西山煤電屯蘭礦煤層氣U型井生產(chǎn)特點分析及排采建議

姜春陽

摘 要：為了研究分析煤層氣U型井生產(chǎn)特點及優(yōu)化排采方案，本文選取西山煤電屯蘭礦U型井作為研究對象，對該U型井排采數(shù)據(jù)和曲線進(jìn)行研究，報告了該井的排采方式、階段劃分及劃分依據(jù)等情況。進(jìn)行了較為淺顯的統(tǒng)計和分析各階段核心生產(chǎn)參數(shù)，并給出排采制度建議，旨在為相關(guān)人員在排采U型井時提供參考。

關(guān)鍵詞：煤層氣;U型井;排采階段;核心生產(chǎn)參數(shù);排采制度建議

0 引言

近年來，隨著煤層氣行業(yè)快速地發(fā)展、進(jìn)步和創(chuàng)新，我國煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)水平也在逐步提高，煤層氣企業(yè)通過打水平井對煤層進(jìn)行抽采的方式已經(jīng)得到行業(yè)內(nèi)一致肯定，并取得了較好的抽采效果[1]。在煤層氣企業(yè)實際生產(chǎn)中，積累了大量U型井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠真實地反映鉆井施工和排采水平，對以后優(yōu)化煤層氣U型井施工設(shè)計和排采方案具有重要指導(dǎo)意義。

本文依據(jù)西山煤電屯蘭礦U型井XS-U-01的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過分析其生產(chǎn)曲線特征以及生產(chǎn)參數(shù)變化，將U型井生產(chǎn)劃分為三個排采階段，并給出了不同階段的排采建議。

1 排采階段劃分及依據(jù)

U型井開采技術(shù)已在西山煤電礦區(qū)得到大量應(yīng)用，且抽采效果比較明顯，同時亦積累了大量原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)。XS-U-01井采用“單排水、雙控壓”排采理念，即采取垂直井排水，垂直井、水平井雙井口油嘴控壓并氣，同時在垂直井吸水口處（8#煤層頂板）加裝井下壓力計，以準(zhǔn)確測量井底流壓和計算動液面高度。

因XS-U-01井排采曲線中各個階段變化比較明顯，且生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確、詳細(xì)，所以該井排采曲線比較具有代表性。本文通過統(tǒng)計、分析XS-U-01井的井口套壓、動液面、產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量以及動液面[2]等生產(chǎn)數(shù)據(jù)在生產(chǎn)過程中的變化趨勢和關(guān)聯(lián)性，從而給出U型井不同階段的排采建議。

根據(jù)XS-U-01井的原始排采數(shù)據(jù)，同時結(jié)合生產(chǎn)過程中排采曲線特點，將該井排采過程分劃為3個階段（圖1）：

第1階段：U型井投產(chǎn)后并氣前產(chǎn)水量呈上升趨勢的單一排水階段[3]。

第2階段：U型井并氣后井口套壓呈前期波動幅度較大后期呈上升趨勢，產(chǎn)水量呈小幅下降趨勢，產(chǎn)氣量總體呈波動上升階段。

第3階段：U型井井口套壓、產(chǎn)水量呈小幅下降趨勢，動液面呈穩(wěn)定趨勢，產(chǎn)氣量呈現(xiàn)穩(wěn)定后小幅波動下降趨勢階段。

根據(jù)以上劃分的不同排采階段，通過分析其曲線特征[4]和生產(chǎn)參數(shù)變化趨勢，分階段選取核心生產(chǎn)參數(shù)。

第1階段核心參數(shù)為動液面日均降速V1，日均產(chǎn)水量W1，并氣時間T1。動液面高度計算公式為：動液面高度=動液面深度-8#煤層頂板埋深。動液面日均降速為動液面降幅與并氣時間的比值（V1代表第1階段，V2代表第2階段，V3代表第3階段，各生產(chǎn)參數(shù)代表不同階段的表達(dá)方式均與此相同）。

第2階段核心參數(shù)為連續(xù)產(chǎn)氣時井口套壓波動范圍M2，日產(chǎn)氣量波動范圍G2，動液面日均降速V2，日均產(chǎn)水量W2，產(chǎn)氣量到達(dá)峰值的時間T2。產(chǎn)氣量到達(dá)峰值時間為并氣時與日產(chǎn)氣量最高時的累計時間。

第3階段核心參數(shù)為井口套壓波動范圍M3，日產(chǎn)氣量波動范圍G3，動液面平均高度V3，日均產(chǎn)水量W3，現(xiàn)階段排采時間T3。動液面平均高度為第3階段動液面高度的均值。

2 各排采階段核心參數(shù)分析

因XS-U-01井分為工程井和生產(chǎn)井[5]，XS-U-01H井為工程井，僅有一簡易井口無抽油機。XS-U-01V井為生產(chǎn)井，其配備抽油機、井下壓力計、流量計和水表等設(shè)備，因此XS-U-01V井各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)更為詳細(xì)、準(zhǔn)確，且其為主產(chǎn)氣井，因此核心參數(shù)分析以XS-U-01V井各項生產(chǎn)參數(shù)為準(zhǔn)。

第1階段，XS-U-01V井動液面日均降速0.7m，日均產(chǎn)水量16m3，井底流壓和動液面高度呈持續(xù)下降趨勢。該階段主要通過排水來降低井底流壓，使其達(dá)到臨界解吸壓力以下，吸附在煤層中的煤層氣得以解吸。該階段建議控制動液面降速不可過快，以保證壓降漏斗在橫向上充分的擴展，與遠(yuǎn)井地帶煤層水得到更好地溝通，使更多煤層氣流向井筒。

第2階段，XS-U-01V井并氣后產(chǎn)氣量總體呈持續(xù)上升趨勢，直至其達(dá)到產(chǎn)氣量峰值2824m3/d，該階段井口套壓前期波動幅度較大，后期呈持續(xù)上升趨勢。動液面高度呈持續(xù)下降趨勢，日均降速1.1m，日均產(chǎn)水量14m3，距離8#煤層頂板17m（吸水口在8#煤層頂板附近），基本排采到位。該階段建議控制U型井排采速度不宜過快，否則會造成煤層吐粉、吐砂以及引起煤層速敏效應(yīng)，導(dǎo)致U型井產(chǎn)能下降。

第3階段，XS-U-01V井產(chǎn)氣量前段呈穩(wěn)定后段呈小幅下降趨勢，動液面高度呈穩(wěn)定趨勢，井口套壓和產(chǎn)水量呈小幅度下降趨勢。該階段井口套壓由0.75MPa逐漸降至0.48MPa，日產(chǎn)氣量由2824m3逐漸降至1680m3，動液面高度穩(wěn)定在20m左右，日均產(chǎn)水量12m3，與前兩階段基本相同。該階段建議控制井口套壓緩慢下降，同時需要控制動液面高度在10～20m之間，以保證煤層氣井保持高產(chǎn)且相對穩(wěn)定。

3 結(jié)論

①通過分析XS-U-01V井實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將U型井分為3個排采階段：第1階段為U型井投產(chǎn)后并氣前產(chǎn)水量呈上升趨勢的單一排水階段;第2階段為U型井并氣后井口套壓前期波動幅度較大后期呈小幅下降，產(chǎn)水量呈小幅下降，產(chǎn)氣量總體呈波動上升趨勢的階段;第3階段為井口套壓、產(chǎn)水量呈小幅下降，動液面穩(wěn)定，產(chǎn)氣量呈先穩(wěn)定后小幅下降趨勢的階段;

②通過分析U型井曲線特征和生產(chǎn)參數(shù)變化趨勢，分階段選取核心生產(chǎn)參數(shù)。第1階段選取核心參數(shù)為動液面日均降速，日均產(chǎn)水量，并氣時間。第2階段核心參數(shù)為持續(xù)產(chǎn)氣后井口套壓波動范圍，日產(chǎn)氣量，動液面日均降速，日均產(chǎn)水量，產(chǎn)氣量到達(dá)峰值的時間。第3階段核心參數(shù)為井口套壓波動范圍，日產(chǎn)氣量，動液面平均高度，日均產(chǎn)水量，現(xiàn)階段排采時間;

③根據(jù)U型井生產(chǎn)特點，第1階段建議控制動液面日均降速在2m左右，最高不超過5m/d。第2階段建議液面降速與第1階段保持相同，采用逐漸更換油嘴尺寸方式來控制井口套壓，且在并氣初期使用1.5mm油嘴控壓至0.5MPa以上，逐漸更換稍大尺寸油嘴至井口套壓降至0.5MPa時保持穩(wěn)定生產(chǎn)，此時控制動液面高度保持在水平段所在煤層頂板以上10～20m。第3階段建議保持動液面高度不變，同時控制井口緩慢下降，使煤層在卸壓的同時增加其解吸半徑，以持續(xù)獲得高產(chǎn)氣直至解吸停止。

參考文獻(xiàn)：

[1]張衛(wèi)東，魏韋.煤層氣水平井開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢[J].中國煤層氣，2008，5（4）：19-22.

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[3]張建國，苗耀，李夢溪，等.沁水盆地煤層氣水平井產(chǎn)能影響因素分析：以樊莊區(qū)塊水平井開發(fā)示范工程為例[J].中國石油勘探，2010，10（2）：49-54.

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