(一)常规注水洗井的原理及配套工艺
常规注水洗井工艺的原理主要是对高浓度煤粉的稀释以及基于煤粉最小启动速率的高速流的冲蚀,来达到清洗泵筒的效果。通过向油套环空内注水,稳定井底压力的同时,提高排液量,通过大排量外排将泵筒、杆管环空内沉积的煤粉举升至地面,从而降低杆管环空内的煤粉浓度,防止卡泵的发生,延长检泵周期。
按照注水的供给方式,可分为单井注水、井间注水和柱塞泵注水三种洗井方式。
单井注水工艺是通过抽油机高冲次快抽将泵筒内、杆管环空内的煤粉经过滤管线回注到油套环空内,降低泵筒及杆管环空内的煤粉浓度,延缓卡泵和泵漏失的发生,延长检泵周期(图7-53)。
井间注水工艺是利用同一井台中水量较大、水质较好的井产出的水注入水量较小或产煤粉较多的井,被注水井通过高冲排水,将煤粉携带出地面。适用于无套压或低套压井。此工艺排煤粉效果较好,且成本低,易于操作。如图7-54所示。
图7-53 单井回注水工艺结构示意图
图7-54 井间回注水工艺结构示意图
当井筒存在较高套压时,高套压井无法通过井间注水管线向其注水,可利用柱塞泵注水进行洗井(图7-55)。柱塞泵注水洗井工作原理:煤层气井高冲次排出液经沉降池沉降后,由补水泵将其增压,经高压过滤器过滤后注入油套环空中。水量的控制通过变频器调节补水泵上电机转速来调节补水泵冲次来实现,同时注水量需要通过流量计示数精确控制。
图7-55 柱塞泵回注水洗井工艺结构示意图
(二)常规注水洗井工艺措施应用效果
2014年,韩城区块全面推广使用常规洗井工艺措施,卡泵井次得到有效控制。韩城区块的煤层气井如H338井、H343井、H342井和H321井采用了洗井工艺后,煤层气井未发生过煤粉问题导致的修井作业(表7-8)。
表7-8 韩城区块洗井管控方法实施效果
1.H321井
自2009年9月11日以来,H321井进行13次修井,其中煤粉问题导致修井次数占6次。H321井在投产初期没有对各排采参数进行有效的控制,没有经过憋压阶段,直接进入气水合采阶段,导致产气效果不理想,不到半年时间便进行修井作业。由于前期修井作业频繁,煤层气排采的连续性遭到破坏,井底压力波动大,煤层由于压力波动破裂产生煤粉,导致该井在2010年10月29日发生第一次卡泵。在2010年10月至2012年5月,同样由于产气量和井底流压欠缺有效控制,造成产气量变化幅度大,井底流压波动大,修井次数多。在2012年5月以后,产气增量控制在100m3,井底流压日降0.1MPa,煤层气井排采过程开始稳定,但由于产气上升阶段产出煤粉浓度大,波动强,所以该井在稳定排采1年后,于2013年5月发生了第二次卡泵。由此可见,在保证煤层气井缓慢连续的排采制度下不能完全避免煤粉问题,在产气上升阶段需要进行人为干预保证煤层气井排采的稳定平稳进行,故在2013年7月进行了洗井作业。至今共进行了6次洗井作业,洗井工艺施工成功率达到100%。从H321井排采曲线(图7-56)可以看出,自2013年7月以来,该井产气平稳,排采效果好,期间未发生过煤粉问题导致的修井作业。
2.H342井
自2010年5月26日以来,煤粉产出较严重,期间多次发生软卡,H342井进行修井作业达13次,其中煤粉问题导致修井次数占5次。自2014年6月8日进行第一次洗井工艺以来,至今共进行2次洗井试验,期间未发生过煤粉问题导致的修井作业,煤层气井软卡问题得到解决(图7-57)。
3.H343井
自2010年6月16日以来,H343井进行修井作业共计12次,其中煤粉问题导致修井次数占3次。H343井排水降压阶段未发生煤粉问题,在2011年5月,该井进入憋压排采阶段,在该阶段发生第一次卡泵。分析认为在起套压初期,煤层排水降压达到煤层临界解析压力,气体开始解吸,该阶段气液两相流携粉能力增强,导致大量煤粉产出,造成卡泵。起套压初期,在保证合理排采制度条件下,可适当进行洗井作业。在初始产气阶段,2013年6月该井发生第二次卡泵,根据煤粉产出规律研究,该阶段煤粉浓度高,波动大,易发生煤粉卡泵问题,在该阶段应进行定期洗井作业。2013年7月该井进入产气上升阶段,该阶段产出煤粉浓度高,波动大,易发生煤粉问题。自2013年10月19日进行第一次洗井工艺以来,至今共进行4次洗井试验,洗井工艺施工成功率达到100%。自该井实施洗井工艺以来产气势头良好,期间只在2014年8月13日因抽油杆断脱进行修井,未发生过煤粉问题导致的修井作业(图7-58)。
图7-56 H321井排采曲线
图7-57 H342井排采曲线
图7-58 H343井排采曲线
4.H338井
自2010年7月26日以来,H338井进行修井作业共计15次,其中煤粉问题导致修井次数占4次。H338井第一次卡泵发生在2010年11月,此时该井处于憋压排采阶段,该阶段煤粉浓度大,且波动强度大,易发生煤粉问题。2010年6月和8月分别发生两次卡泵事故。此时该井处于产气上升阶段,同时该阶段为煤粉产出的高发期。分析认为,排采前期由于排采制度不完善,产气增幅与井底流压变化过快,导致频繁的修井作业及卡泵现象。自2012年5月以来,进行精细化排采,产气增幅控制在100m3以内,该井进入一个相对平稳的产气上升阶段。但由于产气上升阶段,产出煤粉浓度高,仅调节排采制度无法防止卡泵等问题的发生。2012年12月,由于煤粉产出导致该井排液不畅。自2013年10月19日进行第一次洗井工艺以来,至今共进行6次洗井试验,洗井工艺施工成功率达到100%。期间未发生过煤粉问题导致的修井作业(图7-59)。
(三)常规洗井存在的问题
常规注水洗井工作可以使煤层气井卡泵井次明显减少,大部分发生卡泵的井修井周期都在1年以内。但易发生卡泵的井通常煤泥沉积严重,无法随地层水排出,导致常规注水洗井效果不明显。从现场的修井资料上可以看出,煤泥垢严重的井通过常规注水洗井是无法有效避免井筒卡堵的。
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