田 江 霸 振 陳志鑫 王 碩 劉方成 李 城
(1.中國(guó)石油股份有限公司山西煤層氣勘探開發(fā)分公司, 山西 048000;2.河北華北石油天成實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司, 河北 062552)
隨著煤層氣事業(yè)的發(fā)展,以往直井和定向井的井位布局已被舍棄,產(chǎn)生了大井場(chǎng)多口井臺(tái)的布井思路,形成了大斜度叢式井、U型井、L型等井型。
華北油田山西煤層氣勘探開發(fā)分公司(以下簡(jiǎn)稱分公司)在沁水盆地煤層氣田投產(chǎn)的L型水平井,全部采用水力管式泵或同心管射流泵的無(wú)桿排采工藝;在排采初期,不同程度出現(xiàn)竄氣現(xiàn)象,通過安裝流量計(jì)測(cè)試,損失氣量瞬時(shí)值為24~40m3/h,折算氣量576~960m3/d;不僅影響了排采設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),而且降低了公司的商品總氣量。
分公司已投產(chǎn)的18口L型水平井中,7口井使用水力管式泵排采,累計(jì)日產(chǎn)氣約1.5萬(wàn)m3,累計(jì)日產(chǎn)水7.9m3(表1)。
表1 水力管式泵排采基本情況
11口井使用同心管射流泵排采,累計(jì)日產(chǎn)氣約1.1萬(wàn)m3,累計(jì)日產(chǎn)水99m3(表2)。
表2 同心管射流泵排采基本情況
2.2.1 管柱結(jié)構(gòu)影響
L型井在鉆井完成后,全部采用底部開口的管柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行排采,排采管柱最下端端吸入口位;于生產(chǎn)井垂深最深處的下傾井段,隨著排采時(shí)間的延長(zhǎng),當(dāng)煤層氣解析后,氣體會(huì)直接從吸入口進(jìn)入泵工作筒,見圖1,此時(shí)氣量越大,進(jìn)入泵筒的氣體越多,泵組受影響越大,同時(shí)排采泵組的抽吸作用也會(huì)加劇氣體的進(jìn)入量。
圖1 管柱結(jié)構(gòu)示意圖
2.2.2 井底流壓的影響
隨著排采時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng),井底流壓逐步減小,動(dòng)液面也會(huì)隨之降低,當(dāng)生產(chǎn)井進(jìn)入控壓產(chǎn)氣階段,此時(shí)井底流壓已降低至與井口套壓接近或基本持平,此時(shí)井筒動(dòng)液面位于排采管柱的進(jìn)液口位置,泵筒沉沒度為零,甚至為負(fù)值,氣體從進(jìn)液口進(jìn)入排采管柱,產(chǎn)生竄氣。
本著如下原則,優(yōu)化井筒工藝。首先,保證井筒內(nèi)有充足的安全空間,在管柱下放、上提過程中順暢,不遇阻;其次,保證順暢的氣液通道,避免井下壓力計(jì)等井下工具不受損壞。
優(yōu)化工藝如下:
(1)在排采管柱中,設(shè)計(jì)并下入氣液分離裝置,即在管柱結(jié)構(gòu)中加入插入式水平氣錨(圖2)。
①結(jié)構(gòu)組成
倒錐絲堵+尾管×20m+篩管×2m(D48mm小油管×9.5m置于篩管內(nèi));
②篩管孔徑
射流泵:2mm繞絲篩管;
無(wú)桿管式泵:8mm圓孔篩管。
利用重力偏心旋轉(zhuǎn)的原理控制打孔部位的朝向,使中心管的進(jìn)液口始終朝下。
③進(jìn)液口位置
進(jìn)液口置于井斜小于90°的井段(87°~90°),呈下傾狀態(tài);小油管有8m長(zhǎng)度位于尾管中,在井筒中進(jìn)液口和篩管垂深相差0.5~1m左右,利用垂深差(重力作用)達(dá)到較好的氣液分離效果。
圖2 插入式水平氣錨示意圖
(2)根據(jù)鉆井井眼軌跡和井斜角變化率,選擇較平滑的井段下泵,防止井斜變化較大導(dǎo)致管柱無(wú)法下放至指定位置,發(fā)生二次事故。
圖4 M12井排采曲線圖
插入式氣錨已在全部18口L型水平井中應(yīng)用,對(duì)于采用水力管式泵的L型水平井,同時(shí)精確設(shè)置洗井時(shí)間,水管線只有極少量氣泡,竄氣影響排采現(xiàn)象消失。
對(duì)于采用射流泵排采的L型水平井,同時(shí)優(yōu)化自動(dòng)化控制程序后,竄氣問題也得到解決,例如M12井,排采曲線見圖4,通過水箱上加裝的氣體流量檢測(cè)儀測(cè)試,瞬時(shí)由24~40m3/h降為0m3/h,單井日產(chǎn)氣量從134m3到目前的1899m3,并且穩(wěn)步提升。
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