關(guān)于煤層氣裸眼井注入/壓降測(cè)試管柱設(shè)計(jì)

趙鋒葉

摘要：由于煤層氣裸眼井在測(cè)試開(kāi)采中，注入/壓降工藝是對(duì)每層進(jìn)行定量和定性的一種手段，是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。本文針對(duì)貴州煤氣層的具體參數(shù)以及存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新的工藝管柱。

Abstract： The injection/pressure drop process is a means of quantifying and characterizing each layer and is an indispensable important link in the CBM open hole well test mining. In this paper， a new process column is designed for the specific parameters of Guizhou gas layer and the existing problems.

關(guān)鍵詞：裸眼井;煤氣層;注水/壓降;管柱

Key words： open hole;gas layer;water injection/pressure drop;pipe column

中圖分類號(hào)：TD84? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）25-0167-02

1? 貴州煤氣層裸眼井具體參數(shù)

取芯鉆頭尺寸：70mm;完鉆井深：900m;鉆機(jī)動(dòng)力：約30T;直井;全井共11個(gè)煤層，層厚約3-5m，隔層約3-4m。井下地質(zhì)情況較為復(fù)雜，可能有煤質(zhì)疏松層，存在井壁不穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn);泥漿體系簡(jiǎn)單，防卡性能差;鉆井至煤層上部后，全井筒取芯至目的層位，完鉆、分層測(cè)試。

2? 工藝要求

2.1 管柱必須防止位移

在開(kāi)采煤層氣取芯鉆井過(guò)程中，為了防止井筒被破壞和清理井筒，介質(zhì)一般都是干凈的水，這樣導(dǎo)致在鉆進(jìn)過(guò)程中，在井壁上無(wú)形中形成一層被清水浸泡后薄薄的一層泥。在封隔器下放到座封位置時(shí)，由于井壁產(chǎn)生的泥皮光滑，這樣就造成了封隔器膠筒在座封時(shí)與井壁之間的接觸面積減少。膠筒膨脹后，與井筒之間產(chǎn)生的摩擦力減小，同時(shí)，由于井壁的泥皮太過(guò)光滑，更加進(jìn)一步的降低了膠筒與井壁之間的摩擦力。如果在這樣的情況下進(jìn)行注水測(cè)試作業(yè)，較高的注入壓力會(huì)對(duì)膠筒產(chǎn)生一個(gè)上的頂力。當(dāng)這個(gè)力大于整個(gè)管柱自重和膠筒與井壁之間產(chǎn)生的摩擦力之和時(shí)，整套管柱就被推動(dòng)向上移動(dòng)。由于封隔器產(chǎn)生位移，造成了座封位置的變動(dòng)，無(wú)法準(zhǔn)確的在目的層進(jìn)行的完全座封。

針對(duì)煤氣層的特殊井壁，所以，在煤層氣井注入/壓降作業(yè)之前，必須對(duì)井壁的座封位置進(jìn)行清理，防止管柱上竄。

2.2 將裸眼井筒改為套管井筒

由于裸眼井測(cè)試中存在井壁垮塌、井壁擴(kuò)大等問(wèn)題，所以，應(yīng)該盡可能在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行裸眼注入/壓降測(cè)試，所以為了快捷方便的對(duì)煤層氣進(jìn)行評(píng)價(jià)，注入關(guān)井時(shí)的累計(jì)時(shí)間不能太長(zhǎng)，這些對(duì)于目前的裸眼井測(cè)試很難達(dá)到測(cè)試要求。通過(guò)對(duì)裸眼井進(jìn)行多次的測(cè)試作業(yè)表明，有部分裸眼井因?yàn)榫诠饣斐勺馐?，?dǎo)致被迫下入套管完井后，才能繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試。這種二次下套管，造成了施工作業(yè)成本的增加，同時(shí)增加施工時(shí)間，降低施工效率。針對(duì)這種情況，采用套管井進(jìn)行測(cè)試，不僅能夠保證封隔器的完全座封和位移現(xiàn)象，而且，更能提高施工效率。

2.3 將單封改為雙封

由于前期作業(yè)時(shí)單封封隔器在座封時(shí)存在座封不完全以及漏壓等問(wèn)題。所以針對(duì)這種情況將單封改為雙封封隔座封的方式，即將原來(lái)的管柱連接由“K341封隔器+篩管”改為“K341封隔器+球座+K341封隔器+球座+篩管”，由于采用雙封的封隔器進(jìn)行作業(yè)，這種雙膠筒的管柱不僅增加了座封面積，同時(shí)能夠提高膠筒與井壁之間的摩擦力，防止注入井時(shí)管柱位移。而且更能確保測(cè)試過(guò)程中有效降低井筒儲(chǔ)存量，提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3? 管柱設(shè)計(jì)方案介紹

3.1 采用K341-62型封隔器工作原理

根據(jù)貴州煤氣層裸眼井井筒的具體參數(shù)情況，設(shè)計(jì)了K341-62型封隔器進(jìn)行作業(yè)。該封隔器主要工作原理如下：

座封過(guò)程：K341-62型封隔器為小規(guī)格封隔器，是針對(duì)貴州煤氣層裸眼小井筒進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)的一種封隔器。主要通過(guò)從油管內(nèi)打壓實(shí)現(xiàn)，壓力從中心管的傳壓孔進(jìn)入，使膠筒膨脹，實(shí)現(xiàn)工具座封的目的。工具下端裝有節(jié)流閥，操作時(shí)，啟動(dòng)地面泵注設(shè)備，向油管內(nèi)注水，球座的內(nèi)孔與油管內(nèi)孔形成面積差，起到一定的節(jié)流作用。隨著管柱內(nèi)壓力不斷增大，膠筒座封后將井筒分成了上下環(huán)空面積。當(dāng)壓力達(dá)到一定程度需要關(guān)閉地面泵注設(shè)備時(shí)，管柱內(nèi)壓力會(huì)產(chǎn)生突然下降的現(xiàn)象，這時(shí)膠筒內(nèi)部的彈簧推動(dòng)活塞移動(dòng)堵住進(jìn)壓孔，膠筒內(nèi)的壓力被封堵，實(shí)現(xiàn)泄壓后膠筒仍然處于座封狀態(tài)。

解封過(guò)程：K341-62型封隔器的解封過(guò)程是通過(guò)上提管柱實(shí)現(xiàn)膠筒解封的。由于膠筒座封后，與套管壁之間產(chǎn)生一定的摩擦力，當(dāng)上提管柱時(shí)膠筒與套管壁的摩擦力大于管柱的上提力時(shí)，封隔器上安裝的解封銷(xiāo)釘被剪斷，繼續(xù)上提管柱，封隔器中心管上移，使泄壓孔的密封失效，膠筒泄壓收縮，實(shí)現(xiàn)解封。

3.2 封隔器主要技術(shù)參數(shù)

該封隔器采用擴(kuò)張式膠筒座封，上提解封。該膠筒采用橡膠與鋼件一起通過(guò)硫化處理，座封面積大，能夠提高膠筒與井壁之間的摩擦力，實(shí)現(xiàn)較大面積的座封和承壓。保證工具在注入井時(shí)座封在指定位置。