崔凯 王宝金

摘要：在对煤层气井进行排采的过程中，地层会产生出煤粉随着液体的流动而进行管柱内。一旦不能够随着泵筒与油管带到地面，而在泵筒中沉淀后会出现卡泵等情况的出现，对煤层气开采的效率造成一定的影响。本文将以煤层中产生的煤粉的原因为出发点，研究煤粉的运移规律，结合煤粉的具体特征形成具体的防粉技术方案，以期对其煤层气开发区块提供借鉴.

关键词：煤层气;煤粉影响;防粉技术;井下故障

引言

本文将结合保德区块煤层气田为例进行分析研究。通过统计调发现，造成修井的原因有有油管漏失、煤粉堵塞井下设备、泵漏失、煤粉卡泵，煤粉影响卡泵和堵塞井下设备等情况故障达到了百分之二十七，对此我们可以发现煤粉影响是造成排采井故障的重要原因。受煤粉的影响排水井发生故障的主要原因是，在进行排采的过程中产生的煤粉从煤层进入管柱后，并没有通过泵筒与油管输送到地表面上，而是在进入之后不断的在泵筒内沉淀和积聚，然后造成筛管堵塞，凡尔等泵体构件及粘附在泵柱塞上导致泵泄漏、卡泵等井下故障的发生。

在对煤层气进行开采过程中应遵循一定的原则，一旦出现泵泄漏、煤粉卡泵等问题，将制约煤层气井的持续稳定开采，从而使得生产效率大大降低，我们可以采取检泵措施来恢复排水井的生产工作。在泵检查过程中增加了成本，更有可能的是会对井造成严重的损坏。在此情况下，根据煤层气井由于煤粉沉淀发生井下故障的状况，我们进行了多方面的分析，从而制定了具体的措施来减少煤粉对生产的影响，最后使得排采井的检泵周期延长，进一步提高煤层气的开发水平。

1煤粉产出原因分析

依据岩石力学的相关理论，煤粉在煤层产生的主要原因有以下两个方面：剪切应力过大、滑移破坏。

1.1剪切应力过大

井内煤层的煤岩层的质地很坚硬，但其比较脆弱容易发生岩层破裂。在进行射孔压裂时，会让煤层出现不同程度的损伤，还会使得起固定作用的水泥环发生碎裂的情况。在进行排采的过程中，当生产的压力过于大的时候煤层就会有一个大的剪切应力，而一旦剪切应力大于煤层的剪切极限时，会使得煤层气造成剪切破坏，煤粉颗粒也就应约而生 [1]。

1.2滑移破坏

造成滑移破坏的主要成因是，在渗流的过程气水相流，并且与煤层发生摩擦。其中流体的速度不断加快，流体跟煤层颗粒之间的摩擦力也在不断的增大，作用在煤层颗粒表面上的阻力增大，当阻力大于煤粒的粘附力时，孔眼表面的煤粉开始逐渐进行脱落 [2]。

2煤粉沉淀原因分析

在排采的过程中煤层所产生的煤粉会随着地层的流体被运送到井筒，在经过排采的相关设备进入到管柱内，在管柱中不沉淀并且可以顺利的被输送到地面是和煤粉粒径与排液的速度快慢有重要的联系。

2.2颗粒沉降与排液速度的关系

当煤粉颗粒在液体中的沉降速度小于油管内的排水速度时，煤粉的颗粒才可以发生向上运动，也只有在这种情况下，管柱内的流体才可以正常的将它们携带到地面上。因此，增加油管内排水流量有利于煤粉的排放，防止煤粉的沉淀和积聚。

3 防粉技术对策

在煤层的开采过程中，煤层出粉是一种正常的开采现象，相关资料显示我国国内的大煤层气田都开展了防粉技术的研究，主要采取的地面措施有预防性强抽、碰泵、注水洗井 [3]等来预防煤粉将泵筒堵塞住，还有采用井下工艺来防止煤粉堆积等。但实际情况是，各个煤层的气区块的地质条件都不一样，因此在地层的产水量、煤粉的产出量等有都不相同，如果只是单纯的借用其他地方的防粉方法，也并不能取得良好的效果。对此，我们结合实际情况和地质条件研究出适合该地区的防粉技术.

3.1优化排采制度

在排采的过程中，压差逐渐增大会使得煤粉更容易的发生脱落的情况，也就导致煤粉量逐渐增多。因此，我们在遵循排压的原则下，采用优化排采的制度，避免压力差过大，排彩的速度过于快，来减少煤粉的产生 [4]。

3.2优化井下工艺

经过对区块含煤粉水样检测，我们发现该区块 百分之九十的煤粉粒径小于0. 2毫米，百分之五十的煤粉粒径小于 0. 1毫米，跟其他地区相比其粒径较小，根据上面的数据我们可以采取以下方式进行防粉.

3.2.1防砂管的选择

我们依据区块内的井况情况与煤层的地质特点，来选用 0. 1毫米的割缝筛管或0. 2毫米的绕丝筛管 [5]来阻止大于大于 0. 1 或 0. 2毫米粒径的煤粉进到管柱内部，也确保其他的小粒径煤粉不在尾管处堵塞。

3.2.2油管的选择

该区块的煤粉粒径都比较的小，在使用防砂管技术后，依然会有一些煤粉进入到管柱内，在这种情形下我们经常采用加快排液的速度使得小的煤粉粒径可以随着油管内的排水输送到地面。在现场我们将在用的73毫米普通内衬62毫米的油管改用为（53±0. 5）毫米的油管，使得管内液体流速可以提高到百分之四十二点三，对煤粉卡泵的情况有明显的效果。

3. 3地面管理措施

3. 3. 1常规预防措施

针对所有的排采井每月将进行一个示功图测试，然后来对煤层气井井下工况进行综合的分析，病以此来判断是否因为煤粉影响而出现早期软卡与漏失的排采井. 在早期发现软卡的排采井时，可以通过大冲次快抽措施，将泵筒处粘黏的煤粉进行大量的是冲刷然后排出，

可以有效的防止泵被煤粉严重堵塞，可以延长检泵的周期进而促进生产效率的提高 [6];在对已经有漏失的排采井，我们可以进行大量的快抽和碰泵，把粘连的煤粉最震落下来，从而提升泵效.

3.3.2异常情况处理

在排采生产现场进行日常的巡视和检查中，如果发现抽油机开始光杆和驴头晃动，水量减少以及液体不流出的情况下，我们可以对其可进行示功图试验，以此来判断井下故障是否是由于煤粉影响而造成的。根据具体情况，可采取大冲快抽、碰泵等具体的措施，来对受煤粉影响的井下故障进行处理，有效的防止煤粉完全堵塞泵筒，延长检泵周期，使生产效率可以大大提高。

4.结论

该区块位于中国西北部，是一个低阶煤层区块。通过对该区块排采场地的勘探和对煤粉影响的有针对性研究，得出以下结论：1）排采过程应遵循“连续、缓慢、稳定”的基本原则，合理制定排采作业指导书，避免压差过大，排采速度过快。2）该区块煤粉主要为粒径小于0.2毫米的煤粉渣和砾石，通过在管柱底部的尾管处安装防砂尾管，可过滤较大的煤粉渣，避免较小粒径煤粉堵塞尾管。

3）减小油管内径，可以在排排与生产强度相同的情况下，加快油管内液体流速，让防砂尾管无法过滤的过小煤粉和砾石可以排放到地面。4）在排采井泵未被煤粉堵塞、抽油机抖动、泵泄漏等现象发生前，可以采取大冲次快抽和碰泵的方法，减少煤粉的沉淀，防止煤粉堵塞泵筒，延长泵检查周期。

结语

通过研究其他与其相似的煤层气田也可以借鉴这种防粉技术，减少煤粉对排采的影响，提高排采效率。目前随着该区块逐渐进入煤层气排采的后期，使得井下压力不断的降低，产水量也逐渐减少，粉煤灰、砾石的产量大，这不仅加剧了排采过程中煤粉的影响，而且增加了煤层气通道的堵塞概率。采取有效的排采制度来防止煤层发生塌陷的状况，将成为下一阶段解决煤粉影响的关键。

参考文献：

[1]杨林.煤层气井煤粉产生原因和疏导对策分析[J].石化技术，2017，24（3）：201，235.

[2]陆希希，郭越.煤层气井煤粉产出机理和控制措施[J].化工设计通讯，2017（5）：182.

[3]魏康强，刘广景，王小东，等.煤层气井常规修井作业工艺[J].化工管理，2020（16）：196-197.

[4]慕甜，马东民，陈跃，等.煤层气井多相流条件下不同粒径煤粉启动-运移规律[J]. 煤炭科学技术，2020，48（5）：188-196.

[5]刘国强，屈圣力，李照.煤層气水平井防砂泵井液携煤粉流动特性分析[J].特种油气藏，2019，26（4）：165-169.

[6]李小刚，宋峙潮，陈星宇.煤粉产出运移及防治规律研究进展[J].应用化工，2020，49（3）：701-704.