完井方式：不同地质条件下的煤层气井完井方式不同； 渗透性能：渗透率是决定煤层气单井产量的关键因素一； 开采方式：主要是排采设备、排采制度的选择。
2. 煤层气井生产过程
（3）影响煤层气井排采效果的主要因素
非连续性排采的影响:煤层气井的排采生产应连续进行, 使液 面与地层压力持续平稳的下降。如果因关井、卡泵、修井等造成排 采终止, 给排采效果带来的影响表现在:(1) 地层压力回升, 使甲 烷在煤层中被重新吸附；(2) 裂隙容易被水再次充填，阻碍气流； (3) 回压造成压力波及的距离受限,降压漏斗难以有效扩展，恢复 排采后需要很长时间排水, 气产量才能上升到停排前的状态。
了井底流压及其近井地带煤层的流体 压力，从而形成漏斗型等压曲线。
压降漏斗形态取决于煤层 的孔隙度、渗透率、原始储层压力以 及排水速度等。
2. 煤层气井生产过程
（1）煤层气井生产阶段 煤层气井的生产排采是一个长时间排水降压采气过程，煤 层气单井生产年限一般为15~20年。从煤层气井生产过程 中气、水产量的变化特征可把生产分为三个阶段： 早期排水降压阶段 中期稳定生产阶段 后期气产量下降阶段
井下泵：关键部件包括转 子和定子，转子由高强度钢加 工而成，呈单外螺旋形，定子 由耐磨合成橡胶铸成，呈双内 螺旋形，转子在定子内转动， 将流体输送至油管并举升至地 面。
3. 煤层气井排采系统
排采设备
气
举
气 举
泵
阀
工作原理
技术特点
通过气举阀，从地面将高 气举阀气举的运作过程： 压煤层气注入井中，利用 ①注入气经套管进入油套环形空间。 气体的能量举升井筒中的 ②气体经阀孔进入油管。 井液，使井恢复生产能力。 ③卸载阀以上的液柱被顶替至地面。
体排出井口。
④转子上部与抽油杆连接，定子固定于
泵
钢管内，其上端与油管连接，转子位定
子内转动，实现抽吸功能。
⑤当转子旋转时，即将井液和气体从油
管内举升至地面
3. 煤层气井排采系统
排采方法-螺杆泵
美国黑勇士盆地煤层气开 采中用于浅层排采，用旋转杆 传动，包括： 地面装置：电动机和皮带轮， 驱动抽油杆和井下泵
对于给定的一口煤层气井，究竟选择何种排水采气工艺应在对 气井压力、产量及产水情况进行分析的基础上，地面环境、井下状 况、开采条件、维修管理等也是考虑的重要因素。此外，选择排采 设备时，还需要考虑可靠性、设计难易、维护简便性等。而最终考 虑因素是经济投入。
19
3. 煤层气井排采系统
排采设备
工作原理
技术特点
特点： 优点是可以输送固体含量较高的流体， 对初始产量适应范围广，但该系统需要 压缩气体作为气源
3. 煤层气井排采系统
井下泵挂结构: 73mm抽油管 回音标 管式泵 尾管 筛管 沉砂管 丝堵
音标 100m 动液面
尾管 沉砂 管
抽油杆 出水管线 出气管线
的回压，从油套环形空间采出 ④抽油杆将往复运动传给井下泵柱塞。
煤层气的目的。
⑤抽油泵筒的下部装有固定阀，柱塞上装有游
动阀，在抽油杆往复运动时，完成抽油泵的排
出和吸入过程。
潜油电泵的泵体及其辅助部分 潜油电泵排采地面和井下设备组合为：
电
安装在油管的最下端，下至井 ①动力电缆将地面电力送至井下电机。 内被抽吸液体中的预定位置， ②保护器防止井液进入电动机。
连接部分-抽油杆，由一或几种直井直 径和钢级的抽油杆和接箍构成
特点：
结构简单，操作方便，经久耐用，每天 抽水量可达400方，但一次性抽水量不 能超过95方，
3. 煤层气井排采系统
梁式泵工艺流程
工艺流程：油管内排水的流程和油管环形空间采气流程
排水流程：水——分离器——深井泵——抽油机—— 抽吸水——油管——油管头——高压三通——油管出口 线——地面——排液池。
将柱塞作为气液之间的机 柱塞气举的工艺流程为：
械界面，依靠气井原有的 ①地面控制器控制薄膜阀关闭生产管线，活塞
气
气体压力，以一种循环的 油管内的气液下落。
柱 方式推动活塞在油管内上 ②活塞下落至油管卡定器处，撞击缓冲弹簧，
举
塞 下移动，将井内液体带出， 液面开始上升。 气 同时阻止液体的回落，消 ③薄膜阀打开，油管内液面上升，环形空间液
梁
将抽油泵下入到井筒液面以下 排采运作过程：
式
的适当深度，泵柱塞在抽水机 ①电动机通过三角带传动，带动减速器。 的带动下，在泵筒内作上下往 ②减速后由曲柄、连杆、横梁和游梁等四连杆
泵
复抽吸运动，从而达到从油管 机构把旋转运动变为驴头往复运动。
内抽吸排水、降低液柱对井底 ③驴头带动光杆和杆柱作上下往复动。
井底流压的影响：井底流压是反映产气量渗流压力特征的参数 ,制定合理的排采制度和进行精细的排采控制应该以井底流压为依 据。较低的井底流压, 有利于增加气的解吸速度和解吸气体量。
2. 煤层气井生产过程
（3）影响煤层气井排采效果的主要因素
排采强度的影响：煤层气排采需要平稳逐级降压, 抽排强度过大 带来的影响有:(1) 易引起煤层激动，使裂隙产生堵塞效应,降低渗透 率；(2) 降压漏斗得不到充分的扩展, 只有井筒附近很小范围内的煤 层得到了有效降压和少部分煤层气解吸出来，气井的供气源将受到了 严重的限制。(3) 对于常规压裂的直井在排采初期 如果在裂缝尚未完 全闭合时, 排采强度过大, 导致井底压差过大引起支撑砂子的流动, 使压裂砂返吐, 影响压裂效果；(4) 煤粉等颗粒的产出也可能堵塞孔 眼, 同时出砂、煤屑及其它磨蚀性颗粒也会影响泵效, 并对泵造成频 繁的故障, 使作业次数和费用增加。我国大多数煤层属于低含水煤层, 因此抽排速度一定要按照煤层的产水潜能, 进行合理排水。
有效地控制生产压差和产量
17
3. 煤层气井排采系统
3. 煤层气井排采系统
梁式泵
排采设备
螺杆泵
排采系统
动力系统设备
电潜泵 发电机 控制柜
地面排采流程
排液系统 采气系统
18
3. 煤层气井排采系统
（1）煤层气井排采设备
煤层气排采设备及其合理选型是保障煤层气井连续稳定排采的 重要因素。因此所用的排采设备必须成熟可靠、持久耐用、节能低 耗、易于维修，还要有较大范围的排液能力和控制排液、系统压力 的能力以及有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。
泵
举
除了气体穿透液体段塞的 面下降，天然气进入油管，推动活塞及其上部 可能，从而减少滑脱损失， 的液体上行。
提高举升效率。
④环形空间套压迫使活塞和活塞上部的液体上
升，直至将液柱排出井口。
3. 煤层气井排采系统
排采方法-气举
美国黑勇士盆地和圣胡安盆地都在用，电 价格昂贵或缺乏地区可用 由一系列气举阀构成，两种方式： 1. 油管注气，套管与油管环形空间内产出 气水混合物， 2. 套管注气，油管向上运移 气体进入流体-流体密度降低，气水分离
当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力 降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能进 一步降低，解吸停止,煤层气井采气也就终止。
1. 煤层气井产气机理
煤层气产出的先决条件是降压解吸 煤层气产出机理
排水——降压——解吸——渗流——产出
排水降压与压降漏斗： 煤层气井通过排水，降低
2. 煤层气井生产过程
（3）煤层气井排采过程中的储层伤害 煤粉伤害 气锁或水锁 应力敏感
14
2. 煤层气井生产过程
煤粉堵塞伤害 煤岩的力学性质, 导致其容易破碎, 天然构造变动和压裂施工过程中, 煤
储层受到外力作用与煤岩表面的剪切与磨损作用产生了大量的煤粉及大 小不一的煤碎屑。这些颗粒聚集在一起, 不仅容易导致压裂过程中施工压 力过高, 而且在排采过程中容易造成大量煤粉悬浮, 沉降聚集, 阻塞先期形 成的流体的运移通道。我们将煤层流体运移过程中, 煤粉沉降, 阻塞煤层 中已经形成的运移通道的现象称为煤粉堵塞。
工艺流程：井液通过旋转式气体分离器、多级离心 泵、单流阀、油管、特种采气井口装置被举升到地面 排水管线，进入排水池计量处理。
气水混合物经油、套管环形空间、井口装置、高压 输气管线进入地面分离器，分离后的煤层气进入输气 管线集输。
24
3. 煤层气井排采系统
排采设备
工作原理
技术特点
主要工作部件是定子和转子， 螺杆泵排出地面和井下主要设备为：
排气流程：井下分离器——气水混合物——油管环空 环——大四通——高压输气管线——地面——气水分离 器——集输装置或火把。
3. 煤层气井排采系统
排采方法-电潜泵 水下电动机和离心泵构成，通过电缆提 供动力大量排出液体，适于在产水量较 大的生产井中使用 缺点：成本高，泵易烧坏
3. 煤层气井排采系统
电潜泵工艺流程
主讲人：林晓英 副教授 单位：河南理工大学能源科学与工程学院
联系方式： 18039127753 lxy2002199@
内容提纲
绪论 煤层气的生成 煤层气的储集 煤层气的赋存与产出 煤层气勘探开发选区与评价 煤层气勘探开发钻完井技术 煤层气勘探开发地球物理勘探技术 煤层气勘探开发基本参数测试技术 煤层气勘探开发增产技术 煤层气地面排采与集输工艺
7
2. 煤层气井生产过程
早期排水降压阶段：主 要产水，随着压力降到临界 解吸压力以下，气体开始解 吸，并从井口产出。这一阶 段所需的时间取决于井点所 处的构造位置、储层特征、 地层含水性、排水速度等因 素，持续时间可能是几天或 数月。
2. 煤层气井生产过程
中期稳定生产阶段：随着排 水的继续，产气量逐渐上 升并趋于稳定，出现高峰 产气，产水量则逐渐下降 。该阶段持续时间的长短 取决于煤层气资源丰度（ 主要由煤层厚度和含气量 控制），以及储层的渗透 性。
潜