煤层气水平井煤粉产生机理及控制措施

为了揭示煤层气水平井煤粉产生机理,采用理论分析和现场实验的方法,分析了煤层气水平井产出煤粉的质量分数及颗粒粒径变化规律,提出了使用防砂尾管结合油套环空注水稀释煤粉质量分数预防卡泵的措施。研究结果表明:煤层气水平井产出煤粉颗粒粒径呈阶段变化特征,煤粉质量分数超标是导致卡泵停机的主要原因,使用防砂尾管结合井底注水稀释煤粉质量分数措施能有效延长煤层气排采井检泵周期。     

三交区块煤层气井煤粉产出动态规律及管控措施

为查明煤粉产出对煤层气井开发的影响,揭示煤粉产出的动态规律,制定合理的煤粉管控措施;以鄂尔多斯盆地东缘三交区块8口煤层气井和典型井SJ23-1的现场煤粉体积分数监测和排采数据为依据,分析了煤粉对煤层气井排采的影响,划分了煤层气井排采煤粉的4个阶段,根据三交区块产出煤粉的动态特征和地质条件制定了合理的煤粉管控措施;实践表明:煤粉的产出是多种因素综合的结果,排采初期和产气量快速上升期是煤层气井发生卡泵的高发期,制定的管控措施能有效地减少卡泵事故的发生,减少煤粉对储层的伤害,更好地保护煤储层,延长煤层气井的生产周期,提高煤层气井的产气能力.     

煤层气井有杆泵内煤粉沉积的影响因素分析

依据固液两相流理论,建立了煤层气井煤粉在有杆抽油泵内的数学模型,对煤粉在泵内的运动规律进行了分析,通过求解煤层气井有杆泵内固液两相流模型及仿真分析,得到了煤粉颗粒直径、井液的入泵速度及井液中煤粉颗粒浓度等参数对有杆泵内煤粉沉积的影响,利用固体颗粒在泵筒和柱塞间隙的磨损特性,分析了煤粉对有杆泵使用寿命的影响并给出了延长检泵周期,提高泵的使用寿命的措施。结果表明：有杆泵内下端煤粉浓度较大,分布非常不均匀;有杆泵内煤粉颗粒速度分布不均匀,湍流现象比较严重,煤粉颗粒主要沉积在固定阀入口两侧。煤粉粒径越小、井液入泵速度越大和井液中颗粒浓度越小可减少煤粉在有杆泵内的沉积。在排采的过程中通过连续、稳定、缓慢的降压,减少储层出煤粉;合理调节排采系统的冲程、冲次,通过改变泵的排量提高泵入口的流速,可减小煤粉在有杆泵内的沉积,使进入泵中的煤粉尽量排出泵外进入抽油杆和油管环空,以减少煤粉对有杆泵的影响。     

临汾区块煤层气井排采过程中煤粉产出规律

为研究煤层气井排采过程中煤粉产出规律以及制定合理的煤粉管控措施,选取山西临汾煤层气区块为研究对象,基于煤层气井产出煤粉体积分数的现场连续监测,利用测井曲线解释构造煤的方法,对临汾区块煤层气井产出的煤粉体积分数进行了分析,揭示了煤粉体积分数在空间和时间两方面上的产出规律,预测了产出煤粉体积分数的高值区和高发期,提出了合理的煤粉管控措施.研究结果表明:产出煤粉体积分数在空间上由东向西逐渐增加,由北向南呈高-低-高的变化趋势,主要受构造煤发育程度影响,构造煤发育区是产出煤粉体积分数的高值区;在时间上,排水降压阶段产出煤粉体积分数小,平均值为4.2%,憋压排采阶段和产气上升阶段产出煤粉体积分数增大,平均值分别为5.3%和5.5%.憋压排采和产气上升阶段是产出煤粉体积分数的高值期.     

煤层气有杆泵井排采煤粉产出规律表征与分析

为探索煤层气有杆泵井排采煤粉产出的实际沉降速度和临界排液量,建立了有杆泵井井筒煤粉运移动态实验平台,模拟了不同煤粉粒度、不同排液速度井筒煤粉动态运移规律。结合球形颗粒沉降末速理论公式,建立了有杆泵井排采不同煤粉粒度实际沉降速度和临界排液量计算模型。研究表明,实际有杆泵排采实际沉降速度和临界排液量与井液密度、井筒内流体流态、煤粉粒径、煤粉密度及井筒流体流速有关,且随着煤粉粒度的减小实际沉降速度和临界排液量降低,并计算出不同煤粉粒度的排采临界排液量。有杆泵井排采时实际沉降速度和临界排液量可为现场防煤粉控制、排采设备优化等方案设计提供依据。     

抽油泵防卡装置延长油井免修期

由于油管衬里脱落导致抽油泵磨损及卡泵,缩短抽油泵的使用寿命,工作量和作业费用大大增加。抽油泵防卡装置就是利用优质的聚四氟乙烯,加工成与泵衬套微过盈配合的密封段,安装在柱塞和上游动凡尔罩之间的连接接头上。当砂子和玻璃渣子等杂质掉在防卡装置上,使之不能进入柱塞和深井泵工作筒之间的间隙内造成泵的磨损及卡泵,延长抽油泵的使用寿命。其上部是一个螺旋上游动凡尔罩,工作时产生旋转液流,冲刷防卡装置上的杂质,使之处于悬浮状态,并随产出液带出井筒。     

煤层气同心管气举排水工艺参数的确定方法

煤层气井在产气之前需要进行排水降压作业,同心管气举通过在生产油管中加入小油管,可以为气举提供注气通道的同时,又不影响油套环空作为气井的产气通道。结合固相颗粒在垂直气液两相流中的运移模型,给出了同心管气举条件下,不同粒径煤粉颗粒排出井筒所需要的气液流速条件。通过同心管环空气液两相流压力计算,给出了同心管气举阀安装位置的设计方法,并结合煤层气井排采过程中煤层气井的生产动态特征,给出了注气量的确定方法。对同心管气举排水工艺进行了现场试验,分析了试验气井的实际排采曲线,证明同心管气举排水工艺的可行性,以及气举参数设计的合理性。通过计算排采阶段同心管的气举效率,表明该工艺在整个试验阶段可以保持较高的举升效率。根据煤粉排出的临界条件,判断以及预测煤粉在井底沉积的可能性和时间。     

煤层气水平井降压漏斗扩展规律研究

为了揭示煤层气水平井排采降压漏斗扩展规律,采用理论分析和数值模拟方法,分析了煤层气水平井排水形成区域降压及井间干扰的过程,排采三年后产生井间干扰作用,排采五年后平均采收率达到60%.提出了三段式管理井底压力的排采方法,实现水平井降压、提产、稳产,减少卡泵事故和修井作业.研究结果表明:水平井压降幅度与采收率呈正比;三段式管理井底压力的排采方法有利于区域压降扩展,充分释放煤层气井产能.     

煤层气排采产气通道适度携煤粉理论

考虑在煤储层中实际地层液混合流体中煤粉含量和煤粉颗粒群的悬浮分级,建立煤粉颗粒在产气通道内悬浮运移模型,给出煤粉悬浮排出的条件;打破以往以防煤粉为主的思想,基于液流携带建立煤层气排采产气通道内的适度携煤粉方法,基于液固两相流理论建立液流携带煤粉运移模型,并分析地层液参数和煤粉颗粒参数对适度携煤粉的影响。结果表明:煤粉颗粒粒径越小,地层液流速越大、黏度越大,煤粉在产气通道截面上分布越均匀,其悬浮排出能力越强,煤粉较易被地层液携带排出;煤层气井排采各个阶段(单相水流阶段、气水两相流阶段和单相气体流动阶段)地层液中气液固三相混合的比例不同导致地层液的黏度不同,造成排采过程中地层液携带煤粉的能力随着产气量的变化而变化。合理控制地层液的参数有利于煤粉适度排出,疏通产气通道增加其渗流能力,提高煤层气井产气量。     

阜新刘家区地质因素对煤层气地面开采的影响

为了揭示煤层气地面开采的影响因素,通过分析刘家煤层气区块煤层气资源条件、煤层气地质条件、煤层气钻井工艺及排采工艺,研究了刘家区块开采取得成功的原因。阜新刘家煤层气藏埋藏适中、煤层多且厚;盖层和断层的封闭作用、岩浆岩的圈闭封阻作用以及变质作用使刘家区块形成了局部富集的小区块。刘家区块依据区内火成岩和断层布局建井,以及根据地质条件合理的进行煤层气钻井和排采工作,是刘家区地面开采取得成功的重要因素。刘家区块煤层气地面开采的成功为其他煤层气区块的地面开采提供了依据和参考。     

构造和水文地质条件耦合作用下煤层气富集高产模式

构造和水文地质条件对煤层气富集成藏和开发具有重要影响,为研究煤层气富集和产出过程中不同构造和水文地质条件耦合效应,文中以鄂尔多斯盆地东缘为例,通过详细研究不同区块构造、水文地质条件对煤层气富集和产出的影响,总结出构造和水文地质条件耦合作用下煤层气富集模式,并且结合典型煤层气开发区块产能特征提出了有利于煤层气开发的高产模式。结果表明:逆断层、向斜轴部以及单斜构造下部有利于煤层气的富集保存,而正断层和背斜轴部容易导致煤层气的逸散;地下水矿化度高的弱径流区、滞留区,有利于煤层气富集;北部准格尔、保德等低煤阶地区为低煤阶次生生物气补充型富集模式,中部柳林地区为盆缘斜坡带水力封堵型富集模式,南部大宁—吉县地区为构造—水动力复合型富集模式;提出了弱水动力单斜上倾方向高部位高产模式、弱水动力背斜(或鼻状构造)轴部高产模式以及弱水动力正断层远端构造高部位高产模式3种高产模式。     

煤层气井优先抽排煤层上部含水层水的研究

针对煤储层敏感性高和高产水、弱含水的储层特征,提出了一种新的排采方式,取得如下认识:1新排采方式优先抽排煤层上部承压含水层水,再进行煤层压裂、排采,确定了停止抽排含水层水的动液面高度;2该排采方式避免了部分常规排采方式存在的问题,包括吐砂、煤粉产出、气锁效应等,缩短了煤层气井排水周期;3新排采方式基于煤层之上有承压含水层的地层结构,对高产水井优势更大;4以柳林X1煤层气井为例,计算了应用新排采方式时,含水层排水阶段的临界动液面高度、降深和影响半径。     

新集矿区煤层气地面开发技术探讨

作为国家煤层气示范开发区,针对新集矿区的地质条件及煤层气储存特点,选用地面垂直井开发煤层气的工艺技术,通过开发试验现场的“1+3”井组工程的三口试生产井,成功地产出了煤层气,获得了单井最大日产气量3 728 m3,排采三年后日产气量仍维持1 000m3.对其中的钻井、储层保护、水力压裂、排水、采气方面的关键技术的研究和...     

煤层气井有杆泵优化设计方法研究

目前煤层气井多采用有杆泵的方式生产,但目前还没有针对煤层气井的有杆泵优化设计方法。从流入动态、下泵深度、载荷计算、冲程冲次的选择等几个方面比较了煤层气井与常规油气井有杆泵优化设计的差别,并给出了煤层气井定产量优化设计方法。最后以河东煤田柳林区块两口井为例进行了优化设计,结果表明优化后的抽油机的生产情况明显好于优化前。     

煤层气排采设备优选技术

煤层气的开采影响因素有很多,其中排采方式的选择是主要因素之一,而排采方式的选择主要是指排采设备的选择。沁水盆地潘河示范区排采设备单一,效率低,从实践来看,并不特别适合现场。以潘河新区煤层气开采为例,通过对该区煤层气排采设备计算分析,结合煤层气井排采曲线,基于生产时间长,少更换泵的原则对排采设备进行了优选,形成了煤层气开采设备的优选技术。该技术对今后试验区新煤层气井开发生产及地质情况相似的柿庄南开发区的煤层气井排采设备的选择具有重要意义。     

井下抽油泵运动副合理尺寸的选用

以流体动力学为基础，根据从柱塞－泵筒运动副在井底流场下的变形、柱塞－泵筒运动副的流体润滑特性、漏失特性和柱塞泵筒运动副的能耗特性，研究了柱塞－泵筒运动几何尺寸的合理选取方法和选取公式．结果表明，运动副在液压力作用下呈“Ｖ”字形，应注意防砂和排砂．下井后运动副的间隙值会有较大改变，地面试验的间隙值只能作为参考，同时应改进现有抽油泵试验台的模拟条件．柱塞的有效长度、柱塞－泵筒相对运动速度和柱塞－泵筒初始间隙是相互关联的三个因素，选取时应综合考虑井深、抽汲液粘度、井温、排量、加工成本和工作可靠性等影响，以取得较好的经济技术指标．     

煤层气井近井压裂裂缝充填特征与堵塞机制

近井部位压裂裂缝内微粒运移与堵塞是煤层气井减产的重要因素之一。客观查明近井压裂裂缝内充填特征规律与堵塞机制对气井解堵理论深化、解堵工艺改进非常关键。基于煤矿掘进工作面开挖观测现象,对沁水盆地南部煤层气直井近井压裂裂缝内充填特征与裂缝堵塞机制进行系统分析。结果表明:煤层气井近井压裂裂缝内充填物由煤粉、支撑剂及完井滤饼组成;完井滤饼对压裂裂缝启裂、延展及支撑剂分布具有关键控制作用,近井裂缝壁面完井滤饼能够减缓压裂液的滤失速率,但在滤饼尖灭位置压裂液滤失速率突然增大时极易脱砂形成脱砂楔体,楔体在流体冲击下压实致密,排采期气液两相流携带煤粉流经脱砂楔体时卡在砂粒间形成裂缝堵塞;基于颗粒堆积模型与黄金过滤原则,针对研究区粒度中值0.045 mm的煤粉,脱砂楔体处注入支撑剂粒径大于0.900 mm可降低裂缝内煤粉堵塞程度。     

480t/h循环流化床锅炉旋风分离器中心筒改造

保德神东发电有限责任公司2×480t/h循环流化床锅炉旋风分离器中心筒因设计缺陷,锅炉运行中中心筒变形严重,甚至出现中心筒脱落。针对问题的原因进行了详细分析后,对中心筒的结构和安装方式两个方面提出了改造方案,经过改造的中心筒运行稳定,未出现变形、脱落等现象。     

组合式抽油杆打捞筒的研究应用

在油田井下作业中,由于管内蜡卡、抽油杆断脱等原因造成的抽油杆落井打捞井较多,打捞作业时,多采用在油管内打捞或起出油管在套管内打捞方式进行。目前的套管内打捞工具,由于抽油杆断脱位置不同,在现场打捞中常常需要根据起出的抽油杆判断井下落鱼状态,并根据现场情况更换打捞工具。存在现场等停时间长,作业效率低等方面的问题。对此,研究设计了组合式打捞筒,实现了快速高效的打捞,提高了作业效率。     

喷吹煤粉中氯元素在高炉风口区域的反应

对煤粉中氯元素在高炉内反应进行了热力学分析,模拟高炉风口环境,研究了喷吹煤粉中的氯元素在风口区的反应和分配规律.结果表明,煤粉中氯在燃烧过程中以HCl形式析出.与常规燃烧过程不同,煤粉中氯元素在风口区的析出率仅为40%~60%,剩余的氯元素残留在未燃煤粉中.喷吹煤粉带入高炉的氯元素不论去向如何,均不利于高炉冶炼过程的顺利进行.建立生产现场煤粉氯含量检测制度,减少高炉煤气中氯元素的危害,提高炉渣的排氯能力是今后努力的方向.