煤层气井有杆排采系统悬点动载荷计算

有杆泵排采设备悬点动载荷是正确设计和选择抽油机和抽油杆以及确定电动机功率的重要影响因素。在分析杆柱和液柱受力状态的基础上,建立了惯性载荷的数学模型,基于弹性体振动理论,建立了振动载荷的计算模型,并给出悬点动载荷的计算方法和变化规律。结果表明,煤层气井悬点载荷的计算需同时考虑惯性载荷和振动载荷,且开采初期,动载荷所占比重较大;随着开采的进行,动载荷所占比重迅速减小,稳定生产时,影响已较小;杆管总变形量明显小于油田,且动变形量相对较小。该算法首次较为精确地计算出煤层气井有杆排采系统的悬点载荷并给出示功图,为有杆排采的设计计算提供了依据。     

煤层气井有杆泵排水采气设备示功图

煤层气井示功图直观表现了悬点载荷的变化规律,可为有杆泵设备设计计算提供重要依据。基于有杆排采设备的运动学和动力学分析,建立了计算悬点各载荷的数学模型,给出煤层气井不同开采过程的静力和动力示功图。实例分析结果表明,静力示功图接近于稳定生产后的示功图,代表了悬点载荷变化的基本规律,是分析实际示功图的基础;动力示功图在考虑动载荷的影响后,呈现出波动和偏斜的形状,考虑摩擦力的作用后,示功图的上缘向上平移,下缘则下移。煤层气井动载荷和摩擦力所占的比例分别达到15%和5%,这就加大了悬点载荷的变化幅度与不平衡性。随冲次的降低,示功图的下缘远离零线,上缘则逐渐远离下缘,而且惯性载荷和振动载荷影响的减小,使得上下缘的倾斜度逐渐降低,波动幅度不断变小。煤层气井杆管总变形量较小,与冲程的比值仅为10%左右,且随冲次的降低,总变形量和静变形量逐渐增大,而动变形量不断变小。     

煤层气井有杆排采泵筒煤粉流动特征

煤层气井煤粉颗粒在有杆排采泵筒内固液两相流中的流动特征是埋泵、卡泵和凡尔漏现象的重要因素。基于泵筒中液体携煤粉的运动学和动力学分析,建立了泵筒中液体流动和煤粉运移的计算模型,并依据仿真分析得到不同排液量和煤粉粒径时,煤粉在泵筒内的运移特征。结果表明,泵筒中的煤粉运移与液体流动特征相近,煤粉运移速度正负的分界点随排液量的增大而逐渐扩大,煤粉排出量也随之不断提升。泵筒中液体携煤粉在泵筒入口附近发生湍流,并在固定阀阀孔两侧由于涡流而发生煤粉沉淀,而在泵筒内部固液两相流动则变为层流运动。两相流进泵速度较低或煤粉粒径较大时,泵入口附近开始出现煤粉沉淀,煤粉运移速度损失较小。该研究首次系统分析煤层气井泵筒内煤粉流动特征,为防煤粉有杆泵的设计及其排采作业方法提供了重要依据。     

煤层气井无杆排采工艺应用与改进方向

鄂尔多斯盆地东缘地区煤层气资源量巨大,现已成为我国煤层气主力产区之一。区块自开发以来,针对中浅层煤层大斜度井与水平井开展了液力无杆泵、水力射流泵、电潜泵、隔膜泵排采工艺试验,生产中发现上述4类无杆排采工艺具有能有效避免大斜度井与水平井管杆偏磨的优点,但同时存在防煤粉防砂能力一般、防腐蚀防垢能力一般,存在高压刺漏风险、下泵深度受限、地面设备可靠性不强等缺点。通过分析区块前期中浅层煤层气井无杆排采工艺试验效果,总结了各类无杆排采工艺的优缺点,并指出中浅层煤层气井无杆排采工艺的改进方向。目前,随着煤层气勘探开发领域由中浅层煤层逐步转向深层煤层,原有中浅层煤层气井无杆排采工艺已无法满足深层煤层气井的排水采气需求,针对深层煤层气 “原生结构煤发育、地层压力高、高含气、高饱和、游离气与吸附气共存”的地质特征和 “见气早、气液比高”的生产特点,认为深层煤层气井无杆排采工艺需跳出中浅层煤层气井无杆排采工艺的思路,可以借鉴区块内致密气和海陆过渡相页岩气先导试验井的采气工艺经验,在生产现场开展“同心管气举”工艺、“小油管+泡排”工艺与“连续油管+柱塞+气举”工艺试验,能在有效避免传统无杆排采工艺缺点的同时实现深层煤层气的高效开发。      

淮南煤田煤层气成藏动力学系统的机制与地质模型研究

淮南煤田由次生生物成因和热成因气组成的混合型煤层气藏,受各种地质和水文地质条件的影响和控制。本文通过热流场和地温场、古构造应力场和原地应力场以及地下水动力场的系统分析,探讨了煤层气成藏动力学系统的形成机制,进而提出了相应的成藏地质模型。淮南煤田的煤层气藏虽然属向斜式(或盆心)聚气模型,但是,该模型强调,作为附加气源的次生生物气的补充,成藏动力学系统演化、构造样式和能量场的耦合关系,是混合型煤层气富集成藏的主因。     

我国煤矿区钻探技术装备研究进展

煤矿区钻探技术装备在煤层气（瓦斯）开发、保障煤矿安全生产等领域发挥着关键作用。我国煤层赋存地质条件、开采条件复杂,决定了煤矿区钻探技术装备的发展必须立足于我国煤矿区基本现状、走自主创新的道路。系统总结了\