憋壓碰泵方法的研究

孟祥迎，張俊杰，邢俊杰，郭錦雯，蔣　濤

（1.中國礦業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，江蘇徐州221000；2.中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發(fā)分公司，山西晉城048023）

?

憋壓碰泵方法的研究

孟祥迎1,2，張俊杰2，邢俊杰2，郭錦雯2，蔣濤2

（1.中國礦業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，江蘇徐州221000；
2.中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發(fā)分公司，山西晉城048023）

摘要：以樊莊南部區(qū)塊煤層氣井為例，運(yùn)用作業(yè)區(qū)的抽油機(jī)，進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)合過去一年的碰泵效果統(tǒng)計(jì)及原因分析，深入探究了碰泵的原理，找出了影響碰泵效果的因素，認(rèn)為影響碰泵有效率的因素有兩點(diǎn)：井底壓力的大小與固定凡爾的重量。同時(shí)為了提高碰泵有效率，增加煤層氣排采井的產(chǎn)水量與產(chǎn)氣量，制定了相應(yīng)的對(duì)策，即憋壓碰泵，碰泵前關(guān)閉角閥（碰泵結(jié)束后開啟角閥），憋住套壓和井底壓力，待套壓、井底壓力充分漲起后開始碰泵，頂開固定凡爾，使得閥球與泵筒間的通道更便于疏通，閥球上所粘附的污物也更容易清除，增加了產(chǎn)水量與產(chǎn)氣量，提高了碰泵有效率，改進(jìn)了碰泵工藝，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：煤層氣；憋壓；碰泵；有效率

煤層氣是以甲烷為主的吸附氣，其排采又稱排水采氣。煤層氣的生產(chǎn)是通過抽油機(jī)等設(shè)備抽排煤儲(chǔ)層的承壓水，將原始儲(chǔ)層壓力降低到煤層甲烷臨界解吸壓力值以下，把甲烷由吸附態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，并運(yùn)移至井口。因此，排水降壓，降低原始儲(chǔ)層壓力是煤層氣井排采的關(guān)鍵。產(chǎn)水才能產(chǎn)氣，所以，穩(wěn)定并適當(dāng)增加產(chǎn)水量顯得格外重要。

山西沁水盆地南部的樊莊南部煤層氣井區(qū)，是我國煤層氣的主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量高，但伴隨著多年的開采，產(chǎn)氣量開始明顯遞減。研究后認(rèn)為，這與產(chǎn)水量的遞減有直接關(guān)系。為了穩(wěn)定并增加產(chǎn)水量，在煤層氣排采過程中，就需要經(jīng)常對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行碰泵。

抽油機(jī)碰泵是煤層氣井實(shí)施日常維護(hù)、出現(xiàn)故障時(shí)所采用的一種措施，碰泵就是泵筒與固定凡爾的碰撞。煤層氣井在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)固定凡爾、游動(dòng)凡爾被煤粉、砂、垢粘附，造成泵漏失產(chǎn)量下降或凡爾失靈不出油的情況，通過碰泵可以消除閥球所粘的污物，達(dá)到出液或提高泵效的目的，進(jìn)而恢復(fù)煤層氣井的正常生產(chǎn)[1]。然而，在多年的排采過程中發(fā)現(xiàn)，碰泵的效果并不理想，有時(shí)需返工多次，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；同時(shí)，人力、物力的增加也提升了開采成本，壓縮了企業(yè)的利潤空間。

1　碰泵效果統(tǒng)計(jì)及原因分析

為了改善碰泵效果，提升碰泵工藝，對(duì)2015年1月-6月樊南182口抽油機(jī)井進(jìn)行了碰泵效果統(tǒng)計(jì)如表1所示。由表1可以看到，傳統(tǒng)的碰泵總有效率較低，只有37.7%。

表1　2015年1月- 6月樊南抽油機(jī)碰泵效果統(tǒng)計(jì)

2　碰泵的原理及影響因素

為了更好地找出導(dǎo)致碰泵有效率低的原因，首先要理解碰泵原理，明白碰泵時(shí)泵筒、凡爾等部位的工作狀況。圖1為碰泵示意圖，從中可以看到，碰泵就是泵筒的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)防沖距為零，泵筒運(yùn)行到底部時(shí)與固定凡爾發(fā)生撞擊，利用沖擊力消除凡爾上粘的污物，進(jìn)而增加產(chǎn)水量，提高泵效。影響碰泵有效率的因素有兩點(diǎn)：井底壓力與固定凡爾的重量。

由圖1可以斷定，導(dǎo)致傳統(tǒng)的無憋壓碰泵方法有效率低的主要原因有兩點(diǎn)：一是工作方式不合理，井底壓力不夠，不能最大限度地打開固定凡爾；二是對(duì)于出水量少、井底壓力小的井，固定凡爾過重。

圖1　碰泵示意

3　憋壓碰泵的原理及方法

針對(duì)以上兩點(diǎn)，制定了對(duì)策，由傳統(tǒng)的無憋壓碰泵改為憋壓碰泵，即碰泵前關(guān)角閥(碰泵結(jié)束后再打開角閥)，憋住套壓和井底壓力，待套壓、井底壓力充分漲起后（通常為4倍～5倍原套壓）開始碰泵，增大井底壓力的同時(shí)增大固定凡爾的向上壓力，利用較大的井底壓力頂開固定凡爾，疏通閥球與泵筒間的通道，消除閥球所粘附的污物，增加排采井的產(chǎn)水量,從而提高碰泵有效率，改進(jìn)碰泵工藝。

4　憋壓碰泵技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及效果分析

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的井場(chǎng)是2號(hào)水平井，進(jìn)行了憋壓碰泵的效果分析如表2所示。

表2　憋壓碰泵的效果分析

憋壓碰泵后，單井的產(chǎn)水量與產(chǎn)氣量都有顯著增長。之后又進(jìn)行了24次試驗(yàn)，有效次數(shù)為10次，碰泵有效率升至41.7%，增幅明顯，進(jìn)行了憋壓碰泵后效果統(tǒng)計(jì)，如表3所示。

表3　憋壓碰泵后的效果統(tǒng)計(jì)

5　憋壓碰泵的效益分析

5．1經(jīng)濟(jì)效益可觀

樊莊南部作業(yè)區(qū)共有182口抽油機(jī)井，以此為例，統(tǒng)計(jì)了憋壓碰泵的經(jīng)濟(jì)效

益，具體如表4所示。

表4　憋壓碰泵的經(jīng)濟(jì)效益

華北油田山西煤層氣勘探開發(fā)分公司共有6個(gè)作業(yè)區(qū)，若全面推廣此技術(shù)，每年能增加收入27.6萬元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

5．2社會(huì)效益突出

1）減少碰泵次數(shù)，有利于保護(hù)地層；減少工區(qū)勞動(dòng)力（人力、車輛等），節(jié)約成本，提高工作效率。

2）減少檢泵頻次，延長檢泵周期。

3）提高煤層氣排采井的產(chǎn)量，延長排采壽命[2]。

6　結(jié)束語

憋壓碰泵技術(shù)成本低，工藝簡(jiǎn)單，提高了碰泵有效率，增加了煤層氣井的產(chǎn)氣量與產(chǎn)水量，切實(shí)解決了生產(chǎn)問題，延長了煤層氣井的排采壽命，具有較高的推廣價(jià)值。鑒于作業(yè)區(qū)條件有限，固定凡爾過重的問題沒有解決，今后將在不影響正常排采的情況下，適當(dāng)減輕固定凡爾的重量，進(jìn)一步提高碰泵有效率，完善碰泵工藝，增加煤層氣井的產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭秀海.抽油機(jī)井碰泵[S].北京：中國石油出版社，2012.

[2]蘇現(xiàn)波，林曉英.煤層氣地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

（編輯：薄小玲）

Research of Pump Colliding Method with Pressure-out

MENG Xiangying1,2, ZHANG Junjie2, XING Junjie2, GUO Jinwen2, JIANG Tao2

(1. School of Resources and Geoscience, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221000, China; 2. Shanxi Branch of Exploration and Development of Coalbed Methane, North China Oilfield Company, PetroChina, Jincheng 048023, China)

Abstract:Taking the example of a coalbed methane (CBM) well in the south section of Fanzhuang, pumping unit was used to conduct many field tests. Combined with the statistics and cause analysis of pump collidingefficiencyin the last year, the principle was studied thoroughly to conclude some influential factors, including the size of well floor and weight of fixed valves. The improvement of the pump colliding effect needs increase the water and gas yield of the dewatering- induced CBM well. In addition, corresponding measures are established, that is, pump colliding with pressure- out. Angle valve is closed before the pump colliding (and will be opened after), casing pressure and bottom pressure are held. When the casing pressure and bottom pressure are up, pump colliding begins. The fixed valve will be pushed open, which makes it easy to dredge the passage between the valve ball and pump cylinder. Additionally, adhesive dirt on the valve ball could be cleaned easily. The technology could increase the water and gas yield, improve the efficiency of pump colliding, and innovate its technique, which has achieved obvious economical and social benefits.

Keywords:coalbed methane; pressure- out; pump colliding; efficient

作者簡(jiǎn)介：孟祥迎（1981-），女，天津人，在讀工程碩士，助理工程師，從事煤層氣開發(fā)工作。

收稿日期：2015- 08- 10

DOI:10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.01.009

文章編號(hào)：1672- 5050（2016）01- 0029- 03

中圖分類號(hào)：TE273

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A