CN111021970B - 对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置,包括配液罐、泵车、泡沫发生器、制氮车组、防喷器、流体通道转换装置、旋塞阀、洗井返排管、返排液存储罐、洗井作业管柱;泵车通过管线与配液罐、泡沫发生器相连;泡沫发生器第一端口通过管线与泵车相连,第二端口通过管线与制氮车组相连,第三端口通过管线与注入闸阀相连;井口装置第一端口位于井口装置底部,第二端口位于井口装置顶部与防喷器相连用于控制井底流体排出;井口装置底部第一端口与煤层气井井筒和洗井作业管柱间环空相连,洗井作业过程中氮气泡沫洗井液通过煤层气井筒与洗井作业管柱间的环空注入。本作业装置清洗效率高、洗井液地层滤失少、用水量小、洗井液携灰能力强。
Description
技术领域
本发明属于油气资源开发领域,具体地,涉及一种对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置与方法。
背景技术
煤层气井在进行压裂作业后会对近井地带的地层造成不同程度的污染,同时煤层气井在排水生产过程中也会将煤层中的粉煤灰携带至近井地带堵塞水和煤层气向井筒运移的通道,进而降低了煤层气井产能,亟需对煤层气井近井地带的污染物进行清洗,以提高煤层气井的产能。目前对煤层气井近井地带清洗的方法主要包括:CO2清洗法、氮气清洗法、水力冲击波清洗法和水力震荡清洗法。这些方法在对煤层气井近井地带清洗过程中主要存在以下技术缺点。
(1)CO2清洗法。该方法通过向煤层气井低注入大量CO2建立循环,利用负压将近井地带地层中的污染物吸出,然后携带出井筒。由于该技术在现场实施过程中需要对CO2进行地面气化,成本较高。同时,由于气体密度较低,携岩能力差,效率低。另外,由于CO2与地层水接触后形成的碳酸对作业管柱具有较强的腐蚀性。
(2)氮气清洗法。该方法与CO2清洗法相比优势在于不会腐蚀作业管柱,但不能克服CO2清洗法中存在的其他缺点。
(3)水力冲击波和水力震荡清洗方法。这两种方法通过向井筒中注入清水,形成水力冲击波和水力震荡将近井地带地层中的污染物清洗出来,然后再将利用井筒内清水循环将这些污染物携带至地面。该方法的主要缺点包括:洗井液漏失严重,冲洗作用范围有限,能量利用效率低,对储层伤害较大。
基于上述技术背景亟需发明一种对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置与方法,克服CO2、氮气、水力冲击波和水力震荡清洗方法存在携岩能力差、漏失量大、用液量大、腐蚀管柱、效率低和对储层伤害大的缺点,提高对煤层气井近井地带污染物清洗效率、不造成二次污染。
发明内容
针对目前采用CO2、氮气、水力冲击波和水力震荡清洗方法清洗煤层气井近井地带中污染物时存在的地层漏失严重、用水量大、经济性差、效率低(携灰能力差)、工期长、造成储层污染严重和捞灰不彻底的缺点,本发明提供了一种利用氮气泡沫洗井液对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置与方法,克服了采用CO2、氮气、水力冲击波和水力震荡清洗方法中存在的上述缺点,提高了清洗效率、避免清洗作业对储层造成的二次污染。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置,包括:配液罐、泵车、泡沫发生器、制氮车组、指挥车、防喷器、流体通道转换装置、旋塞阀、洗井返排管、返排液存储罐、洗井作业管柱;其中:泵车分别通过管线与配液罐、泡沫发生器相连;泡沫发生器是三通结构,第一端口通过管线与泵车相连,第二端口通过管线与制氮车组相连,第三端口通过管线与注入闸阀相连;制氮车组通过管线与泡沫发生器第二端口相连,指挥车分别通过电缆与泵车和制氮车组相连,泡沫发生器第三端口与注入闸阀相连,井口装置为四通结构,第一端口位于井口装置底部,用于控制向井底输送氮气泡沫洗井液;第二端口位于井口装置顶部,与防喷器相连用于控制井底流体排出;第三端口位于井口装置右侧,用于接收注入闸阀输送来的氮气泡沫洗井液;第四端口位于井口装置左侧,用于氮气泡沫洗井液放喷;井口装置底部第一端口与煤层气井井筒和洗井作业管柱间环空相连,洗井作业管柱经过煤层气井井筒深入到煤层气气藏中,洗井作业过程中氮气泡沫洗井液通过煤层气井筒与洗井作业管柱间的环空注入。
利用氮气泡沫洗井液对煤层气井近井污染地带进行清洗的方法,采用上述利用氮气泡沫洗井液对煤层气井近井污染地带进行清洗的装置,包括以下步骤:
S1、施工准备
S2、下洗井作业管柱至冲灰面顶部
S3、洗井液配液准备
S4、地面设备准备及流程连接
S5、地面流程试压
S6、建立洗井液循环
S7、下洗井作业管柱连续冲洗至设计深度
S8、清水脱气及起出作业管柱。
相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:清洗效率高、洗井液地层滤失少、用水量小、洗井液携灰能力强、可以将工期缩短50%以上;本发明利用负压可以将井筒周围的污染物(例如,粉煤灰)携带进入井筒,增加井筒周围地层的渗透性,对储层伤害小、解堵能力强;经济效益高,与传统清洗方法相比投入和产出比可以提高50%以上。
附图说明
图1是利用氮气泡沫对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置示意图;
图中:1、配液罐;2、泵车;3、泡沫发生器;4、制氮车组;5、指挥车;6、管线;7、电缆;8、注入闸阀;9、井口装置;10、放喷闸阀及减喷器;11、防喷器;12、流体通道转换装置;13、旋塞阀;14、洗井返排管;15、返排液存储罐;16、放喷返排管;17、洗井作业管柱;18、煤层气井井筒;19、氮气泡沫洗井液;20、射孔;21、近井污染地带;22、煤层气藏。
具体实施方式
如图1所示,对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置,包括:配液罐1、泵车2、泡沫发生器3、制氮车组4、指挥车5、防喷器11、流体通道转换装置12、旋塞阀13、洗井返排管14、返排液存储罐15、洗井作业管柱17;泵车2分别通过管线6与配液罐1、泡沫发生器3相连,通过泵车2将配液罐1中的洗井液泵入泡沫发生器3;泡沫发生器3是三通结构,第一端口通过管线6与泵车2相连,第二端口通过管线与制氮车组4相连,第三端口通过管线与注入闸阀8相连;制氮车组4通过管线6与泡沫发生器第二端口相连,用于向泡沫发生器中注入氮气;指挥车5分别通过电缆7与泵车2和制氮车组4相连,用于控制氮气泡沫洗井施工作业参数;泡沫发生器3第三端口与注入闸阀8相连,注入闸阀8用于控制氮气泡沫洗井液注入煤层气井井筒;
井口装置9为四通结构,第一端口位于井口装置底部,用于控制向井底输送氮气泡沫洗井液;第二端口位于井口装置顶部,与防喷器相连用于控制井底流体排出;第三端口位于井口装置右侧,用于接收注入闸阀输送来的氮气泡沫洗井液;第四端口位于井口装置左侧,用于氮气泡沫洗井液放喷;
井口装置9底部第一端口与煤层气井井筒18和洗井作业管柱17间环空相连,洗井作业管柱17经过煤层气井井筒18深入到煤层气气藏22中,洗井作业过程中氮气泡沫洗井液19通过煤层气井筒与洗井作业管柱间的环空注入。
井口装置9顶部第二端口安装有防喷器11,用于控制洗井作业过程中可能发生的井喷;防喷器顶部安装有流体通道转换装置12,用于切换氮气泡沫洗井液的流动通道;流体通道转换装置12顶部安装有旋塞阀13,用于控制洗井作业管柱接单根时氮气泡沫洗井液的流动;旋塞阀13顶部安装有洗井返排管14,用于将洗井作业过程中煤层气藏中返排出来的液体输送到返出液存储罐15中。
井口装置9右侧第三端口与注入闸阀8相连,用于接收氮气泡沫发生器产生的氮气泡沫洗井液;
井口装置9左侧安装有放喷闸阀及减喷器10,用于控制氮气泡沫洗井液放喷速度;放喷闸阀及减喷器10通过放喷返排管16与返出液存储罐15相连,收集放喷液;
煤层气井井筒18为竖直井,底部位于煤层气藏22中,煤层气井井筒18位于煤层气藏部位上分布有射孔20,射孔20与近井污染地带21相连,由于煤层气井生产过程中污染物(例如,粉煤灰)随着液体流动被带到近井地带,造成近井地带地层污染,形成近井污染地带,降低了煤层气井的产气量;氮气泡沫洗井液19从洗井作业管柱与煤层气井筒间的环空注入,从洗井作业管柱17中排出,将近井污染地带中的污染物(粉煤灰)携带至地面,从而达到清洗煤层气井筒近井污染地带的目的。
利用氮气泡沫洗井液对煤层气井近井污染地带进行清洗的方法,采用上述利用氮气泡沫洗井液对煤层气井近井污染地带进行清洗的装置,包括以下步骤:
S1、施工准备
确定出需要进行近井污染地带清洗的煤层气井,井筒准备合格后,拆卸掉原井口装置,安装利用氮气泡沫洗井液进行洗井所需的井口装置。
S2、下洗井作业管柱至冲灰面顶部
向煤层气井筒中下入洗井作业管柱直至洗井作业管柱不能依靠自重继续下入为止,此时洗井作业管柱对应的深度位置即为粉煤灰灰面位置;确定出粉煤灰灰面位置后上提洗井作业管柱至粉煤灰灰面以上10m位置处。
S3、洗井液配液准备
根据煤层气井井筒内径和粉煤灰灰面埋深计算出煤层气井筒容积,按照煤层气井筒容积的5-10倍体积准备质量合格的清水,对于清水质量要求参见《地下水质量标准GB/T14848-93》中Ⅰ类水要求;将准备好的质量合格清水注入到内壁清洁的配液罐中,然后向配液罐中加入清水质量的1%-2%的氯化钾固体,并充分搅拌使得氯化钾全部溶解在清水中,配液罐底部无固体的氯化钾沉积,然后依次加入质量为清水质量0.5%的起泡剂、质量为清水质量2%的稳泡剂,不能进行搅拌,静置6小时以上,然后对混合物水溶液质量进行检测,检测合格后洗井液制备完成,留待后期洗井作业使用。
S4、地面设备准备及流程连接
根据利用氮气泡沫洗井液冲洗煤层气井中粉煤灰施工作业要求,需要准备的地面设备包括:配液罐、泵车、泡沫发生器、制氮车组、指挥车、管线、电缆、注入闸阀、井口装置、放喷闸阀及减喷器、防喷器、流体通道转换装置、旋塞阀、洗井返排管、返排液存储罐和放喷返排管;将上述设备按照下述顺序进行连接:泡沫发生器是一个三通结构,第一端口通过管线与泵车相连用于接收泵车泵送过来的洗井液,第二端口通过管线与制氮车组相连用于接收制氮车组泵送过来的氮气,第三端口通过管线与注入闸阀相连用于控制氮气泡沫洗井液进入井口装置;井口装置四通结构,第一端口位于井口装置底部,与煤层气井井筒和洗井作业管柱间环空相连,用于控制向井底输送氮气泡沫洗井液;第二端口位于井口装置顶部,安装有防喷器,防喷器顶部安装有流体通道转换装置;流体通道转换装置顶部安装有旋塞阀,旋塞阀顶部安装有洗井返排管,洗井返排管与返出液存储罐相连;指挥车通过电缆与泵车和制氮车组相连,用于控制氮气泡沫洗井施工作业参数;第三端口位于井口装置右侧,用于接收注入闸阀输送来的氮气泡沫洗井液;第四端口位于井口装置左侧,安装有放喷闸阀及减喷器用于氮气泡沫洗井液放喷,放喷闸阀及减喷器通过放喷返排管与返出液存储罐相连;完成地面流程连接。
S5、地面流程试压
关闭注入闸阀,限制试压流体流入煤层气井井筒内,启动泵车进行加压,至地面流程各个部件的最小额定工作压力,保压5分钟,不刺漏,试压合格。
S6、建立洗井液循环
开启注入闸阀,用泵车将配置好的洗井液和氮气注入泡沫发生器,形成氮气泡沫洗井液;通过洗井作业管柱和煤层气井筒间的环空将氮气泡沫洗井液注入,从洗井作业管柱内返出;持续注入氮气泡沫洗井液至洗井作业管柱返排管口稳定出液2-3分钟;通过调整氮气与洗井液注入的比例将生成的氮气泡沫洗井液密度控制在低于地层压力梯度5%-10%。
S7、下洗井作业管柱连续冲洗至设计深度
下洗井作业管柱前在管柱接头上安装旋塞阀,用于控制管柱内氮气泡沫洗井液流出;持续注入氮气泡沫洗井液,缓慢匀速下入洗井作业管柱,随时观察井架悬重表,以确定洗井作业管柱底面是否与灰面接触;如果悬重降低5-10kN、泵车压力增加1-2MPa、井口出液量降低,停止下入洗井作业管柱,持续注入氮气泡沫洗井液,向上匀速起洗井作业管柱5-10m;继续循环注入氮气泡沫洗井液,逐渐降低氮气泡沫洗井液密度至60%-80%的初始氮气泡沫洗井液密度以形成负压,最大可能实现负压解堵;然后再逐渐增加氮气泡沫洗井液密度至初始氮气泡沫洗井液密度,提高携岩能力;注入氮气泡沫洗井液体积至2-3倍煤层气井筒容积且泵车压力和井口出液恢复正常,缓慢匀速下入洗井作业管柱;当接洗井作业管柱单根时需要关闭旋塞阀,完成后打开旋塞阀;重复上述过程,直至洗井作业管柱下到设计深度;每5分钟收集一次返排液,静置30分钟,分析固体沉积物形状、颜色、含量、成分,直至进出口液体质量满足设计要求,粉煤灰冲洗作业结束。
S8、清水脱气及起出作业管柱
煤层气井近井污染地带冲洗作业结束后,停止注入氮气泡沫洗井液,然后通过洗井作业管柱与煤层气井筒环空向井筒内注入体积为1.5-2倍煤层气井筒容积的清水,将煤层气井筒内泡沫洗井液完全驱替至地面,关闭泵车;起出洗井作业管柱,起出速度不大于15根/小时,直至洗井作业管柱全部起出;拆卸地面流程。
至此,利用本发明方法可以有效解决利用采用CO2、氮气、水力冲击波和水力震荡清洗方法中存在的地层漏失严重、用水量大、经济性差、效率低(携灰能力差)、工期长、造成储层污染严重和清洗不彻底的缺点,具有操作步骤明确、参数取值范围清晰优点。
Claims (1)
1.一种利用氮气泡沫洗井液对煤层气井近井污染地带进行清洗的方法,其特征在于该方法采用对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置,该装置包括:配液罐、泵车、泡沫发生器、制氮车组、指挥车、防喷器、流体通道转换装置、旋塞阀、洗井返排管、返排液存储罐、洗井作业管柱;其特征在于:泵车分别通过管线与配液罐、泡沫发生器相连;泡沫发生器是三通结构,第一端口通过管线与泵车相连,第二端口通过管线与制氮车组相连,第三端口通过管线与注入闸阀相连;制氮车组通过管线与泡沫发生器第二端口相连,指挥车分别通过电缆与泵车和制氮车组相连,泡沫发生器第三端口与注入闸阀相连;井口装置为四通结构,第一端口位于井口装置底部,用于控制向井底输送氮气泡沫洗井液;第二端口位于井口装置顶部,与防喷器相连用于控制井底流体排出;第三端口位于井口装置右侧,用于接收注入闸阀输送来的氮气泡沫洗井液;第四端口位于井口装置左侧,用于氮气泡沫洗井液放喷;井口装置底部第一端口与煤层气井井筒和洗井作业管柱间环空相连,洗井作业管柱经过煤层气井井筒深入到煤层气气藏中,洗井作业过程中氮气泡沫洗井液通过煤层气井筒与洗井作业管柱间的环空注入;井口装置顶部第二端口安装有防喷器,防喷器顶部安装有流体通道转换装置,流体通道转换装置顶部安装有旋塞阀,旋塞阀顶部安装有洗井返排管;井口装置右侧第三端口与注入闸阀相连,用于接收氮气泡沫发生器产生的氮气泡沫洗井液;井口装置左侧安装有放喷闸阀及减喷器,用于控制氮气泡沫洗井液放喷速度;放喷闸阀及减喷器通过放喷返排管与返排液存储罐相连,收集放喷液;所述清洗的方法包括以下步骤:
S1、施工准备
S2、下洗井作业管柱至冲灰面顶部
S3、洗井液配液准备
S4、地面设备准备及流程连接
S5、地面流程试压
S6、建立洗井液循环
S7、下洗井作业管柱连续冲洗至设计深度
S8、清水脱气及起出作业管柱
S1具体方法如下:确定出需要进行近井污染地带清洗的煤层气井,井筒准备合格后,拆卸掉原井口装置,安装利用氮气泡沫洗井液进行洗井所需的井口装置;
S2具体方法如下:向煤层气井筒中下入洗井作业管柱直至洗井作业管柱不能依靠自重继续下入为止,此时洗井作业管柱对应的深度位置即为粉煤灰灰面位置;确定出粉煤灰灰面位置后上提洗井作业管柱至粉煤灰灰面以上10m位置处;
S3具体方法如下:根据煤层气井井筒内径和粉煤灰灰面埋深计算出煤层气井筒容积,按照煤层气井筒容积的5-10倍体积准备质量合格的清水,对于清水质量要求参见《地下水质量标准 GB/T 14848-93》中Ⅰ类水要求;将准备好的质量合格清水注入到内壁清洁的配液罐中,然后向配液罐中加入清水质量的1%-2%的氯化钾固体,并充分搅拌使得氯化钾全部溶解在清水中,配液罐底部无固体的氯化钾沉积,然后依次加入质量为清水质量0.5%的起泡剂、质量为清水质量2%的稳泡剂,不能进行搅拌,静置6小时以上,然后对混合物水溶液质量进行检测,检测合格后洗井液制备完成,留待后期洗井作业使用;
S4具体方法如下:根据利用氮气泡沫洗井液冲洗煤层气井中粉煤灰施工作业要求,需要准备的地面设备包括:配液罐、泵车、泡沫发生器、制氮车组、指挥车、管线、电缆、注入闸阀、井口装置、放喷闸阀及减喷器、防喷器、流体通道转换装置、旋塞阀、洗井返排管、返排液存储罐和放喷返排管;将上述设备按照下述顺序进行连接:泡沫发生器是一个三通结构,第一端口通过管线与泵车相连用于接收泵车泵送过来的洗井液,第二端口通过管线与制氮车组相连用于接收制氮车组泵送过来的氮气,第三端口通过管线与注入闸阀相连用于控制氮气泡沫洗井液进入井口装置;井口装置四通结构,第一端口位于井口装置底部,与煤层气井井筒和洗井作业管柱间环空相连,用于控制向井底输送氮气泡沫洗井液;第二端口位于井口装置顶部,安装有防喷器,防喷器顶部安装有流体通道转换装置;流体通道转换装置顶部安装有旋塞阀,旋塞阀顶部安装有洗井返排管,洗井返排管与返排液存储罐相连;指挥车通过电缆与泵车和制氮车组相连,用于控制氮气泡沫洗井施工作业参数;第三端口位于井口装置右侧,用于接收注入闸阀输送来的氮气泡沫洗井液;第四端口位于井口装置左侧,安装有放喷闸阀及减喷器用于氮气泡沫洗井液放喷,放喷闸阀及减喷器通过放喷返排管与返排液存储罐相连;完成地面流程连接;
S5具体方法如下:关闭注入闸阀,限制试压流体流入煤层气井井筒内,启动泵车进行加压,至地面流程各个部件的最小额定工作压力,保压5分钟,不刺漏,试压合格;
S6具体方法如下:开启注入闸阀,用泵车将配置好的洗井液和氮气注入泡沫发生器,形成氮气泡沫洗井液;通过洗井作业管柱和煤层气井筒间的环空将氮气泡沫洗井液注入,从洗井作业管柱内返出;持续注入氮气泡沫洗井液至洗井作业管柱返排管口稳定出液2-3分钟;通过调整氮气与洗井液注入的比例将生成的氮气泡沫洗井液密度控制在低于地层压力梯度5%-10%;
S7具体方法如下:下洗井作业管柱前在管柱接头上安装旋塞阀,用于控制管柱内氮气泡沫洗井液流出;持续注入氮气泡沫洗井液,缓慢匀速下入洗井作业管柱,随时观察井架悬重表,以确定洗井作业管柱底面是否与灰面接触;如果悬重降低5-10kN、泵车压力增加1-2MPa和井口出液量降低,停止下入洗井作业管柱,持续注入氮气泡沫洗井液,向上匀速起洗井作业管柱5-10m;继续循环注入氮气泡沫洗井液,逐渐降低氮气泡沫洗井液密度至60%-80%的初始氮气泡沫洗井液密度以形成负压,最大可能实现负压解堵;然后再逐渐增加氮气泡沫洗井液密度至初始氮气泡沫洗井液密度,提高携岩能力;注入氮气泡沫洗井液体积至2-3倍煤层气井筒容积且泵车压力和井口出液恢复正常,缓慢匀速下入洗井作业管柱;当接洗井作业管柱单根时需要关闭旋塞阀,完成后打开旋塞阀;重复上述过程,直至洗井作业管柱下到设计深度;每5分钟收集一次返排液,静置30分钟,分析固体沉积物形状、颜色、含量、成分,直至进出口液体质量满足设计要求,粉煤灰冲洗作业结束;
S8具体方法如下:煤层气井近井污染地带冲洗作业结束后,停止注入氮气泡沫洗井液,然后通过洗井作业管柱与煤层气井筒环空向井筒内注入体积为1.5-2倍煤层气井筒容积的清水,将煤层气井筒内泡沫洗井液完全驱替至地面,关闭泵车;起出洗井作业管柱,起出速度不大于15根/小时,直至洗井作业管柱全部起出;拆卸地面流程。
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疏松砂岩油藏水平井均衡酸洗工艺;刘玉国等;《断块油气田》;20191125;第26卷(第6期);第805-809页 * |
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Publication number | Publication date |
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CN111021970A (zh) | 2020-04-17 |
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