CN107558962A - 同心管式间歇型气举排水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤层气开发和排采技术领域，针对现有煤层气井排采技术在低产水煤层气井或煤层气井排采后期液面低、产水量少，造成抽油机空转、干磨等问题，本发明提供了一种同心管式间歇型气举排水工艺，该工艺通过同心管气举***完成，所述的同心管气举***包括气水分离器、地面控制设备、增压机和同心管柱，气水分离器、地面控制设备、增压机均安装于地面，气水分离器通过管道与煤层气井连通，同心管柱安装于煤层气井内。注入的高压气体只作用于油管与空心油杆环空的封闭空间内，避免了高压气体将杂质压入煤层裂隙中，伤害储层；通过煤层气井内液面压力与地面控制设备预设工作压力的比对反馈结构信号控制同心管气举***的启闭。

Description

同心管式间歇型气举排水工艺

技术领域

本发明属于煤层气开发和排采技术领域，具体涉及一种同心管式间歇型气举排水工艺。

背景技术

在低产水区或煤层气井的排采后期，由于地层补给能力弱，煤层气井液柱上升缓慢，常规有杆泵排水效率低下，需要抽油机长时间运转才能将部分液体排出井外。抽油机的长期低效空转，不仅造成能源浪费，还会增加机器的磨损程度。而气举工艺排水效率高，且受深度、井斜的影响程度小，可用于该情况下煤层气井的排采。但现有的气举工艺多为气举阀式气举，该工艺井下工具较多，气举阀维护更换繁琐，投资也相对较高。同时，由于煤层气井目的层段套管均被射穿，且有些煤层气井存在多个目的层。高压气体注入过程中，还应避免气体从射孔孔眼进入到储层，不仅造成高压气体逸散，无法顺利完成气举，还会将水、煤粉等压入储层裂隙中，给储层带来潜在伤害。因此，亟需一种简单、高效、节能的排水技术，来满足低产水区或煤层气井的排采后期煤层气井的高效排采。而同心管式间歇型气举排水工艺，则可以较好地满足上述需求。

发明内容

山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室针对现有煤层气井排采技术在低产水煤层气井或煤层气井排采后期液面低、产水量少，造成抽油机空转、干磨等问题，进而提供了一种同心管式间歇型气举排水工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种同心管式间歇型气举排水工艺，该工艺通过同心管气举***完成，所述的同心管气举***包括气水分离器、地面控制设备、增压机和同心管柱，气水分离器、地面控制设备、增压机均安装于地面，增压机与地面控制设备连接，气水分离器通过管道与煤层气井连通，同心管柱安装于煤层气井内；

注入的高压气体只作用于油管与空心油杆环空的封闭空间内，气举过程中高压气体不会从套管壁射孔段逸散，避免高压气体将杂质压入煤层裂隙中，伤害储层；

通过煤层气井内液面压力（油管与空心油杆环空内的压力）与地面控制设备预设工作压力的比对反馈结构信号控制同心管气举***的启闭。

所述的同心管柱包括油管、空心油杆、固定阀和筛管，固定阀安装于油管底部，固定阀底部连接筛管，空心油管同心安装于油管内，空心油管底端安装有井下压力计，井下压力计与地面控制设备相连。

具体施工工艺如下：

煤层气井内下入同心管柱，使同心管柱的固定阀位于目的煤层顶板以上；

根据煤层气井的临界解吸压力和产水量，设定地面控制设备的启动工作压力；

气举排水前，煤层中的液体通过固定阀及筛管使油套环空、油管与空心油杆环空的液面相持平，当井底压力高于地面控制设备的预设启动工作压力时，井底压力计将压力信号传至地面控制设备并控制气举***开启，天然气被压缩机从油管与空心油杆环空压入井内，固定阀关闭，液体从空心油杆被举出地面，进入气水分离器进行气液分离；

当井底压力降低到地面控制设备的预设启动工作压力以下时，气举停止，放掉注入的气体，此时固定阀在油套环空液柱压力的作用下打开，煤层水通过底部筛管、固定阀重新补充到油管和空心油杆中，使油套环空、油管与空心油杆环空的液面达到新的平衡；

当井底压力达到地面控制设备的预设启动工作压力时，气举***再次启动，开启新一轮的气举，如此循环，从而实现煤层气井的间歇式、自动化排采。

本发明具有以下优点：

（1）提高煤层气井的排采效率，降低能源消耗。有效地解决了常规有杆泵排采技术在低产水区或煤层气井排采后期产水量低时，排水效率低下问题。由于地层补水能力差，抽油机需要长时间运转，才能将井内部分液体排出井外。造成抽油机长期低效空转、有杆泵长期干磨，给机器带来显著损害。同时，还造成了大量的电力浪费。

（2）减少气举漏气的风险，降低高压气体对煤储层的潜在伤害。由于同心油管和固定阀的存在，保障了注入的气体只能作用于在油管与空心油杆的环空内。即使煤层段有射孔孔眼，高压气体也不会从孔眼中漏气。同时还可以避免高压气体将液体、煤粉和石英砂等压入煤层裂隙中，伤害储层。

（3）由于地面间歇式控制***的存在，避免了煤层气井中液体被完全排出后，高压气体仍旧不断注入，造成气举***的空转而形成浪费。该套***井下设备少，操作维护简单，降低了气举的成本，保障了气举***的高效运行。

附图说明

图1为同心管柱的结构示意图；

图2为同心管气举***的连接示意图；

图中：1-气水分离器、2-地面控制设备、3-增压机、4-套管、5-油套环空、6-油管、7-油管与空心油杆环空、8-空心油杆、9-井下压力计、10-节箍、11-固定阀、12-筛管、13-煤层。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

（1）图1为同心管柱结构示意图，该装置主要是避免气举过程中高压气体从套管壁射孔段逸散，以及对目的储层产生伤害。气举用高压气体被从油管与空心油杆环空压入井内时，下部固定阀关闭，压力只作用在油管与空心油杆环空的封闭空间内。当液面降低到气举工作压力以下时，气举停止，放掉注入气体。此时固定阀在油套环空液柱压力的作用下打开，煤层水通过底部筛管、固定阀重新补充到油管和空心油杆中。空心油杆、油管和套管间液面达到新的平衡，当井底压力达到气举设定的工作压力时，由井底压力计监测，传到地面控制***，气举再次进行。

（2）图2为同心管式间歇型气举排水工艺连接示意图。当井底压力达到气举设定的工作压力时，地面控制设备启动，气举用天然气由地面增压机增压后从油管与空心油杆的环空注入，固定阀关闭，液体经空心油杆被举出地面，进入气水分离器。分离出的气体再次作为气举用气源被压入井内。分离出的水在气水分离器中达到设定高度时，将自动排放。油套环空产出的煤层气一部分被用作气举用的气源，剩余部分则进入集输管道。当井底压力低于地面控制设备设定的启动压力时，停止注气，放掉注入气体。此时固定阀打开，煤层中液体通过筛管、固定阀进入到油管中，使空心油杆、油管和套管间的液面达成新的平衡。

本发明的具体施工工艺过程如下：

（1）油管底部安装固定阀，并在固定阀下部连接筛管，防止大颗粒煤粉进入固定阀造成堵塞（见附图1）。

（2）在油管中下入空心油杆组成同心管柱，并在空心油杆底端安装井底压力计，作为该工艺的核心组成部件。

（3）根据煤层深度，将同心管柱下入到合适位置，使同心管柱的固定阀位于目的煤层顶板以上。

（4）依据煤层气井临界解吸压力和产水情况，初步设定地面控制设备的启动工作压力。

（5）气举排水前，煤层中的液体通过固定阀及筛管使油套环空、油管与空心油杆环空的液面相持平。当井底压力高于设定的启动压力时，天然气被压缩机从油管与空心油杆环空压入，液体从空心油杆产出。当井底压力低于地面设备设定的启动压力时，停止注气，放掉注入气体。

（6）当油管与空心油杆环空中的液柱压力达到地面设备的启动压力时，地面注入设备启动，新一轮气举开始。这样周而复始把煤层中的气液混合物排出地面，达到排水采气的目的。从而实现煤层气井的间歇式、自动化、高效率排采。

本发明所述同心管式间歇型气举排水工艺排水效果理想，既可以避免常规有杆泵在液面低时空转、磨损，造成电力浪费。同时，由于注入的气体只能作用于固定阀以上，从而有效避免了高压气体将液体、煤粉和石英砂等压入煤层裂隙中，伤害储层。油管与空心油杆在气举过程中为一封闭空间，可有效防止高压气体从套管射孔段泄压。该工艺是一种新型、高效、节能的煤层气井排水采气工艺。

Claims (3)

1.一种同心管式间歇型气举排水工艺，其特征在于：该工艺通过同心管气举***完成，所述的同心管气举***包括气水分离器、地面控制设备、增压机和同心管柱，气水分离器、地面控制设备、增压机均安装于地面，增压机与地面控制设备连接，气水分离器通过管道与煤层气井连通，同心管柱安装于煤层气井内；

注入的高压气体只作用于油管与空心油杆环空的封闭空间内，气举过程中高压气体不会从套管壁射孔段逸散，避免高压气体将杂质压入煤层裂隙中，伤害储层；

通过煤层气井内液面压力与地面控制设备预设工作压力的比对反馈结构信号控制同心管气举***的启闭。

2.根据权利要求1所述的同心管式间歇型气举排水工艺，其特征在于：所述的同心管柱包括油管、空心油杆、固定阀和筛管，固定阀安装于油管底部，固定阀底部连接筛管，空心油管同心安装于油管内，空心油管底端安装有井下压力计，井下压力计与地面控制设备相连。

3.根据权利要求2所述的同心管式间歇型气举排水工艺，其特征在于，具体施工工艺如下：

煤层气井内下入同心管柱，使同心管柱的固定阀位于目的煤层顶板以上；

根据煤层气井的临界解吸压力和产水量，设定地面控制设备的启动工作压力；

气举排水前，煤层中的液体通过固定阀及筛管使油套环空、油管与空心油杆环空的液面相持平，当井底压力高于地面控制设备的预设启动工作压力时，井底压力计将压力信号传至地面控制设备并控制气举***开启，天然气被压缩机从油管与空心油杆环空压入井内，固定阀关闭，液体从空心油杆被举出地面，进入气水分离器进行气液分离；

当井底压力降低到地面控制设备的预设启动工作压力以下时，气举停止，放掉注入的气体，此时固定阀在油套环空液柱压力的作用下打开，煤层水通过底部筛管、固定阀重新补充到油管和空心油杆中，使油套环空、油管与空心油杆环空的液面达到新的平衡；

当井底压力达到地面控制设备的预设启动工作压力时，气举***再次启动，开启新一轮的气举，如此循环，从而实现煤层气井的间歇式、自动化排采。