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1、排采管柱结构现状及设计排采管柱结构现状及设计提提 纲纲一、煤层气排采工艺现状一、煤层气排采工艺现状二、排采工艺完善历程二、排采工艺完善历程1 1、井筒工艺完善、井筒工艺完善2 2、地面设备载荷计算、地面设备载荷计算HUABEI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司煤层气排采工艺现状煤层气排采工艺现状煤煤层层气气排排采采工工艺艺抽油机+管式泵普通抽油机数字化抽油机（先导实验）励磁电机永磁节能电机螺杆泵一级减速（3：1）二级减速（9：1）直驱驱动头同心管无杆泵（先导实验）数控电潜管式泵等其它新式举升工艺高压射流泵（先导实验）有杆排采无杆排采电潜离心泵HUAB
2、EI oilfield CBM branch company 华北油田煤层气分公司抽油机型号主要为：三、四、五、抽油机型号主要为：三、四、五、六、八型；管式泵为二级密封，泵径以六、八型；管式泵为二级密封，泵径以38mm、44mm、57mm、70mm为主，为主，少量使用少量使用24mm、28mm、32mm、83mm泵径。抽油杆主要使用泵径。抽油杆主要使用D19mm、D22mm、D25mm。分公司分公司98.1%井使用抽油机井使用抽油机+管式管式泵排采工艺。泵排采工艺。煤层气排采工艺现状煤层气排采工艺现状1 1、抽油机、抽油机+ +管式泵管式泵HUABEI oilfield CBM branch
3、company 华北油田煤层气分公司螺杆泵主要用于水平井排采，型号主要有：螺杆泵主要用于水平井排采，型号主要有：GLB40-25GLB40-25、GLB75-25GLB75-25、GLB190-25GLB190-25、GLB300-25GLB300-25、GLB400-25GLB400-25。螺杆泵地面驱动头有螺杆泵地面驱动头有3 3种种 ：驱动头驱动头减速方式减速方式减速比减速比 电机功率（电机功率（kWkW）理论转速理论转速（转（转/ /分）分） DV1DV1皮带一级皮带一级3:13:17.57.5、1111、12.512.5、15150-5000-500国产国产齿轮齿轮+ +皮带二皮带二
4、级级9:19:11111、1515、2222、30300-3000-300直驱直驱无无无无8.48.4、1212、15.18.2215.18.220-2000-200一、煤层气排采工艺现状一、煤层气排采工艺现状2 2、螺杆泵、螺杆泵 工作原理为通过地面高压驱动液通过中工作原理为通过地面高压驱动液通过中心管驱动同心管泵的泵筒，使通过为解决油心管驱动同心管泵的泵筒，使通过为解决油管排采设备的杆管偏磨问题，分公司在华固管排采设备的杆管偏磨问题，分公司在华固40-1040-10井、樊试井、樊试U1HU1H、樊试、樊试U2HU2H、郑、郑2-0532-053使用使用同心管无杆排采设备，从整体实验效果看，
5、同心管无杆排采设备，从整体实验效果看，该工艺技术效果较好，目前有进一步推广实该工艺技术效果较好，目前有进一步推广实验和使用的价值。验和使用的价值。一、煤层气排采工艺现状一、煤层气排采工艺现状3 3、同心管无杆排采、同心管无杆排采 工作原理为从地面的高速动力液经过工作原理为从地面的高速动力液经过水力泵后，在喷嘴与喉管之间形成负压，水力泵后，在喷嘴与喉管之间形成负压，由于喉管外与外管之间的夹缝与地层是连由于喉管外与外管之间的夹缝与地层是连通的，这样，地层流动就会被抽吸上来，通的，这样，地层流动就会被抽吸上来，泵压越高流速越快，产生负压越大，对流泵压越高流速越快，产生负压越大，对流体抽吸力就越大，相
6、应产量就越高。体抽吸力就越大，相应产量就越高。 目前分公司在郑试平目前分公司在郑试平3H和郑和郑1平平3H井井进行射流泵先导实验，目前郑试平进行射流泵先导实验，目前郑试平3H日产日产水量水量1方，日产气方，日产气100方，煤没度方，煤没度75米，米，郑试郑试1平平3H刚投产，日产水量刚投产，日产水量3方，动液方，动液面面469米。米。一、煤层气排采工艺现状一、煤层气排采工艺现状4 4、射流泵、射流泵发发电电机机6 数控电潜管式泵配套采油技术主要数控电潜管式泵配套采油技术主要由直线潜油电机、柱塞式抽油泵、潜由直线潜油电机、柱塞式抽油泵、潜油电缆、电缆保护配件、地面配套控油电缆、电缆保护配件、地面
7、配套控制系统组成。目前在华固制系统组成。目前在华固40-2、华固、华固40-12试验运行，效果还有待观察。试验运行，效果还有待观察。5 5、数控电潜管式泵、数控电潜管式泵提提 纲纲一、煤层气排采工艺现状一、煤层气排采工艺现状二、排采工艺完善历程二、排采工艺完善历程1 1、井筒工艺完善、井筒工艺完善2 2、地面设备载荷计算、地面设备载荷计算煤灰煤粉煤灰煤粉煤粒煤块煤粒煤块井筒固体颗粒井筒固体颗粒压裂砂压裂砂铁铁 屑屑固相颗粒较多固相颗粒较多：主要是煤层产出的：主要是煤层产出的煤粉煤屑煤粉煤屑，也有压裂，也有压裂砂和偏磨产生的铁屑。砂和偏磨产生的铁屑。（1 1）压裂液作用：压裂液及支撑剂对煤层裂缝
8、表面的）压裂液作用：压裂液及支撑剂对煤层裂缝表面的磨蚀及冲击磨蚀及冲击作用产生大量煤粉、煤屑。作用产生大量煤粉、煤屑。（2 2）应力作用：排采降压，煤基质应力改变，煤岩的）应力作用：排采降压，煤基质应力改变，煤岩的弹性自调节效应弹性自调节效应导致煤粉、煤屑的产生。导致煤粉、煤屑的产生。（3 3）煤岩性质：沁南）煤岩性质：沁南3#3#煤层底部煤层底部软煤层软煤层发育，煤粉远发育，煤粉远远高于原生结构煤。远高于原生结构煤。 固定凡尔堵死固定凡尔堵死固定凡尔堵死固定凡尔堵死 活塞拉坏活塞拉坏活塞拉坏活塞拉坏 浦南浦南浦南浦南3-63-63-63-6出煤粉出煤粉出煤粉出煤粉 煤泥堵塞油管煤泥堵塞油管煤
9、泥堵塞油管煤泥堵塞油管 常常见见问问题题杆管设计优化过程杆管设计优化过程第一种方式第一种方式（20082008年以前）年以前）采用割缝筛管或普通筛管孔采用割缝筛管或普通筛管孔径为径为510mm510mm，下入深度基本正，下入深度基本正对对煤层中部煤层中部，筛管下连接，筛管下连接1 1根沉根沉砂管。抽油泵的抽吸力水平作砂管。抽油泵的抽吸力水平作用于煤层，造成大量煤粉进入用于煤层，造成大量煤粉进入泵筒，易发生泵筒，易发生卡泵卡泵。 第二种方式（第二种方式（20082008年前）年前）筛管改用筛管改用气锚气锚，深度位于，深度位于煤层煤层以上以上5m5m左右，气锚下连接左右，气锚下连接1 1根沉根沉砂
10、管。气锚虽能防止气锁现象的砂管。气锚虽能防止气锁现象的产生，但在动液面下降接近煤层产生，但在动液面下降接近煤层时，泵吸入口大量时，泵吸入口大量串气串气，严重影，严重影响井下泵的正常工作，响井下泵的正常工作，卡泵卡泵问题问题仍未解决。仍未解决。杆管设计优化过程杆管设计优化过程第三种、第三种、2008201020082010年年9 9月月以有限防砂理念为指导，以有限防砂理念为指导，提出综合防卡泵工艺：即采用提出综合防卡泵工艺：即采用二级间隙抽油泵二级间隙抽油泵+100+100目目绕丝绕丝筛筛管管+ +吸入口深度在煤层以下吸入口深度在煤层以下510510米，采用无防腐漆的抽油米，采用无防腐漆的抽油杆
11、杆 。缓解了卡泵，出现部分筛缓解了卡泵，出现部分筛管管下部堵塞下部堵塞情况。情况。100100目绕丝筛管目绕丝筛管二级间隙泵二级间隙泵510510米米井身结构示意图井身结构示意图井身结构示意图井身结构示意图杆管设计优化过程杆管设计优化过程表层套管：表层套管：244.5mm*60.06m244.5mm*60.06m人工井底：人工井底：756.6m756.6m煤层井段：煤层井段：709.30m-714.30m709.30m-714.30m管式泵管式泵D38mm714.5m D38mm714.5m 8080目筛管顶：目筛管顶：724m724m 丝堵：丝堵：727.5m727.5m 回音标：回音标：2
12、00m200m华蒲华蒲1-13-11-13-1完井井身结构示意图完井井身结构示意图 第四种、第四种、 20102010年年9 9月月至至1111月月出煤粉多，筛管内部出煤粉多，筛管内部堵塞的井，在筛管下堵塞的井，在筛管下部增加了部增加了沉砂短节沉砂短节。部分井筛管堵塞仍然部分井筛管堵塞仍然没有解决。没有解决。杆管设计优化过程杆管设计优化过程表层套管：表层套管：244.5mm*35.56m244.5mm*35.56m人工井底：人工井底：647.00m647.00m完钻井深：完钻井深：666.00m666.00m管式泵管式泵D38mm603.5mD38mm603.5m压力计压力计614m614m5
13、050目筛管顶：目筛管顶：614m 614m 节箍：节箍：617.5m617.5m FZP08-1vFZP08-1v设计井身结构示意图设计井身结构示意图 第五种、第五种、20102010年年1212月至月至20122012年年 对于出灰量大的井，筛管对于出灰量大的井，筛管下部设油管短节，下部设油管短节，底部开口。底部开口。 进入筛管的煤粒沉降落入进入筛管的煤粒沉降落入套管口袋，不堵塞筛管；短套管口袋，不堵塞筛管；短节起到水封作用，气体通过节起到水封作用，气体通过筛管时不至于带进大颗粒煤筛管时不至于带进大颗粒煤屑。屑。杆管设计优化过程杆管设计优化过程洞穴段洞穴段598.17m-602.15m59
14、8.17m-602.15m煤层井段：煤层井段：597.25m-603.35m597.25m-603.35m1、防砂措施选择防砂措施选择防防砂砂措措施施砂拱防砂化学防砂热力焦化防砂机械防砂炮眼口处形成砂拱，阻挡地层砂产出；易垮塌。树脂胶结人工井壁其他化学固砂法管柱滤砂充填滤砂防砂泵防砂筛管和井壁之间加入充填材料，阻挡砂粒运移滤砂管防砂：树脂胶结地层砂：制约条件多，使用不广泛：将井壁材料送到产层，形成挡砂屏障 向油层提供热能，使原油在砂粒表面焦化薄层 ，不适合煤层气开采 施工简便、成本低，地层砂可进入井筒 若采用若采用一级间隙管式泵一级间隙管式泵，需选择，需选择200200目以上的目以上的筛管，易
15、堵塞筛管，易堵塞；若采用；若采用三三级间隙管式泵，漏失严重级间隙管式泵，漏失严重。泵型分类泵型分类间隙间隙mmmm一级泵一级泵0.02-0.070.02-0.07二级泵二级泵0.07-0.120.07-0.12三级泵三级泵0.12-0.170.12-0.17筛管目数筛管目数孔径孔径mmmm10102.002.0020200.900.9050500.360.3680800.200.201001000.150.152002000.080.082、管式泵、筛管选择、管式泵、筛管选择间隙漏失量间隙漏失量Q L/dQ L/d泵径泵径D D /mm/mm泵间隙泵间隙C C /mm/mm泵深度泵深度H H
16、/m/m井下液粘度井下液粘度 /mPa /mPas s柱塞长度柱塞长度L /mm L /mm 光杆长度光杆长度S /mS /m冲次冲次n n 次次/ /分分629.28 629.28 38380.120.127007000.85450.8545120012000.90.91 1689.12 689.12 38380.120.127007000.85450.8545120012000.90.98 8635.46 635.46 38380.120.127007000.85450.8545120012001.51.51 1738.60 738.60 38380.120.127007000.85450.8545120012001.51.58 8821.08 821.08 38380.120.127007000.85450.8545120012002.52.58 8二级间隙管式泵漏失量计算二级间隙管式泵漏失量计算 第一阶段第一阶段泵作用力正对煤层，大量泵作用力正对煤层，大量杂质杂质进入泵筒进入泵筒，生产故障。，生产故障。 第二阶段第二阶段液面降至煤层时，大量液面降至煤层时，大量窜气窜气，杂质进入
