时间长,但多含气系统在合层排采时,由于各系统压力不同,系统间存在相互干扰,并非所有含气系统都有产能贡献;③多层叠置独立含煤层气系统可根据各系统内煤储层压力、临界解吸压力和产气压力来设计递进排采次序,先排采临界解吸压力和产气压力高的含气系统,当压力降到另一含气系统的临界解吸压力和产气压力时,再进行两个含气系统合排,依此递进排采所有含煤层气系统。     

煤层气井排采制度及配套工艺技术

根据延川南煤层气试验区煤层气井排采过程中,因排液速度不合理和排采工艺不完善,造成煤层气排采井生产周期短、产气量低、资料录取不准确的现状,通过试验区45口井排采工作的摸索和试验,探索了"五段制"的工作制度和合理的套压范围,形成了防砂防气锁的斜井泵排采技术、电子压力计地面直读监测技术、捞砂泵捞砂技术,结果表明"五段制"的排采制度保证了延川南试验区煤层气排采井产气量稳步上升,日产气量超过16 000 m3,生产周期由224 d延长至353 d。     

新疆油田煤层气井排采技术初探

根据煤层气井排采的特点，结合传统采油技术，设计了新疆油田煤层气井排采的井下管柱结构及地面流程。在排采过程中，选用了易于控制的无级变速抽油机，自行研制了井下永久压力计，可实时监测井下压力和温度，为排采过程监控提供了所需的参数。应用情况表明，该排采工艺技术能较好地满足新疆油田煤层气井排采的需要。     

低产液煤层气井的维护管理探讨

煤层气井排呆一段时间后,日产液量会逐渐降低,整体呈现前高后低的特点。低产液井较高产液量井,管理难度和复杂性有所增加。由于油管内液体流速较小,不能有效携带液体中的砂粒、煤粉等固体杂质,易发生出液不正常甚至躺井检泵的情况,从而中断煤层气排采的连续性。煤层气井排采连续的中断,会使煤层的流压、渗流通道等发生变化,易导致煤层产气能力下降。分析总结了低产液量煤层气井排采过程中出现的相关问题,提出了相应措施,以保持排采的连续性。     

樊庄高煤阶煤层气井智能排采技术研究及应用

针对沁水盆地樊庄高煤阶煤层气田各井地质条件及开采状况差异性大,不能采用同一排采制度和控制模式的特点,研究了适用于煤层气井的智能控制排采技术。在总结探索樊庄煤层气井排采规律的基础上,应用智能控制原理,以变频闭环控制技术为主,实现了对煤层气井井底流压和排采制度的智能控制。在抽油机井、电潜离心泵井、地面驱动螺杆泵井现场应用10口井表明,该智能排采技术适应工况能力较强,自调节性能好,排采制度执行效率高,在煤层气开发领域具有广泛的推广应用前景。