西山煤電屯蘭礦煤層氣U型井生產特點分析及排采建議

姜春陽

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

關鍵詞：煤層氣;U型井;排采階段;核心生產參數;排采制度建議

0 引言

近年來，隨著煤層氣行業快速地發展、進步和創新，我國煤層氣勘探開發技術水平也在逐步提高，煤層氣企業通過打水平井對煤層進行抽采的方式已經得到行業內一致肯定，并取得了較好的抽采效果[1]。在煤層氣企業實際生產中，積累了大量U型井的生產數據，這些數據能夠真實地反映鉆井施工和排采水平，對以后優化煤層氣U型井施工設計和排采方案具有重要指導意義。

本文依據西山煤電屯蘭礦U型井XS-U-01的實際生產數據，通過分析其生產曲線特征以及生產參數變化，將U型井生產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

U型井開采技術已在西山煤電礦區得到大量應用，且抽采效果比較明顯，同時亦積累了大量原始生產數據。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，且生產數據記錄準確、詳細，所以該井排采曲線比較具有代表性。本文通過統計、分析XS-U-01井的井口套壓、動液面、產氣量、產水量以及動液面[2]等生產數據在生產過程中的變化趨勢和關聯性，從而給出U型井不同階段的排采建議。

根據XS-U-01井的原始排采數據，同時結合生產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型井投產后并氣前產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，產水量呈小幅下降趨勢，產氣量總體呈波動上升階段。

第3階段：U型井井口套壓、產水量呈小幅下降趨勢，動液面呈穩定趨勢，產氣量呈現穩定后小幅波動下降趨勢階段。

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

第1階段核心參數為動液面日均降速V1，日均產水量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，各生產參數代表不同階段的表達方式均與此相同）。

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

第3階段核心參數為井口套壓波動范圍M3，日產氣量波動范圍G3，動液面平均高度V3，日均產水量W3，現階段排采時間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分析

因XS-U-01井分為工程井和生產井[5]，XS-U-01H井為工程井，僅有一簡易井口無抽油機。XS-U-01V井為生產井，其配備抽油機、井下壓力計、流量計和水表等設備，因此XS-U-01V井各項生產數據更為詳細、準確，且其為主產氣井，因此核心參數分析以XS-U-01V井各項生產參數為準。

第1階段，XS-U-01V井動液面日均降速0.7m，日均產水量16m3，井底流壓和動液面高度呈持續下降趨勢。該階段主要通過排水來降低井底流壓，使其達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井并氣后產氣量總體呈持續上升趨勢，直至其達到產氣量峰值2824m3/d，該階段井口套壓前期波動幅度較大，后期呈持續上升趨勢。動液面高度呈持續下降趨勢，日均降速1.1m，日均產水量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，導致U型井產能下降。

第3階段，XS-U-01V井產氣量前段呈穩定后段呈小幅下降趨勢，動液面高度呈穩定趨勢，井口套壓和產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，日產氣量由2824m3逐漸降至1680m3，動液面高度穩定在20m左右，日均產水量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且相對穩定。

3 結論

①通過分析XS-U-01V井實際生產數據，將U型井分為3個排采階段：第1階段為U型井投產后并氣前產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，產水量呈小幅下降，產氣量總體呈波動上升趨勢的階段;第3階段為井口套壓、產水量呈小幅下降，動液面穩定，產氣量呈先穩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參數變化趨勢，分階段選取核心生產參數。第1階段選取核心參數為動液面日均降速，日均產水量，并氣時間。第2階段核心參數為持續產氣后井口套壓波動范圍，日產氣量，動液面日均降速，日均產水量，產氣量到達峰值的時間。第3階段核心參數為井口套壓波動范圍，日產氣量，動液面平均高度，日均產水量，現階段排采時間;

③根據U型井生產特點，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時保持穩定生產，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，以持續獲得高產氣直至解吸停止。

參考文獻：

[1]張衛東，魏韋.煤層氣水平井開發技術現狀以及發展趨勢[J].中國煤層氣，2008，5（4）：19-22.

[2]劉升貴，郝耐，王建強.煤層氣水平井產能控制因素分析及排采實踐[J].煤炭學報，2012，37（6）：957-961.

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

[4]黃少華，孫同英，冀昆，等.柿莊南區塊煤層氣井早期生產特征及開采建議[J].中國煤炭地質，2013，25（7）：13-17.

[5]袁文峰，劉升貴，張新亮，等.煤層氣水平井產氣特征及動態采收率[J].遼寧工程技術大學學報：自然科學版，2012，31（4）：441-444.