煤層氣井智能排采技術(shù)應(yīng)用研究

顧如艷+王興明+杜明明

摘要：針對(duì)煤層氣井智能排采技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行探討與分析，并闡述現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)際效果，希望能夠從理論層面上為煤層氣井生產(chǎn)的發(fā)展提供一點(diǎn)指導(dǎo)與支持。

關(guān)鍵詞：煤層氣井；智能采排技術(shù)；應(yīng)用

一、概述

在生產(chǎn)井的排采中，主要面臨的問(wèn)題包括：第一，動(dòng)液面測(cè)量精度不足。在動(dòng)液面測(cè)量中目前以回聲儀為主，然而達(dá)到臨街解吸壓力時(shí)，井下會(huì)析出煤層氣，如此一來(lái)純氣流端、混流端以及純液端就會(huì)影響到回聲儀精度，導(dǎo)致液位測(cè)量發(fā)生較大偏差第二，當(dāng)井底壓力達(dá)到臨界解吸壓力，就需要對(duì)排采強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)井底壓力就進(jìn)行嚴(yán)格控制，如此一來(lái)就需要采用大量的人工操作，進(jìn)而導(dǎo)致技術(shù)運(yùn)用效果不甚理想；第三，在工作井?dāng)?shù)量不斷增加的情況下，每口井?dāng)?shù)據(jù)需要進(jìn)行定期收集與整理，并制作成報(bào)表，顯然該項(xiàng)工作內(nèi)容比較繁雜，難度較大。

煤層氣井排采技術(shù)的運(yùn)用對(duì)周期性要求較長(zhǎng)，液面控制會(huì)影響到氣量，一旦達(dá)到臨界解吸壓力，那么控制難度就會(huì)進(jìn)一步增加。這就要求工作人員對(duì)排采規(guī)律進(jìn)行深入研究與細(xì)致分析，對(duì)智能排采技術(shù)與設(shè)備加以合理運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)排采強(qiáng)度控制自動(dòng)化，確保井底動(dòng)液面控制符合煤層氣井的排采規(guī)律，使整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中具有高效性，實(shí)現(xiàn)整體開(kāi)發(fā)效果的改善。

二、煤層氣井智能排采技術(shù)的具體應(yīng)用

在智能排采技術(shù)的具體應(yīng)用中，對(duì)智能煤層氣排采機(jī)加以運(yùn)用，該設(shè)備的組成部分包括提升總成、進(jìn)口裝置、撈水桶、數(shù)控排繩器以及智能控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)具體如下圖所示。

根據(jù)上圖，提升總成的工作是撈水桶的提放，進(jìn)口裝置則是對(duì)撈水桶位置進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)液體排除進(jìn)行自動(dòng)控制，數(shù)控排繩器則是對(duì)鋼絲繩進(jìn)行排列，保證其整齊度，使其使用壽命得到延長(zhǎng)。智能控制系統(tǒng)則是對(duì)動(dòng)液面高度進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)液面下降速率的有效控制。

在開(kāi)采煤層氣時(shí)，供材平衡具有核心意義。如果儲(chǔ)層壓力與井底壓力梯度趨于合理，才能夠使煤層氣最大限度的流入到井中。在高解吸壓力的影響下，會(huì)有速敏反應(yīng)的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致井內(nèi)流入大量的煤粉，堵塞通道。而解吸壓力不足則會(huì)對(duì)產(chǎn)量造成影響。煤層氣智能排采技術(shù)的運(yùn)用需要及時(shí)收集與整理相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)井筒內(nèi)與儲(chǔ)層特性以及地面設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行歸集與耦合，然后管理者結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)工作制度進(jìn)行自動(dòng)編制。

基于控制系統(tǒng)的控制，煤層氣智能排采機(jī)的撈水桶會(huì)自動(dòng)下井，并對(duì)液面進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，如果撈水桶被水充滿，就會(huì)向進(jìn)口自動(dòng)上升，并將液體排除，并一直循環(huán)上述流程，直到排水采氣目的得以實(shí)現(xiàn)。

智能控制系統(tǒng)在各方面都具有突出的應(yīng)用價(jià)值，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)化收集與記錄；對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)耦合，使生成的工作制度得到最大限度的優(yōu)化，使供采平衡得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)壓力進(jìn)行合理解析；在維護(hù)方面，智能控制系統(tǒng)也更加便捷，不需要在井上完成管、桿、泵等維護(hù)作業(yè)，也不需要壓井，操作相對(duì)簡(jiǎn)便，不需要耗費(fèi)較大成本；在排采狀態(tài)正常的情況下，系統(tǒng)允許攜帶少量煤粉，使井底煤粉過(guò)量堆積問(wèn)題得到有效緩解；系統(tǒng)功能豐富，涉及到排采、測(cè)量、維修以及撈煤粉等內(nèi)容；在井下巡視方面，工作人員可以對(duì)手機(jī)加以利用，對(duì)井況與設(shè)備工況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作，一旦發(fā)生異常，可以維護(hù)人員可以通過(guò)短信得知情況；智能控制系統(tǒng)的節(jié)能性優(yōu)勢(shì)也非常突出，如果出水量不高，撈水桶則會(huì)在井上停止并處于待機(jī)狀態(tài)，不會(huì)有能耗產(chǎn)生；此外，智能控制系統(tǒng)在效益與綜合運(yùn)營(yíng)成本上也具有突出優(yōu)勢(shì)。

三、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

本文所述的煤層氣田A煤層氣井運(yùn)用了智能排采技術(shù)，該煤層氣井深度為720m，其中1號(hào)煤層深590m，2號(hào)煤層深670m，采用規(guī)格為5-1/2的套管。在工程實(shí)踐中，由于抽油泵損壞情況嚴(yán)重，因此生產(chǎn)停滯不前，到目前已經(jīng)停產(chǎn)數(shù)年。

2015年該氣井開(kāi)始針對(duì)煤層氣智能排采機(jī)進(jìn)行嘗試，并取得了顯著效果。初始液面為150m，排水量超過(guò)8噸/天。當(dāng)液面深度達(dá)到450m，井內(nèi)壓力為0.14MPa，并進(jìn)行儲(chǔ)層震蕩，并在620m處下放儲(chǔ)液桶，按照3m/s的速度進(jìn)行提升，使煤層負(fù)壓得以形成，進(jìn)而緩解堵塞問(wèn)題。由于水中煤粉含量較大，井內(nèi)壓力越來(lái)越多，最高供氣憋壓達(dá)到0.5MPa。該年5月底對(duì)管道進(jìn)行維修，并實(shí)現(xiàn)正常并氣，初始?xì)饩鈮毫_(dá)到0.14MPa，煤氣產(chǎn)量達(dá)到120m？/天，在液面深度不斷增加的情況下，其產(chǎn)量也逐漸增加。7月初對(duì)動(dòng)液面數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)與記錄，得知距1號(hào)煤層35m處的產(chǎn)量達(dá)到940m？/天，產(chǎn)量依然具有上升空間。關(guān)于該煤層氣井現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用效果，具體如下圖所示。

對(duì)于煤層氣井產(chǎn)能而言，抽采設(shè)備質(zhì)量的影響十分關(guān)鍵。關(guān)于本文所述的煤層氣井對(duì)智能排采技術(shù)的應(yīng)用，整個(gè)設(shè)備運(yùn)行與生產(chǎn)參數(shù)得到了實(shí)時(shí)采集與記錄，工作制度也得以自動(dòng)耦合生產(chǎn)，并得到最大限度的優(yōu)化。在未來(lái)生產(chǎn)中，工作人員還需要以井田工況進(jìn)行細(xì)致分析，提高數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確性，對(duì)液面與產(chǎn)氣量之間的關(guān)系進(jìn)行合理分析，對(duì)液面位置進(jìn)行合理判斷，使產(chǎn)氣量得到最大限度的提升。

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