排砂采油技术在煤层气开发中的应用2013

胜利油田隆迪石油技术（装备）有限责任公司胜利油田隆迪石油技术（装备）有限责任公司 2012013.1.193.1.19 在煤层气井开发中的应用在煤层气井开发中的应用 排砂采油工艺技术排砂采油工艺技术 一一、概述概述 二二、排砂采油工艺技术简介排砂采油工艺技术简介 三三、现场应用情况现场应用情况 四四、结论结论 煤层气的开发主要使用排水采气的方法进行采气生产，其排水技术和煤层气的开发主要使用排水采气的方法进行采气生产，其排水技术和排水设备大部分是使用油田采油生产中采用的举升技术及举升设备。排水设备大部分是使用油田采油生产中采用的举升技术及举升设备。 一、概一、概 述述 抽油机有杆泵抽油机有杆泵 螺杆泵螺杆泵 潜油电泵潜油电泵 气举气举 特点特点 工艺成熟度高，技术工艺成熟度高，技术 和设备均完善配套，设和设备均完善配套，设 备耐用，故障率低备耐用，故障率低 工艺成熟度高，工艺成熟度高， 技术和设备均完善配套，技术和设备均完善配套， 携排砂能力比抽油机携排砂能力比抽油机 有杆泵强有杆泵强 排量较大可达排量较大可达 1400m3/d； 扬程较扬程较 高可达高可达4000m。工艺。工艺 成熟度高，成熟度高， 技术和设备技术和设备 均完善配套。适应任意均完善配套。适应任意 井斜井斜 对煤层对煤层 气井的气井的 适应性适应性 泵所在位置的井斜角度泵所在位置的井斜角度 一般小于一般小于45°°， 泵上的泵上的 狗腿度一般小于狗腿度一般小于5°°/25m， 携排砂能力弱，携排砂能力弱， 在水在水 环境下易发生偏磨。环境下易发生偏磨。 水润滑定子易损坏；水润滑定子易损坏； 在水环境下易发生杆在水环境下易发生杆 管偏磨。排量调节范管偏磨。排量调节范 围窄。围窄。 耗电量较大，耗电量较大， 携排砂携排砂 能力弱，排量调节范围能力弱，排量调节范围 窄，最低排窄，最低排30m3/d。 气源气源 充足，充足， 设备设备 投资大。投资大。 应用情应用情 况况 大量应用大量应用 部分应用部分应用 用量较少用量较少 没应用没应用 一、概一、概 述述 扬程、排量调节范围大，从开井到大量采气生产，扬程变化范扬程、排量调节范围大，从开井到大量采气生产，扬程变化范 围为整个井筒的深度；最小排量每天小于围为整个井筒的深度；最小排量每天小于1方，最大则几十方。方，最大则几十方。 控制动液面下降速度，缓慢降低动液面控制动液面下降速度，缓慢降低动液面 煤层气井大部分为定向井、大斜度井和水平井煤层气井大部分为定向井、大斜度井和水平井 流体介质：含有煤粉、煤颗粒和压裂砂的煤层水流体介质：含有煤粉、煤颗粒和压裂砂的煤层水 煤层气井排采生产特点煤层气井排采生产特点 现行工艺生产的主要难点：现行工艺生产的主要难点： 卡泵、杆管偏磨、砂埋煤层。卡泵、杆管偏磨、砂埋煤层。 地面地面 部分部分 基本结构基本结构 二二、排砂采油工艺技术简介排砂采油工艺技术简介 单单 井井 流流 程程 井组流程井组流程 井下结构井下结构 套管内 径大于 Ø116m m 井下泵总成 锚定总成 Ø73mm油管 Ø48mm油管 油 层 尾管 该工艺技术是以高压水为动力该工艺技术是以高压水为动力 液驱动井下排砂采油装置工作。以液驱动井下排砂采油装置工作。以 动力液和采出液之间的能量转换达动力液和采出液之间的能量转换达 到排砂采油的目的。到排砂采油的目的。 动力液由井口通过动力液由井口通过Ø48mm油管油管 到达井下排砂采油装置，地层产出到达井下排砂采油装置，地层产出 液携地层砂通过尾管被吸入到井下液携地层砂通过尾管被吸入到井下 排砂采油装置的喷嘴、喉管之间并排砂采油装置的喷嘴、喉管之间并 随动力液一起进入喉管，在喉管内随动力液一起进入喉管，在喉管内 动力液和产出液混合形成混合液，动力液和产出液混合形成混合液， 增压后的混合液沿增压后的混合液沿Ø48mm油管和油管和 Ø73mm油管之间的环空到达地面。油管之间的环空到达地面。 二二、排砂采油工艺技术简介排砂采油工艺技术简介 工作原理工作原理 工艺特点工艺特点 井口井下设备无运动件井口井下设备无运动件 特殊材质及流道设计特殊材质及流道设计 排砂能力强排砂能力强 砂子粒径小于砂子粒径小于2mm 地层砂含量小于地层砂含量小于10% 调整工作参数调整工作参数方便方便 油井产液量油井产液量0200m3/d无无 级调整级调整 变频器调整动力液压力、排量变频器调整动力液压力、排量 无偏磨问题无偏磨问题 井口井下设备无运动件井口井下设备无运动件 适应斜井、水平井适应斜井、水平井 维护方便，作维护方便，作业免修期长业免修期长 无需动管柱液力起下检泵无需动管柱液力起下检泵 捞泵周期捞泵周期14.25月月 井下工具维护点少井下工具维护点少 检泵周期检泵周期930天以上天以上 不会卡泵、埋不会卡泵、埋油层油层 吸入口有绕丝筛管保护吸入口有绕丝筛管保护 吸入口位于油层下界之下吸入口位于油层下界之下 保证排砂采油生产保证排砂采油生产 液力起下泵芯调整喷嘴、喉管配比液力起下泵芯调整喷嘴、喉管配比 二二、排砂采油工艺技术简介排砂采油工艺技术简介 排砂采油工艺自排砂采油工艺自20022002年投入现场应用以来，分别在十五年投入现场应用以来，分别在十五个不同的油田区块上进行了应用，共应用了个不同的油田区块上进行了应用，共应用了158158口井，其中斜口井，其中斜井井130130口，占口，占82.2%82.2%，最大井斜角，最大井斜角8484°°，最高造斜点，最高造斜点230m230m。水平井水平井4 4口（水平井下泵深度至水平段口（水平井下泵深度至水平段A A点）。点）。 油井平均作业免修期油井平均作业免修期930930天。天。 井下泵泵芯投劳周期井下泵泵芯投劳周期427.5427.5天。天。 该技术获国家发明专利（专利号该技术获国家发明专利（专利号ZL00111133.7） 在油田应用情况在油田应用情况 二二、排砂采油工艺技术简介排砂采油工艺技术简介 媒体报道 胜利日报胜利日报2009年年3月月9日报道日报道 中国石化报中国石化报2009年年8月月11日报道日报道 三、现场应用情况三、现场应用情况 20112011年年7 7月开始，排砂采油工艺技术应用于月开始，排砂采油工艺技术应用于 煤层气井的排水采气工作。至煤层气井的排水采气工作。至20122012年底，该技年底，该技 术在中石油煤层气公司的三个分公司和中石油术在中石油煤层气公司的三个分公司和中石油 华北油田的煤层气公司所属的七个煤层气开发华北油田的煤层气公司所属的七个煤层气开发 区块共区块共3636口煤层气开发井上进行了推广试验，口煤层气开发井上进行了推广试验， 并取得了巨大成功。其中斜井并取得了巨大成功。其中斜井2525口，水平井口，水平井1111 口（口（“V V”井井7 7口、口、“H H”井井4 4口）。特别是在水口）。特别是在水 平井平井“H H”井上该技术的成功应用，使得煤层井上该技术的成功应用，使得煤层 气水平井的开发改变了气水平井的开发改变了“U U”井的完井模式，井的完井模式， 取消了取消了“V V”井，直接利用井，直接利用“H H”投产。投产。 携煤粉能力携煤粉能力 下表是保证不同直径的煤粉颗粒在不同管径中被举升所需的下表是保证不同直径的煤粉颗粒在不同管径中被举升所需的 最低排量。当煤层气井的产水量不足以满足该液量时，可采最低排量。当煤层气井的产水量不足以满足该液量时，可采 取套管掺水的方法补充。取套管掺水的方法补充。 颗粒颗粒 直径直径 mm 静液中的沉静液中的沉 降末速降末速××10- 3m/s 保证颗粒上升的保证颗粒上升的 最低液流速度最低液流速度10- 3m/s 对应排量对应排量m3/d 内径内径25mm 内径内径 40mm 内径内径 38.87mm 内径内径 58.68mm 内径内径 124mm 0.05 0.517 1.56 0.07 0.17 0.16 0.37 1.63 0.1 2.069 5.95 0.25 0.65 0.61 1.39 6.21 0.15 4.655 13.66 0.58 1.48 1.4 3.19 14.25 0.2 6.099 17.57 0.74 1.91 1.8 4.10 18.32 0.5 18.0 51.60 2.2 5.6 5.3 12.1 53.8 0.8 31.38 89.39 3.8 9.7 9.2 20.9 93.2 1 40.86 116.11 4.9 12.6 11.9 27.1 121.1 1.5 65.98 187.99 8.0 20.4 19.3 43.9 196.0 1.8 81.85 232.22 9.8 25.2 23.8 54.2 242.2 2 92.7 263.55 11.2 28.6 27.0 61.6 274.8 三三、现场应用情况现场应用情况 1、可行性分析、可行性分析 对于定向井、水平井对于定向井、水平井 由于该工艺技术井口与井下工具没有运动部件，适应由于该工艺技术井口与井下工具没有运动部件，适应 井斜角度的条件远远大于目前完井的井斜角度（见下井斜角度的条件远远大于目前完井的井斜角度（见下 表）。所以，不受井斜角度的影响。表）。所以，不受井斜角度的影响。 井下工具 井筒直 径mm 最小曲率 半径m 适应最小造 斜角度 °/30m 长度m 直径mm 同心管井下工 作筒 1.3 114 124.26 21 81.89 同心管泵芯 1.238 40 90 19.1 三三、现场应用情况现场应用情况 可行性分析可行性分析 微调时调节变频器频率，微调时调节变频器频率，控制地面泵出口流量和压力控制地面泵出口流量和压力 大幅调整时，不动管柱起出泵芯，调整喷嘴喉管面积比大幅调整时，不动管柱起出泵芯，调整喷嘴喉管面积比 按煤层气井生产要求数模计算，确定生产参数按煤层气井生产要求数模计算，确定生产参数 通过调整地面泵输出压力、排量，可无级调整采水量通过调整地面泵输出压力、排量，可无级调整采水量 对于扬对于扬 程排量程排量 调节范调节范 围大围大 对于控对于控 制动液制动液 面下降面下降 速度速度 井口、井下无运动部件，不会发生杆管偏磨井口、井下无运动部件，不会发生杆管偏磨 对于偏对于偏 磨现象磨现象 产液量可在产液量可在0-200m3/d调整，扬程可达调整，扬程可达3500m 三三、现场应用情况现场应用情况 可行性分析可行性分析 三三、现场应用情况现场应用情况 2、现场应用、现场应用-向向1、向、向2井井 向向1、向、向2井为平台煤层气井，该平台共有井为平台煤层气井，该平台共有3口井，其中向口井，其中向1、向、向2为定向井，为定向井， 使用排砂采油工艺生产；直井使用螺杆泵生产。使用排砂采油工艺生产；直井使用螺杆泵生产。 完钻 井深 m 最大井 斜(°) 最大井斜 位置m 套管内 径mm 最大全角变化 率(° /30m) 最大全角变 化率位置m 生产层位 备注 向1 1151 41.68 1155 124.26 2.37 275 987.2-1073.5 向2 1151 33.7 1135 124.26 3.13 150 976.5-1073.8 地面地面流程流程图图 1064.0m 1.9in 动 力 液 管1099.53m 2 7/8in混合液 管1099.53m 井下泵1100.89m 5# 987.2m 995.5m 人工井底1130.8m 尾管深1101.39m 砂面1123.37m 绕丝筛管深1103.53m 1073.5m 8+9# 1061m 1.9in 动 力 液 管1100.79m 2 7/8in混合液 管1100.79m 井下泵1101.79m 5# 976.5m 9