延川南煤层气井无损智能间抽技术研究

延川南煤层气田作为中国石化唯一的煤层气田，是目前国内开发深度最深的煤层气田，在经历5 a的勘探评价和开发准备后，于2013年启动5×108m3产能建设。延川南煤层气井开发进入产气阶段后，目前大部分井日产液量逐渐减少，其中有90%的井进入供液不足期，最低冲次0.2次/min，不能满足煤层气“连续、缓慢、稳定、长期”排采要求，且泵效明显下降，导致活塞在泵筒里干磨，容易损坏泵，同时检泵周期缩短，增加作业费用；泵效降低还导致电能的浪费，增加煤层气井排采费用[1]。

1 智能间抽技术现状及创新点

为了解决抽油机在低渗透油田运行时因供液不足引起的空抽、干磨等一系列问题，间抽技术屡有应用。2003年3月，美国得克萨斯电子资源公司发表了“抽空控制已经是一个成熟的技术”，标志着油井采用时钟和电子定时器控制间抽技术已经到达了成熟的阶段。由于煤层气开采的特殊性，现有的定时间抽技术在煤层气开采中的应用受到限制，定时间抽对煤层气的解吸、渗流会产生很大的影响。2016年，在夏店区块对动液面在煤层以下的井采用了间抽技术[2]，提高了部分井的机采效率，但对于动液面在煤层气以上需要控流压生产的井并没有应用先例。

延川南区块目前供液不足的井占总井数的49.78%，而在这些供液不足的井中几乎均采用控套压稳流压生产，采用低冲次，日产液控制在1 m3以下，这部分井常出现“干磨”泵、偏磨严重、产液速度过慢、煤粉无法携带出井筒等问题，因此，研究不影响地层压力扰动的间抽方式是解决此类问题的方法之一[3]。

针对延川南深煤层的开发特点，严格遵守煤层气开采八字方针“缓慢、稳定、长期、持续”[4-5]，从煤层气的渗流机理入手，利用井下压力计、井场视频监控、井口压力传感器、抽油机变频器等自动化采集和控制设备，综合考虑设备运行安全、井下泵筒防卡、市电峰谷计价等因素，在减小地层压力波动的前提下实现智能间抽。

2 定时间抽对煤层气生产的影响因素分析

延川南煤层气田开采的是二叠系山西组2号煤层，构造简单、地层平缓，谭坪构造带储层埋深800～1 000 m，万宝山构造带储层埋深1 000～1 500 m，煤相以中位泥炭森林沼泽相为主[6-7]，宏观煤体结构以原生-碎裂煤为主，含气量平均12 m3/t，孔隙度3.0%～6.7%，渗透率（0.01～0.48）×10-3μm2，压力系数0.5～0.8，生物碎屑含量15%～30%，水动力条件为较弱径流-高压滞留区，属低孔、低渗、低压煤层气藏[8]。

煤层气的排采是通过排出地层水，降低地层孔隙压力，实现井筒近井地带与地层远端压力差变大，在保持地层压差处于动态平衡状态时，地层水与煤层气在储层中形成解吸—渗流—采出—降压—解吸两相流的动态循环。保持这种动态循环从而保障煤层气的产能[9]。而常规的定时间抽在不适当的时刻停抽时会造成排采中断，地层水停止渗流，煤储层孔隙度、渗透率等物性参数的稳定变化受到抑制，导致压力扩散波及范围缩小，此外还可能造成降压漏斗不能够顺利扩展，如果恢复排采，则需要较长的排水时间，导致产气效率降低。地层水极易将煤层裂隙填充，从而导致气流阻隔，地层压力回升，煤层中甲烷被再次吸附[10]。

3 无损智能间抽原理

无损智能间抽即是在不伤害储层不影响产量的前提下实现间抽。通过分析间抽影响煤层气生产的因素可知，间抽在停抽和启抽时不影响或减少井底流压的波动，即可避免降压漏斗的扩展，防止产生速敏、气锁等影响[11]。结合延川南目前生产情况，可把需要间抽的井分为两类：一类是动液面已经降到煤层或煤层以下，地层供液不足，液面深度满足不了机抽的沉没度，需要间抽；另一类是液面在煤层以上，地层供液能力减小，气井进入递减期，为了提高采收率减缓递减速率，采用间抽控制液面下降速度，即控制流压生产。

对于第一类井，只需要把动液面控制在煤层以下，启抽时间设定为动液面在产层下底板时，停抽时间设定为动液面在泵的吸入口附近，柱塞停在上止点防止煤粉卡泵[12]。因停抽和启抽时，动液面均不与产层在同一个压力系统下，所以间抽不影响产层流体压力的变化，可实现无损间抽。

对于第二类井，据现场大量数据的收集和整理可知，在停井后压力并不是立刻传递到地层远端，而是在流压上升一段时间后，上升速率逐渐降低（图1）。由此可以判断，在停抽时，压降漏斗还在向远端扩散[13]，只是速率在不断减小，当井筒近井地带的压力变化率趋于水平时，压降漏斗才停止传递，如果在此时之前启抽，即可保证压降漏斗的扩散不停。

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