煤粉对煤层气井产气通道的影响分析

基于Kozeny的毛细管岩石模型,建立煤粉影响后产气通道渗透率的模型;分析煤粉对产气通道渗透率和导流能力的影响,在以往渗流观点基础上,研究煤层气沿产气通道渗流模式,依据该渗流模式运用分段方法建立煤储层整体压降模型,探讨煤粉对煤层气井产气潜能的影响.结果表明:煤粉影响后近井地带产气通道的渗透率与煤粉颗粒粒径大小和填充率有关,远井地带产气通道的渗透率与煤粉的堵塞程度有关.随着煤颗粒粒径的增大,堵塞程度的增加,产气通道的渗透率减少.在填充煤粉颗粒粒径由0.01mm增大到0.3mm后,产气通道的渗透率由569.96μm2减少到30.91μm2;在粒径比不变的情况下,当填充率小于1时,填充率对产气通道的渗透率影响较小,当填充率大于1时对产气通道的渗透率影响较大;随着沉积厚度的增加,裂缝的等效裂宽越小,压裂裂缝的导流能力减少,导流能力随沉积厚度的变化呈线性递减关系.煤粉在产气通道内的填充沉积不仅使煤储层整体压降程度变小,而且使煤层气的有效解吸面积变小,进而影响煤层气的产能.     

井筒内煤粉对单相流煤层气井井底流压的影响

根据煤层气井井底流压的分段计算方法,考虑井筒内煤粉含量和流体流动对井底流压的影响,建立了上行气固两相压差模型和下行液固两相压差模型,给出了考虑井筒内煤粉和流体流动的井底压力计算方法,并分析了井筒内煤粉对井底压力的影响,结果表明:井筒内煤粉对煤层气井井底压力的影响不可忽略。通过实例分析,当井筒内煤粉含量为3%时,由煤粉和流体流动引起的压差最大为0.147MPa,平均压差为0.13MPa。根据实测的井底流压通过该计算方法可以反求井筒内煤粉的含量,即根据井底压力的变化可以监测井筒内煤粉浓度的变化;依据煤粉排出量,可以得到未排出煤粉的量,进而估算未排出而沉积井底的煤粉量,得到埋泵所需时间,为修井作业提供参考。     

剪切闸板防喷器剪切钻杆断口凸起高度评估

被剪钻杆断口的变形程度是评价剪切闸板防喷器剪切性能的重要依据之一,直接关系到钻杆的再循环利用和作业效率,而被剪钻杆断口凸起高度又是断口变形程度的重要方面。为了对被剪钻杆断口凸起高度做出合理评估,以钻杆为研究对象,依据运动学基本规律建立剪切闸板的运动方程,综合考虑作业参数,以坐标转换公式的矩阵形式和滑移线理论为基础,分别给出由单剪切点导致被剪钻杆断口在任意时刻及最终凸起高度的理论预测式,继而确定断口凸起位置并建立冲击块导致被剪钻杆断口凸起高度的理论评估模型。用剪切闸板防喷器进行剪切CT90管的剪切试验,获得CT90管的断口数据对评估模型进行验证,结果表明所建立的评估模型与剪切试验获得的断口凸起高度的相对误差在10%以内,具有较高的可靠性和适用性。分析V型角、刃口倒角等剪切闸板冲击块关键结构参数及钻杆结构尺寸对被剪钻杆断口凸起高度的影响规律,研究表明钻杆断口凸起高度随着V型角的增大而增加,随着刃口倒角的增大呈波浪形变动,且波谷逐步增加,刃口倒角在20 °时,钻杆断口凸起高度最小,钻杆断口凸起高度随着剪切点至V型角中心点的长度增加而增加。在满足井控要求的情况下,设计剪切闸板时,冲击块的刃口倒角以20 °为宜,V型角越小越好并尽可能地缩短剪切点至V型角中心点的长度。钻杆断口凸起高度随着钻杆内径及壁厚的增大而增大,在满足钻采的要求下,钻杆宜选用小通径薄壁钻杆。     

煤层气井射流冲煤粉装置冲击深度的研究

为确定煤层气井射流冲煤粉装置合理的结构和工作参数,实现射流冲煤粉系统的优化设计和有效运行,理论分析了冲煤粉装置工作原理和煤粉颗粒运动过程,整个井底冲煤粉射流场可分为:自由射流区、射流冲击区、漫流区、返流区、旋涡区和负压吸附区6个区域,决定煤粉是旋转上升的复杂运动状态。开展均匀设计方法的冲煤粉实验,运用二次多项式逐步回归法得出回归方程,揭示喷嘴结构参数、射流参数和煤粉特性对冲煤粉深度的互相耦合的影响关系。结果表明,对冲煤粉的深度影响程度的大小依次为:喷距、喷嘴直径、喷嘴流量和煤粉直径。进一步的单因素试验详细了解各影响因素对冲煤粉深度的影响,得出在要求不动管柱时冲煤粉深度达到500 mm的条件下,喷嘴流量不能低于15 m3/h,喷距应小于100 mm。     

同心双管柱受力分析及变形计算

在油气井冲砂、排酸等井下作业中,同心双管柱具有广阔的应用前景。根据流体力学、弹性力学等理论建立了同心双管柱的力学、数学模型,比较全面地考虑了同心双管柱作业时受到的各种作用因素,推导出同心双管柱变形量的计算方法。计算结果表明,同心双管柱在压差、浮重、摩擦力、温差和膨胀综合作用下发生变形,对其使用和安全性能产生影响;在实际工程中,由于套管和管柱的摩擦作用以及井斜角的影响,同心双管柱的实际变形量要小于理论计算值;当外油管缩短内油管伸长达到一定值时,内油管发生屈曲变形,需要做管柱的变形补偿设计。     

工程车辆的转向模式及运动学分析

工程车辆由于其自身的特点,为了满足不同的工况,需要实现多种转向模式。对其6种转向模式进行运动学分析,并推导了车轮转角模型。     

链条式抽油机平衡度与能耗的关系探讨

链条式抽油机平衡度的大小将直接影响抽油机的能耗和工作状态。为了分析链条式抽油机的平衡度与能耗的定量关系,使链条式抽油机工作在最佳平衡状态,对链条式抽油机的平衡机构进行运动学和动力学建模,分析计算了链轮净转矩与链轮转过角度的函数关系式。建立了链条式抽油机的转矩曲线计算模型,提出了链条式抽油机平衡度及能耗的判据。通过平衡坐标分析能耗随平衡度的变化趋势及函数关系式。实例计算表明,欠平衡与过平衡状态下能耗的变化曲线基本关于完全平衡状态对称,完全平衡时链条式抽油机处于最佳节能状态,越接近平衡状态,能耗波动越小;并分析计算出链条式抽油机的最佳平衡区间。现场测试结果验证了理论计算的正确性。     

煤层气井产气通道内煤粉运动特征分析

基于脱落煤粉滚动启动条件和运移,建立了煤粉脱落、运移和堵塞的孔隙度和渗透率模型;分析了煤粉排出量对煤层孔隙度和渗透率的影响。依据该渗透率模型,研究煤粉适度排出理论,建立煤粉适度排出模型和携煤粉地层液速度窗口模型,使脱落的煤粉适度排出,疏通渗流通道,增加渗透率提高单井产气量。结果表明：煤粉的脱落增加了煤层的孔隙度和渗透率,而煤粉的沉积堵塞减少了煤层的孔隙度和渗透率;渗透率随煤粉的排出量的增加呈二次关系增大,煤层排出脱落煤粉可在一定程度上改善储层物性,提高煤储层的孔隙度和渗透率;采取压裂增产的煤层气井支撑剂粒径为20/40目正排列时,通过的最大煤粉粒径为0.16 mm,排液量大于13.53 m 3/d有利于粒径小于0.1 mm脱落的煤粉排出,最大限度地提高煤层渗透率,增加煤层气单井产气量。     

煤层气井管式泵临界沉没度试验分析

建立了煤层气井管式泵泵阀开启的临界条件模型,通过泵阀的水力损失计算,以最大水力损失作为泵阀开启的最低条件,得到了泵在不同工况条件下的临界沉没度。借助煤层气排采井模拟试验系统进行试验,得到了不同冲次下沉没度与泵效和排液量的关系曲线。分析试验曲线可知,随着冲次的提高,泵的临界沉没度增加,泵效降低,主要原因是随着冲次的提高,固定阀的损失增大,导致临界沉没度增大;冲次变化对临界沉没度影响较小,临界沉没度受到泵径的影响,泵径不同临界沉没度不同;煤层气井排采时可以根据泵效变化率的大小选择合理的沉没度。     

地热井套管外水位测管系统的设计与试验应用

地热井水位的监测是地热开发与利用过程中的一项重要工作,尤其是为了加强资源管理,合理平衡利用地热资源,使得监测工作日趋常态化。目前水位测量的工作主要在地热井的套管内来实现,或直接下入测线、或以并列安装在泵管上的测管作为通道来完成测量工作,其中前者由于潜水泵的泵管和电缆易与测线发生缠绕,影响测量精度,后者由于系统不完善经常无法测量,无法达到监测测量工作的要求。针对这些问题研制了一套基于连通器原理的套管外水位测管系统,并通过在试验井的安装测试证明其可行性及实用性。介绍了该系统的工作原理、结构设计、安装测试过程,并对测试结果进行了分析和评价。