煤层气井采气机理分析

从水文地质的角度分析了稳定状态和非稳定状态下煤层气井的生产过程,揭示了煤层气井生产的实质就是通过排水达到降压、采气,以地下水运移规律为指导进行排采是煤层气井持续、稳定、高产的关键。同时结合不同地质情况分析了煤层气井的产气规律及趋势,为煤层气井的预测生产提供了理论依据。     

成庄矿5303工作面煤层气井观测分析

分析了煤层气井压裂层位的准确性,论述了煤层气井压裂煤层对附近巷道瓦斯及涌水的影响规律、原始煤层裂隙发育规律及煤层气井压裂对裂隙的影响规律。     

煤层气井MCZ缓蚀剂体系的研制

鄂尔多斯盆地东缘某区块煤层气井采出液长期存在腐蚀性变化大(pH值:5~9)、H_2S及CO_2含量高、矿化度高(10~60 g/L)、Cl-含量高(7~30 g/L)等复杂状况,井下管杆腐蚀严重。通过分析各井所处的排采阶段、地层产出物(液、气)成分、管杆材质及位置深度、腐蚀产物成分等信息,将井下管杆的腐蚀因素分为CO_2、H_2S、O_2在高矿化度环境下多组分协同作用腐蚀,研究出了适合该区块不同腐蚀类型的缓蚀剂。采用静态腐蚀失重法和电化学方法对缓蚀剂进行了筛选、复配、配伍性及最佳添加浓度实验研究。结果表明:ODD和QY缓蚀剂的缓蚀效果最好,均达到90%以上,复配的高效缓蚀剂属于阳极抑制型缓蚀剂,不仅有效降低成本,而且对环境不会造成污染,适合与表面涂层防腐技术复合或单独使用,能经济高效地解决煤层气井下管杆腐蚀问题。     

煤层气井液面测试仪的设计

液面测试仪是一种测量煤层气井液面深度的仪器,在煤层气的地面开采中需要大量用到。本文针对煤层气井的液面深度测试的特点设计了高精度的液面测试仪。硬件采用模拟滤波电路,降低了仪器的成本,软件采用循环轮转结构增加了数据传输通信的可靠性。通过对仪器进行现场验证,表明该仪器实现了设计的功能,具有一定的市场前景。     

陇东地区煤层气井油管柱腐蚀机理研究

煤层气井油管柱腐蚀导致的管柱穿孔和频繁卡泵是制约陇东地区煤层气资源开发的关键因素,确定煤层气井油管腐蚀形貌特征与产物成分,查明其腐蚀机制对于气井管材选型、防护措施改进意义重大。利用扫描电镜(SEM)及二次电子图像(SE)、背散射图像(BSE)对油管柱腐蚀产物膜形貌进行微观表征,采用能谱分析(EDS)标定腐蚀产物元素类型及含量,并通过X射线衍射分析了腐蚀产物的矿相,在此基础上提出本区煤层气井油管腐蚀机理及防护措施:本区煤层气井N80油管钢在高矿化度Cl~-、HCO_3~-地层水环境发生强烈CO_2腐蚀作用,形成多层结构腐蚀产物(FeCO_3)膜,由于腐蚀产物膜与金属基体结合强度低,在井筒流动介质冲刷下易发生剥离,且腐蚀产物膜疏松多孔致密性差,Cl~-易穿过产物膜接触金属基体,形成自催化腐蚀电偶,加速局部阳极溶解,生成大量点蚀坑,加剧了腐蚀穿孔伤害程度。选择含3%Cr油管材、加缓蚀剂(原油)与射孔完井是实现本区煤层气井油管柱整体腐蚀防护的可行措施。     

陇东地区煤层气井油管柱腐蚀机理研究

煤层气井油管柱腐蚀导致的管柱穿孔和频繁卡泵是制约陇东地区煤层气资源开发的关键因素,确定煤层气井油管腐蚀形貌特征与产物成分,查明其腐蚀机制对于气井管材选型、防护措施改进意义重大。利用扫描电镜（SEM）及二次电子图像（SE）、背散射图像（BSE）对油管柱腐蚀产物膜形貌进行微观表征,采用能谱分析（EDS）标定腐蚀产物元素类型及含量,并通过X射线衍射分析了腐蚀产物的矿相,在此基础上提出本区煤层气井油管腐蚀机理及防护措施：本区煤层气井N80油管钢在高矿化度Cl^-、HCO₃^-地层水环境发生强烈CO₂腐蚀作用,形成多层结构腐蚀产物（FeCO₃）膜,由于腐蚀产物膜与金属基体结合强度低,在井筒流动介质冲刷下易发生剥离,且腐蚀产物膜疏松多孔致密性差,Cl^-易穿过产物膜接触金属基体,形成自催化腐蚀电偶,加速局部阳极溶解,生成大量点蚀坑,加剧了腐蚀穿孔伤害程度。选择含3% Cr油管材、加缓蚀剂（原油）与射孔完井是实现本区煤层气井油管柱整体腐蚀防护的可行措施。     

煤层气井产量递减分析

煤层气井产量递减分析基本遵从常规油气藏递减分析的理论基础，通过对一些气井的实际生产数据分析发现，煤层气井产量波动性较强，递减阶段能够完全采用递减公式进行分析的气井比例较小。     

煤层气井产气量控制因素分析

结合沁水盆地东北部和顺区块煤层气井排采经验,分别从地质因素（构造位置、陷落柱、断层等）、工程因素（水力压裂的缝高控制、裂缝半长等）和排采因素（排液速度、套压控制、停电停抽等）三个方面探讨了该区块煤层气井产气量的控制因素。研究发现：该区块煤层气井产气量受构造位置的影响较大,与陡坡带的距离和煤层含气量呈现明显的相关性;区块高构造部位水力压裂易出现压开含水层及井间压窜现象;见气时套压的控制与产气量具有一定规律,套压小于0.5 MPa 开井产气,效果最差,套压0.51.0 MPa 开井产气,效果次之,套压大于1.0 MPa 开井产气,效果最好。     

气井排液采气技术研究及应用

随着衰竭式开采程度的加深,气田压力下降,井筒举升液体的能力不足,低压与携液矛盾成为制约气井生产的主要因素。针对积液与生产的矛盾,2010年某采油厂试验了机械排液采气工艺技术（机抽和电泵排液采气技术）,2011年得到了大规模推广应用,机械排液采气技术在井口防喷、井下气液分离、现场不停抽测试等方面试验了多项新技术,效果良好,为采油厂停产、低效井的治理积累了经验。     

多裂缝压裂改造技术在煤层气井压裂中的应用

由于煤层没有空化作用,而且大部分煤储集层的渗透性很差,所以需要采用压裂措施从煤层中经济地开采天然气产品,然而有效的煤层水力压裂增产措施由于下述诸多原因而面临严峻的挑战;煤力学性质的复杂性,普遍存在的天然裂缝,煤层对压裂液伤害的高度敏感性,对压力敏感的煤层渗透性等,采取新的压裂改造措施,在煤层中造多条裂缝,以更好地沟通天然裂缝,是煤层压裂改造的有益尝试。     

低固相聚合物钻井液在山西煤层气井中的应用

介绍了山西煤层气井钻探中钻井液技术难点,通过三口典型的煤层气井,论述了低固相,低密度聚合物钻井液在煤层气井中的应用,结果表明,这种钻井液体系pH值较低,滤失量小,泥饼致密光滑,可以起到保护井壁的作用,从而有效地保护煤层,同时可降低钻井液材料的费用,适用于煤层气钻井。     

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。     

煤层气井气体对有杆泵排采的影响

依据气液两相流理论,建立煤层气井气水两相井液进泵运动规律的数学模型,给出适应于煤层气井泵充满度的算法,通过求解井液进泵的数值模型及仿真分析,得到煤层气井不同工况下抽油泵内液面和泵充满度的瞬时动态变化规律,以及泵充满度与冲次、泵入口气液比、泵入口压力等参数间的相互关系。利用余隙容积系数与泵内压强的关系和气体压缩膨胀的多变特性,分析出低沉没度下泵发生气锁的条件并给出预防措施。结果表明:降低冲次、减小余隙容积和泵入口气液比以及增大沉没压力可以有效提高泵的充满度,而且泵入口气液比对泵效的影响尤为显著;考虑抽油泵余隙内自由气体的作用后,随着余隙容积系数的增加,泵的充满度逐渐降低。     

煤层气井真三轴压裂实验

 为进一步认识煤层气井压裂裂缝起裂和扩展机制,利用真三轴大尺寸水力压裂实验系统,采用取自矿区原煤煤块制作的试样,通过真三轴压裂实验,研究了不同围压组合条件下煤层压裂裂缝的起裂和扩展特征.研究表明:地应力状态和煤层中发育的天然裂隙对压裂裂缝的起裂和扩展有着直接影响.小规模天然裂隙的存在使得裂缝扩展压力出现频繁小幅波动,压裂裂缝在扩展过程中多见路径转向,压裂过程中煤层天然裂隙的大量开启造成压裂液大量滤失直接损耗压裂时的水力载荷,不利于压裂形成高导流能力的水力裂缝.当三向主应力差较小时,煤层压裂产生的裂缝宏观形态更为复杂,可能会同时产生垂直缝和水平缝.     

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。     

煤层气井排采初期合理排采强度的确定方法

为了提高煤层气井产气稳定期和采收率,用微分几何学理论结合达西定律计算了沁南地区煤层气井初始排采强度。根据沁水盆地东南部单排3#煤层的排采井实测数据,用最小二乘法建立了实际初始产气压力与临界解吸压力关系,确定动液面下降高度;用微分几何理论结合达西定律计算了初始产气时的平均压力、影响体积,用于确定初始产气时的最佳影响半径;根据最佳影响半径与排采时间的联系,结合动液面下降高度计算出排采初期的排采强度。计算结果与现场实践吻合较好,初期合理排采强度的确定,既可防止储层激励,又可防止不必要的能源消耗,具有较好推广应用前景。     

煤层气井除垢泡沫酸的配方研制及性能评价

针对研究区煤层气井井下设备严重的结垢问题,室内优选出了2种用于除垢的泡沫酸体系((1)12%HC1+A14(0.6%十二-十四酰胺羟基磺丙基甜菜碱)+0.1%稳泡剂(黄原胶B3)+0.5%缓蚀剂A;(2)12%HC1+A14+A12(0.3%十二-十四酰胺羟基磺丙基甜菜碱+0.5%十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱)+0.1%稳泡剂(黄原胶B3)+0.5%缓蚀剂A),对25℃和45℃下的2种泡沫酸体系稳定性进行了评价。结果表明,泡沫酸垢溶蚀率高达95%,稳定性好(体系(1)动力学指数为87左右,体系(2)为94.9),温度对2种泡沫酸稳定性影响极小,最终选用更为经济的泡沫酸体系(1),且有较好的现场应用效果。     

煤层气井气水两相流产气通道导流能力分析

为分析煤层气井产能,基于煤层气井压裂后地层液渗流和管流模型,建立了气水两相流阶段下变裂缝变流量产气通道导流能力模型,并对排采阶段影响导流能力的因素进行了分析,提出了持液率是影响气水两相流阶段导流能力的重要因素.该模型为煤层气井产能的分析提供了重要依据.当持液率等于1时,该模型为单相水流阶段导流能力模型;当持液率等于0时,该模型为单相气体流动阶段导流能力模型;当计算模型中裂缝宽度变化函数为常数时,即为恒裂缝宽度导流能力模型;分析结果表明:煤层气井在气水两相流阶段其产气通道导流能力受持液率的影响,随着持液率增加,导流能力增加;气水两相流中水所占的比例越大其导流能力越大,即单相水流阶段比单相气体流动阶段产气通道的导流能力大,一方面煤层气的解吸产出使产气通道内持液率降低,产气通道的导流能力降低;另一方面煤层气的解吸产出时煤基质收缩,产气通道增大,其导流能力增加.故煤层气定量排采中可以设计合理的产气量使产气通道达到最佳的导流能力,以优化煤层气的排采制度.     

泡沫排液采气井筒多相流机理模型

基于基本物理原理建立了适用于多种流型的泡排井多相流机理模型。首先,基于Mitchell 和Taitel 的实验成
果,将泡排井流型分为泡状流、段塞流、均质泡沫流和雾状流,建立了流型转换机理模型;随后,建立了各流型的压降
计算方法,其中泡状流、段塞流采用漂移模型描述,将均质泡沫流视为幂律流体处理,而雾状流简化为无滑脱模型处
理。和川南、鄂尔多斯39 口包含多种流型的泡排井测压数据对比,模型的相对误差仅为–0.55%。敏感性分析表明,低
气液比泡排井可能呈现泡状流或段塞流,适度注气可实现流型向泡沫流的转变,提高举升效率。