煤层气井开发认识与井控
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清水携砂压裂 清水压裂的裂缝在地应力作用下会很快闭合 ,交联液携砂能力强,但考虑其化学分子对煤层的 污染伤害,若破胶不彻底会堵塞微小喉道。我们对 煤层气井多采用清水携砂压裂改造技术。为了悬浮 石英砂提高携砂能力,排量不能小于8m3/min。 煤田煤层压裂模型与油田的压裂设计模型是不 同的,用油田模型作缝长设计时要加大系数。油田 以造直缝为主,煤田以沟通弯曲缝为主。
山西煤层气开发具有明显的资源优势,储量 10.4万亿立方米,占全国总量的1/3,是全国最具 潜力的煤层气开发利用基地,山西沁水盆地被列为 国家“十二五”重点建设的两大煤层气产业化基地 之一。 目前,山西煤层气开发已经初具规模,在城市 燃气、煤层气化工、煤层气发电等方面积累了经验 。2012年,全省煤层气抽采量69.2亿立方米,其中 地面抽采煤层气14.1亿立方米,约占全国总抽采量150 亿立方米的46%;全省煤层气利用量34亿立方米, 约占全国总利用量60亿立方米的57%。
下井油管必须用油管规通过。 入井油管及工具必须反复丈量三次,累计复合误 差应小于0.02/100m。入井油管及工具的下入深度与 设计深度误差应小于0.3/100。 下泵管串完成后,清水反洗井至进出口液性一致 ,对管串正试压10Mpa,10min压降小于0.5 Mpa。 下入泵杆缓慢探泵底,加压小于2KN,复探两次无 误上提,调整防冲距0.5-0.6m。试抽憋压3~5Mpa, 10min压降小于0.3 Mpa。
煤层气开采完井技术 1、裸眼完井技术 2、裸眼扩眼完井技术 3、下套管射孔压裂完井技术 4、水平井完井技术 5、多层位完井技术
排采井基本原则及试采阶段
原则:保持井底流压连续,稳定下降,防止煤粉大量 产出造成卡泵。 排水阶段,抽油机连续工作一周,依据井底压力或 液面下降情况,逐步增大排采制度,待井底流压降至 0.2MPa左右。 控压阶段,储层压力降低至解吸压力后,地层解吸 产气,解吸产气初期应加强观察井底流压、套压和液面数 据有效调整排采制度和放气量,防止液面下降引起井底流 压突变。 稳产产气阶段,达到工业气流后,稳定井底压力转 入日常生产。
冲砂方式 1、直井和斜井采用反冲砂方式,避免口袋沉 淀的煤粉被冲砂液带入地层。 2、羽状多分支水平井采用反冲砂方式,避免 口袋沉淀的煤颗粒进入洞穴。 3、冲砂液优先采用原井或邻井抽排产出的液 体,经过沉淀过滤的煤层水。
下泵作业: 下井油管及井下工具螺纹必须清洁,连接前要涂 匀密封脂,并检查有无弯曲、腐蚀、裂缝、孔隙和螺 纹损坏,不合格不准入井。 用动力钳上油管螺纹。油管螺纹不准上斜,必须 上满、旋紧,扭距符合规定。 油管下到设计井深的最后几根时,下放速度不得 超过5m/min,防止因长度误差顿弯油管。 下入井内的大直径工具在通过射孔井段时,下放 速度不得超过5m/min,防止卡钻和工具损坏。
洗井过程中加深或上提管柱时,洗井液必须 循环两周以上方可动管柱,并迅速连接好管柱, 直到洗井至设计深度。 进出口相对密度应一致,出口液体干净无杂 质污物。 洗井液不得漏入地层,最大限度地减 少对地层的污染和损害。 洗井施工中,提升动力设备要连续运转不得 熄火。 出口管线连接应平直,末端用地锚固定。 严重漏失井要采取有效堵漏措施后再进行施工。
洗井要求:
洗井液的相对密度、粘度、pH值和添加剂应符合施 工设计要求。 洗井液储备量为井筒容积的两倍以上。 洗井开泵时应注意观察泵注压力变化,控制排量由小 到大,同时注意观察出口返出液情况。若正常洗井, 排量一般控制在25~30m3/h。 洗井过程中,随时观察并记录泵压、排量、出口量 及漏失量等数据。泵压升高,洗井不通时,应停泵及 时分析原因进行处理,不得强行憋泵。
“积极井控”也是“安全第一,预防为主,综合治
理”方针在井控方面的具体体现。“积极井控”是以适
用、可靠的井控装备为基础,以周密、完善和执行到位 的井控措施为保证,做到既能保证井控安全,又能及时
发现和保护好煤层气。“积极井控” 就是主动应用井
控装置,提前采取井控措施,活用井控技术,消除井控 风险,既能保证井控安全,又能及时发现和保护油气层。
我国煤层气资源丰富,总量约31.5万亿立 方米,是世界上第三大煤层气储藏国,2012年 全国煤层气产量150亿立方米,其中地面抽采 35.7亿立方米,井下瓦斯抽采量114.4亿立方 米,煤层气利用总量为60亿立方米,利用率为 40%。世界上煤层气资源量居第一位的是俄罗 斯,居第二功的国家,也是煤层气产量最高的国家,在 美国能源产业中具有举足轻重的地位。
连续冲砂超过5个单根后,要洗井1周后方 可继续下冲。冲砂施工发现地层严重漏失,冲 砂液不能返回地面时,应立即停止冲砂,将管 柱提至原始砂面以上,并反复活动。 冲砂至井底或设计深度后,应保400l/min 以上的排量继续循环,当出口含砂量小于0.2% 为冲砂合格。然后上提管柱20m以上,沉降4h 后复探砂面,记录深度。
“积极井控”就是要坚持“风险评估、设计把关、 主动防控、有序应对、保护煤层气”,做到“发现溢 流、立即关井;疑似溢流,关井检查”,为煤层气公 司井控工作提供了科学指导。 “积极井控”是新时代井控工作的指导思想,要 把井控工作原则从上到下全过程贯穿起来。
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推行“积极井控”,在制度管理上:一是严肃事故 责任追究制度:教育本人,警示他人,强化责任落实; 二是治因治本:重大隐患、重大违章和未遂事故当做 事故严肃处理;三是实战培训上:先实战演练后应急 处置。推行“积极井控”,在井控技术上:立足一次 井控,预防为主的实施主题。 1、建设方和施工方要贯彻“积极井控”的理念, 严格井控相关规定和制度,建立齐抓共管各负其责的 管理机制和模式。
主要排采工艺方式
目前国内外煤层气排水开采的方法主要有 有杆泵法、螺杆泵法、电潜泵法、气举法等。 在我国,有杆泵在煤层气开采中发挥了较大作用 并得到了普遍使用,摸索出适合中国煤层气 开 发的排采工艺措施及今后的发展方向。 电潜泵和气举的排采方式优于有杆泵和螺 杆泵。但在我国对于煤层气的排采电潜泵法目 前还处于探索阶段,气举法还未得到应用。
(三)储层保护设计:分析储层伤害的潜在因素
,提出储层保护措施;
(四)配套技术设计:研究分析防腐、防砂、防 煤粉、检泵、冲砂、解堵等技术应用的必要性,筛
选主体配套技术及相应的工艺参数;
(五)确定不同阶段录取资料内容,分析化验项 目等;
(六)若该地层钻井中发现含有有毒有害气体,
则提出预防措施和处理预案。
排采井设计内容: (一)提出生产井组各类井分布情况,布井方式, 提出施工井施工层段、钻、测井基本数据和以往的 生产试气及作业情况、周边环境的描述等; (二)排采方式及参数优化设计:根据前期试气情 况及工艺评价,综合考虑经济、管理、生产条件等各 种因素,综合分析,优化排采设备,确定排采控制原 则;原则上要求同一个开发单元内统一投产,避免地 层产生气包水现象;
主要排采方式:
煤层气井的排水采气工作,是检验煤层气井 设计、施工效果,实际评价煤层气田的重要工作
目前主要采用有杆泵排采方式,泵挂最底端 范围:最上部煤层顶界以上50m至最下部煤层底 界以下20m,距实际砂面距离应不小于20米,投 产初期的泵挂最底端不得下至煤层顶界以下。
冲砂要求:
当油管或下井工具下至距煤层上界30m时,下放速度 应小于1.2m/min,以悬重下降10~20kN时认为遇砂面,连 探2次。2000m以内的井深误差应小于0.3m。 冲砂管柱可直接采用探砂面管柱。管柱下端可接一笔 尖或水动力涡轮钻具等有效冲砂工具。 冲砂尾管提至离砂面3m以上,开泵循环正常后均匀缓 慢下放管柱冲砂,冲砂时排量应达到设计要求。 每次单根冲完必须充分循环,洗井时间不小于15min 。直径139.7mm以上的套管,可采用正反冲砂的方式,并 配以大排量。改反冲砂前正洗井应不小于30min,再将管 柱上提6~8m,反循环正常后方可下放。
该休息了
践行“积极井控”的理念
随着煤层气勘探开发工作的不断深入,煤层气井控技术越来越 显得尤为重要,特别是近几年来煤层气修井内涵、技术含量更为丰 富多彩,修井作业技术水平在逐步提高,施工难度逐步增大,对井 控技术的要求也越来越高,所以,提高井控技术和管理、操作人员 的井控理念及操作技能是当务之急。
2、发挥好自上而下的井控管理专门机构和管理网
络,加强井控监督力度。3、认真开展煤层气地层研究,
“八五”期间,我国的煤层气开发工作也引起了 国际社会的关注,联合国开发计划署及美国、澳大 利亚的约七八家石油开发公司纷纷进入我国,寻求 合作开发项目。据不完全统计,1990~2000年,在 近20个煤田或地区已施工了近100口煤层气勘探开发 试验井。中石油在山西柳林进行了小型井网开采试 验,有近10口井日产量1000~7000m3。华北油田、 中原石油勘探局在山西晋城进行了规模型井网开采 试验,完井近百口井,均获得工业性气产量,平均 日产量2000m3以上。
煤层气开采钻井新技术
煤层气井主要改造措施: 我国煤层的渗透率一般较低,铁法煤层 的渗透率在(0.99~14.85)×10-16m2(0.1~ 1.5毫达西)。如此低的渗透率必须进行改造 ,以便形成好的煤层气气流通道,达到高产 稳产的目的。在增产改造措施上,我们经历 了裸眼造穴、清水压裂→清水携砂压裂→大 规模高砂比高压力压裂的过程。 裸眼造穴,清水压裂 为了使煤层与井眼最大限度连通,解除 近井地带的污染,增大井眼有效半径,增大 煤层自由表面积,煤层采用了水力冲割造穴工艺
世界上约有20多个国家进行了煤层气的勘探开采工 作,热点在美国、中国、北欧、澳大利亚、俄罗斯等国 。特别是美国"开采煤层气热"在圣胡安盆地和黑勇士盆 地形成,各石油公司在这两个盆地所打煤层气井数量创 历史纪录。每口井成本约40万美元,大多数煤层气井深 914.4m,产气量都很高,日产2.83万m3(100万ft3)的气 井比比皆是,最高的一口井日产气量25.49万m3(900万 ft3)。美国煤层气年产量1995年为1.99×1010m3,约为 美国天然气产量的5%。