三通道封闭式煤层气开采工艺技术研究论文000.doc

三通道封闭式煤层气智能开采工艺技术研究 摘要在煤层气开发过程需要不断排出煤层水以降低煤储层压力，使吸附的甲烷气达到解吸压力之下而解吸，在这个过程中需要不断地排出煤层水以维持较低的煤层压力。目前主要采用抽油机、电潜泵、螺杆泵等油田的开采设备和技术，存在煤粉卡泵、杆管柱磨损、调节工作制度困难等问题。三通道封闭式煤层气智能开采工艺技术将排水通道、动力气通道和采气通道分离开来，有效地解决了常规举升方式存在的问题，为煤层气井的低成本开采提供了新的排采方式。 关键词 煤层气 排采 三通道气举 作者简介崔金榜，男，高级工程师，现任华北油田采油工艺研究院副总工程师，采气研究室主任。1991年毕业于江汉石油学院采油工程专业，2007年毕业于长江大学石油与天然气工程专业，工程硕士。长期从事煤层气开采技术方面的研究工作。邮编062552，电话0317-2728923；邮箱cyy_。 一、煤层气开采技术现状 煤层气是在煤层条件下吸附在煤颗粒表面的甲烷，在开采过程中，首先要进行排水降压，当煤层内的压力达到煤层气的解吸压力后，甲烷分子才能从煤颗粒表面由吸附状态变成游离状态被开采出来。 据资料，国外在煤层气开采方面主要采用抽油机、螺杆泵、电潜泵等排水采气技术，国内在煤层气开采方面目前大量采用的是抽油机排水采气工艺技术，螺杆泵、电潜泵仅是小范围的实验性应用，尚没有形成规模。在排采实践过程，上述工艺都不同程度的存在着一些缺陷抽油机举升存在杆管柱偏磨现象；由于后期排水量比较小，导致与水同时进入柱塞泵内的粉煤灰沉积在泵筒内而卡泵；小的水量也导致电潜泵由于不能有效地散热而使电机烧毁，螺杆泵也存在定子干磨而烧坏的现象。 因此，研究一种既不受煤层产水量限制，又能够满足排水采气工艺要求的技术，是有效开采煤层气的基础。 图1 三通道闭式煤层气智能开采系统工艺管柱图 二、工艺技术原理 三通道闭式煤层气智能开采工艺技术，就是通过注气通道、排水通道和采气通道有效的分离开来，利用井下压力计作为控制源，以压缩的空气作为举升煤层产出水的动力气，以气携水从而达到排出煤层产出水采出煤层气的目的。 1.工作原理 动力气从油管和空心抽油杆环空注入，通过空心抽油杆上的气举阀进入空心抽油杆内，将空心抽油杆内的液体举升到地面，煤层气从油套环空排出（见图1）。 2.管柱组成 在煤层气井中下入油管，在油管内下入安装有气举阀的空心抽油杆；管柱底部有将空心抽油杆和油管的环形空间密闭的密封装置；在井口有油管与空心抽油杆的密封装置。 三、室内试验准备情况 1.试验场所采油工艺研究院500米实验井 2.管柱结构2 7/8”TBG油管391.08m；KJG36空心抽油杆391.05m 3.同心气举阀参数 一期试验阀嘴直径4.0mm；打开压力2.0MPa； 二期试验阀嘴直径2.0mm；打开压力1.0MPa。 下入位置341m。 4.高压气源15MPa压风车，排量10m3/min; 5.流量计量水量旋翼式水表；气量 流量计 6.气液分离器 四、室内试验情况 在实验过程中，根据排出水情况，控制高压气体流量。实验数据见图2. 图2 三通道闭式煤层气智能开采工艺室内试验效果表 五、三通道闭式煤层气开采工艺技术的优点、缺点以及解决问题的途径 通过室内试验可以看出，三通道闭式煤层气智能开采工艺技术具有以下特色 1.工艺简单、可靠性强 该技术采用三通道管柱结构，三个通道互不干涉，并且井下没有运动部件，从而避免了其它工艺技术存在的煤粉卡泵、偏磨、烧泵等问题，可以有效的防止固体颗粒及粉煤灰对排采设备的影响。 2.排量调节范围大 通过控制注气量可以调节排水量,实现1-60m3/d的排量控制，能够充分满足排水量不确定的煤层气井的排水需要，解决排采设备选型与排采水量不相适应的矛盾。 3.满足煤层气井液面降低需求 通过实验，液面可以降到气举阀以上10m以内。 4.利用空气作为动力气清洁，成本低廉 充分利用空气作为动力气源，气源丰富，并且成本低廉，有利于保护周边环境。同时注气量不高于1000m3/d，在低液面时需要的注气量更少，在300m3/d左右。 5.能够满足丛式井、大斜度井生产的需要，可以一套空气压缩机带多口井生产，减少投资。 当然，该技术存在以下风险 1.对井下和井口密封要求高，一旦空气泄露与煤层气混合，有可能发生危险。需要在产出气安装氧气监测装置，一旦泄露需要进行更换关注作业。 该技术依托国家科技重大专项项目（示范工程）“山西沁水盆地煤层气水平井开发示范工程”（编号2008ZX05061）进行研究和应用。