关于煤层气裸眼井注入/压降测试管柱设计

赵锋叶

摘要：由于煤层气裸眼井在测试开采中，注入/压降工艺是对每层进行定量和定性的一种手段，是不可或缺的重要环节。本文针对贵州煤气层的具体参数以及存在的问题，设计了一种新的工艺管柱。

Abstract： The injection/pressure drop process is a means of quantifying and characterizing each layer and is an indispensable important link in the CBM open hole well test mining. In this paper， a new process column is designed for the specific parameters of Guizhou gas layer and the existing problems.

關键词：裸眼井;煤气层;注水/压降;管柱

Key words： open hole;gas layer;water injection/pressure drop;pipe column

中图分类号：TD84                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）25-0167-02

1  贵州煤气层裸眼井具体参数

取芯钻头尺寸：70mm;完钻井深：900m;钻机动力：约30T;直井;全井共11个煤层，层厚约3-5m，隔层约3-4m。井下地质情况较为复杂，可能有煤质疏松层，存在井壁不稳的风险;泥浆体系简单，防卡性能差;钻井至煤层上部后，全井筒取芯至目的层位，完钻、分层测试。

2  工艺要求

2.1 管柱必须防止位移

在开采煤层气取芯钻井过程中，为了防止井筒被破坏和清理井筒，介质一般都是干净的水，这样导致在钻进过程中，在井壁上无形中形成一层被清水浸泡后薄薄的一层泥。在封隔器下放到座封位置时，由于井壁产生的泥皮光滑，这样就造成了封隔器胶筒在座封时与井壁之间的接触面积减少。胶筒膨胀后，与井筒之间产生的摩擦力减小，同时，由于井壁的泥皮太过光滑，更加进一步的降低了胶筒与井壁之间的摩擦力。如果在这样的情况下进行注水测试作业，较高的注入压力会对胶筒产生一个上的顶力。当这个力大于整个管柱自重和胶筒与井壁之间产生的摩擦力之和时，整套管柱就被推动向上移动。由于封隔器产生位移，造成了座封位置的变动，无法准确的在目的层进行的完全座封。

针对煤气层的特殊井壁，所以，在煤层气井注入/压降作业之前，必须对井壁的座封位置进行清理，防止管柱上窜。

2.2 将裸眼井筒改为套管井筒

由于裸眼井测试中存在井壁垮塌、井壁扩大等问题，所以，应该尽可能在最短时间内进行裸眼注入/压降测试，所以为了快捷方便的对煤层气进行评价，注入关井时的累计时间不能太长，这些对于目前的裸眼井测试很难达到测试要求。通过对裸眼井进行多次的测试作业表明，有部分裸眼井因为井壁光滑而造成座封失败，导致被迫下入套管完井后，才能继续进行测试。这种二次下套管，造成了施工作业成本的增加，同时增加施工时间，降低施工效率。针对这种情况，采用套管井进行测试，不仅能够保证封隔器的完全座封和位移现象，而且，更能提高施工效率。

2.3 将单封改为双封

由于前期作业时单封封隔器在座封时存在座封不完全以及漏压等问题。所以针对这种情况将单封改为双封封隔座封的方式，即将原来的管柱连接由“K341封隔器+筛管”改为“K341封隔器+球座+K341封隔器+球座+筛管”，由于采用双封的封隔器进行作业，这种双胶筒的管柱不仅增加了座封面积，同时能够提高胶筒与井壁之间的摩擦力，防止注入井时管柱位移。而且更能确保测试过程中有效降低井筒储存量，提高测试数据的准确性。

3  管柱设计方案介绍

3.1 采用K341-62型封隔器工作原理

根据贵州煤气层裸眼井井筒的具体参数情况，设计了K341-62型封隔器进行作业。该封隔器主要工作原理如下：

座封过程：K341-62型封隔器为小规格封隔器，是针对贵州煤气层裸眼小井筒进行研发设计的一种封隔器。主要通过从油管内打压实现，压力从中心管的传压孔进入，使胶筒膨胀，实现工具座封的目的。工具下端装有节流阀，操作时，启动地面泵注设备，向油管内注水，球座的内孔与油管内孔形成面积差，起到一定的节流作用。随着管柱内压力不断增大，胶筒座封后将井筒分成了上下环空面积。当压力达到一定程度需要关闭地面泵注设备时，管柱内压力会产生突然下降的现象，这时胶筒内部的弹簧推动活塞移动堵住进压孔，胶筒内的压力被封堵，实现泄压后胶筒仍然处于座封状态。

解封过程：K341-62型封隔器的解封过程是通过上提管柱实现胶筒解封的。由于胶筒座封后，与套管壁之间产生一定的摩擦力，当上提管柱时胶筒与套管壁的摩擦力大于管柱的上提力时，封隔器上安装的解封销钉被剪断，继续上提管柱，封隔器中心管上移，使泄压孔的密封失效，胶筒泄压收缩，实现解封。

3.2 封隔器主要技术参数

该封隔器采用扩张式胶筒座封，上提解封。该胶筒采用橡胶与钢件一起通过硫化处理，座封面积大，能够提高胶筒与井壁之间的摩擦力，实现较大面积的座封和承压。保证工具在注入井时座封在指定位置。