CN107355203A - 煤层气井闭式间歇气举排水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤层气开发和排采技术领域，为了解决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，提供了一种煤层气井闭式间歇气举排水工艺，该工艺通过闭式气举系统完成，所述的闭式气举系统包括气水分离器、地面控制设备、增压机和闭式气举装置，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，闭式气举装置安装于煤层气井内；所述闭式气举装置使注入的高压气体只能作用于封隔器以上的液面，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闭式气举系统的启闭。

Description

煤层气井闭式间歇气举排水工艺

技术领域

本发明属于煤层气开发和排采技术领域，具体涉及一种煤层气井闭式间歇气举排水工艺。

背景技术

随着煤层气开发的不断深入，煤层埋深和开发难度不断增加，常规有杆泵排采技术的应用局限性也不断显现，如泵效降低，排水效果不理想等。而气举排水技术不仅受深度、井斜、煤粉颗粒、产水量等因素影响小，因此，可将气举技术应用到煤层气井的排采中。

特别是在低产水区或煤层气井的排采后期，由于地层补给能力小，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。因此，亟需一种高效、节能的排水技术。而闭式间歇气举排水工艺，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，进而提供了一种煤层气井闭式间歇气举排水工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种煤层气井闭式间歇气举排水工艺，该工艺通过闭式气举系统完成，所述的闭式气举系统包括气水分离器、地面控制设备、增压机和闭式气举装置，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，闭式气举装置安装于煤层气井内；

所述闭式气举装置使注入的高压气体只能作用于封隔器以上的液面，气举过程中高压气体不会对储层产生伤害，避免高压气体将杂质（液体、煤粉和石英砂等）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闭式气举系统的启闭。

所述的闭式气举装置包括油管、上固定阀、筛管、封隔器和下固定阀，按筛管-下固定阀-封隔器-筛管-上固定阀-油管的顺序由下至上依次连接，封隔器上部安装有用于检测井底压力的井下压力计，井下压力计与地面控制设备相连。

具体施工工艺如下：

煤层气井内下入闭式气举装置，使闭式气举装置的封隔器位于目的煤层顶板以上；

在封隔器上部安装井底压力计，在地面安装增压机、气水分离器和地面控制设备，并将井底压力计与地面控制设备相连；

初始时油管内和油套环空内的液位持平，当油套环空内的液面压力（即井底压力，因为井底与油套环空是贯通的）达到地面控制设备的预设工作压力时，井底压力计将压力信号传至地面控制设备并控制气举系统开启，天然气经增压机压入井下油套环空，下固定阀关闭，上固定阀打开，液体由上固定阀进入油管并被举出地面，进入气水分离器进行气液分离；

当油套环空内液面压力降低到预设工作压力以下时，气举停止，此时上固定阀关闭，下固定阀打开，煤层中液体通过下筛管、下固定阀、上筛管进入油套环空，使油管和油套环空间液面形成新的平衡；

当油套环空内的液面压力再次大于气举系统的预设工作压力时，气举系统再次启动，开启新一轮的气举，如此循环，将煤层气井中的液体排出地面，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）减少气举高压气体对煤储层的潜在伤害，提高气举系统的工作效率。由于闭式气举装置的存在，保障了注入的气体只能作用于封隔器以上的液面，而不能作用在封隔器以下的煤层上，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。同时，由于地面间歇式控制系统的存在，又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，造成气举系统的空转而形成浪费。保障气举系统的工作效率。

附图说明

图1为闭式气举装置的结构示意图；

图2为闭式气举系统的连接示意图；

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-上固定阀、8-井下压力计、9-筛管、10-节箍、11-封隔器、12-下固定阀、13-煤层。

具体实施方式

图1为煤层气井闭式气举装置，在上固定阀7、下固定阀12底部连接筛管9，在两个固定阀中间连接封隔器11；用油管6将以上工具连接成一个整体，形成独特的井下工具串。该装置主要是避免气举过程中高压气体对储层产生伤害。气举用高压气体被从油套环空压入井内时，下部固定阀关闭，将下固定阀以上的液面排出。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。此时上固定阀关闭，下固定阀打开，煤层水通过底部筛管、下固定阀重新补充到油套环空中，液面上升到下固定阀以上，油管和套管间液面形成新的平衡。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，传到地面控制系统，气举再次进行。

图2为闭式间歇气举系统连接图。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套环空注入，液体经油管被举出地面，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。

本发明的具体实施工艺过程如下：

（1）组装井下工具串，从下往上依次为筛管-下固定阀-封隔器-筛管-上固定阀-油管，油管直井为73mm，各部件间由丝扣相连组成本发明的主要部件，闭式气举装置（见附图1）。

（2）将井底压力计安装于封隔器的顶部，并通过电缆与地面控制设备相连。

（3）根据煤层深度，确定闭式气举装置的下入位置，使封隔器位于煤层顶板以上。

（4）初始时油管内和油套环空内的液位持平，若此时井底压力大于气举设定的工作压力时，井底压力计将压力传到地面控制设备，气举系统开启。气体经增压机增压后，由油管和套管的环空注入，下固定阀关闭，上固定阀打开，液体由上固定阀进入油管并排出井筒（见附图2）。

（5）当井底压力低于气举系统设定的工作压力后，停注，放掉注入气体，此时上固定阀关闭，下固定阀打开，煤层中液体通过下筛管、下固定阀、上筛管进入油套环空，使油管和套管间液面形成新的平衡（见附图2）。

（6）当井底压力再次大于气举系统工作压力时，系统再次启动，开始新一轮的气举，如此循环，将煤层气井中的液体排出地面，从而实现煤层气井的间歇式、自动化排采，提高排采效率。

本发明所述闭式间歇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封隔器以上，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。该工艺是一种新型、高效的煤层气井排水采气工艺。

本发明中未作特殊的构件或装置均为现有技术，本领域技术人员可由本领域公知技术获得。

Claims (3)

1.一种煤层气井闭式间歇气举排水工艺，其特征在于：该工艺通过闭式气举系统完成，所述的闭式气举系统包括气水分离器、地面控制设备、增压机和闭式气举装置，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，闭式气举装置安装于煤层气井内；

所述闭式气举装置使注入的高压气体只能作用于封隔器以上的液面，气举过程中高压气体不会对储层产生伤害，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闭式气举系统的启闭。

2.根据权利要求1所述的煤层气井闭式间歇气举排水工艺，其特征在于：所述的闭式气举装置包括油管、上固定阀、筛管、封隔器和下固定阀，按筛管-下固定阀-封隔器-筛管-上固定阀-油管的顺序由下至上依次连接，封隔器上部安装有用于检测井底压力的井下压力计，井下压力计与地面控制设备相连。

3.根据权利要求2所述的煤层气井闭式间歇气举排水工艺，其特征在于，具体施工工艺如下：

煤层气井内下入闭式气举装置，使闭式气举装置的封隔器位于目的煤层顶板以上；

在封隔器上部安装井底压力计，在地面安装增压机、气水分离器和地面控制设备，并将井底压力计与地面控制设备相连；

初始时油管内和油套环空内的液位持平，当油套环空内的液面压力达到地面控制设备的预设工作压力时，井底压力计将压力信号传至地面控制设备并控制气举系统开启，天然气经增压机压入井下油套环空，下固定阀关闭，上固定阀打开，液体由上固定阀进入油管并被举出地面，进入气水分离器进行气液分离；

当油套环空内液面压力降低到预设工作压力以下时，气举停止，此时上固定阀关闭，下固定阀打开，煤层中液体通过下筛管、下固定阀、上筛管进入油套环空，使油管和油套环空间液面形成新的平衡；

当油套环空内的液面压力再次大于气举系统的预设工作压力时，气举系统再次启动，开启新一轮的气举，如此循环，将煤层气井中的液体排出地面，从而实现煤层气井的间歇式、自动化排采。