煤层气井常规修井作业工艺

魏康强 刘广景 王小东 马歆宁 段静 常风琛

(中联煤层气有限责任公司煤层气研发中心，山西 太原 030000)

煤层气作为一种新型洁净能源，是常规天然气的重要战略补充[1]。在开采过程中，井下会出现一些故障与问题，如果不能及时发现并处理，会对煤层气产能造成较大的影响[2]。因此，根据井暴露出来的问题合理地进行修井作业，对于确保煤层气井正常运作、恢复产量有着重要的现实意义。

1 井下故障类型简介

在前期的勘探，井位选择，钻井，射孔，压裂，完井等一系列工作完成之后，便进入了煤层气的排采阶段。该阶段通过抽排煤层中的承压水，降低煤层压力，使煤层中吸附的甲烷气，即煤层气释放出来[3,4]。

在排采过程中，井下会出现各种各样的问题，如出现负荷重、砂埋、套管出现问题，需要作业队进行钻、铣、套、磨，这种情况下通常会选择大修。除此之外，会选择小修即常规修井。对于煤层气井来说，常规作业较为常见。笔者依据常规故障发生后是否产液将其分为两类，分别是Ⅰ类和Ⅱ类，Ⅰ类故障的外在表现是不产液，主要包括断脱，卡泵，煤粉包裹凡尔。断脱意为井下的某一根抽油杆发生断裂，致使泵停止工作；卡泵一般是煤粉或者煤颗粒进入泵内，把活塞卡死，使其不能工作；还有另外一种原因是煤粉将固定凡尔或者游动凡尔包裹，造成液体漏失，地表停止产液。

当出现Ⅰ类故障时，需要对卡泵、断脱、煤粉包裹凡尔这三种情况进行区分。首先值得一提的是，卡泵特别明显，外在表现便是驴头停止上下运动。然而对于断脱与煤粉包裹凡尔来说，则需要通过示功图来进行区分。煤粉包裹凡尔包括三种情况：煤粉包裹游动凡尔、煤粉包裹固定凡尔，煤粉同时包裹游动凡尔与固定凡尔。

Ⅱ类故障的外在表现是产液，但仍需进行修井作业，主要包括泵效低与液面不降。一般来说，泵效的高低需要结合具体的井来分析，并不是泵效低于某个数值才将其称为泵效低，例如：当一口井的液面已经降至煤层顶板，日产水0.1m3，泵效仅为1%，我们仍然认为该井正常运行；然而当一口井液柱几十米，日产水0.2m3，泵效为4%，我们亦认为该井在低泵效运行。泵效低的原因有多种，包括：(1)泵本身密封不严，出现漏失；(2)泵挂位置较高，造成供液不足；(3)地层供液量减小，原来的泵不适应目前的排采制度；(4)冲次较小，不符合该井的排采制度。对于(4)来说，只需调高冲次即可；而对于(1)(2)(3)来说，则需要进行修井作业。同样地，液面不降的原因也有多种，包括：(1)泵本身密封不严，出现漏失；(2)地层供液量增大，原来的泵不适应目前的排采制度。

2 泵型选择

修井作业是煤层气井排采过程中较为常见的一项措施，其中，确定泵的类型与泵挂深度是作业中的重中之重，两者的选择将直接影响后续的排采与产量。选泵时需考虑泵效，还要满足降液需求，对同一口井来说，优先考虑大泵低冲次，目的是尽量延长泵的使用寿命，减少油套连通等故障的发生。泵挂深度通常根据排采时期确定。在排采初期，煤层含有大量的压裂砂，为避免压裂砂产出造成砂埋，作业时泵挂位置应位于煤层顶板以上。当进入煤层气稳产阶段，如已确定压裂砂大部分都已产出，并都已全部清除，可以将泵挂位置放至煤层底板以下[5]。

一般来说，煤层气井常用的是长柱塞管式泵、杆式泵与螺杆泵。长柱塞管式泵与杆式泵常用的型号均为38mm，44mm，56mm(数值代表柱塞直径)。相同的是，两者的柱塞均与抽油杆相连，依靠抽油机上下运动将煤层水抽至地表。长柱塞管式泵优点是结构简单，价格便宜，排量大，缺点是检泵作业较为繁琐，需要将油管与抽油杆全部起出。相比之下，杆式泵作业要简单一些，仅仅需要将抽油杆起出即可，但杆式泵的价格相对来说要高一些，排量也相对较小。

对于产液量大、液柱降低较难的井，螺杆泵是一种较为理想的选择。它的主要组成部分是螺杆(转子)与衬套(定子)。煤层气行业中常用的是单螺杆泵，然而对于产液量小的井不建议使用，原因是螺杆泵需在供液量充足的井中使用，如果在没有液体的情况下干磨，会对泵本身造成伤害。

3 修井作业过程

在确定井下故障类型之后，便可以编写修井方案了，之后作业队依据该方案进行修井作业。在作业之前，作业队需将井场布置妥当，即做标准化作业井场，包括拉好警戒线，作业车位置停放得当(轮胎式作业车较为常用，履带式作业车较为少见)[6]，地锚深度达到要求，搭建油管桥，作业工具准备齐全(包括管钳、扳手、吊卡、吊环、滑轮车等等)并认真检查，避免出现不合格工具[7]。前期工作完成之后，需由专人验收(通常是监理工程师)，验收合格之后方可开工，如不合格，需要继续进行整改。

开工之后，先开始卸下驴头，起原井杆柱，之后进行探砂面，如有砂，确定砂面位置与砂高，汇报甲方后决定是否要捞砂。如要捞砂，便要起出原井管柱，下捞砂泵与捞砂铲，在下之前，需要检查捞砂泵底阀活门灵活性砂泵活塞是否好用凡尔密封性等，若有问题不得入井[8]。当捞砂至人工井底后，侯沉1h 后复探砂面，当误差小于±0.05m 为合格。

此外，清除井内沉砂还有另外一种方式，即冲砂。冲砂分为三种，分别是正冲砂(油管进液套管返液)，反冲砂(套管进液油管返液)，正反冲砂(采用正冲砂的方式冲散砂堵，并使沙粒呈悬浮状态，然后，迅速改用反冲洗，将泥砂全部带到地面)。正冲砂冲刺力大，但携砂能力较弱；反冲砂携砂能力强，上返速度快，但冲刺力小；正反冲砂集中了正冲砂、反冲砂的优点。

对于冲砂，还要特别说明一点，排采期间的冲砂易对煤层造成伤害。煤层气井的降压产气特征本身就存在应力的伤害，而煤岩在外力作用下易发生变形和碎裂，外来流体极易对煤层的深部造成复合伤害，固相颗粒更易与煤岩发生相互镶嵌作用，降低煤层的有效渗透率。常规的油管冲砂将打破煤层前期已存在的降压特征，动液面恢复后重新排采，外来流体对煤层气的解吸产生附加的外力作用，直接影响煤层气井的产量和生产有效期。综上所述，清理井筒沉砂，捞砂是首选。

接下来的工序便是下完井管柱，顺序依次是丝堵、沉砂管、筛管、尾管、泵筒、油管、回音标，然后是抽油杆与光杆。之后便要下抽油杆，待所有抽油杆下完之后，碰泵三次，每次探得的深度相同且与泵筒深度相符方为合格，最后再上提合适的防冲距，通常情况下，抽油机井的防冲距为千分之零点七(即1000m 井深上提幅度为70cm)，螺杆泵井的防冲距为千分之一(即1000m 井深上提幅度为1m)。

上提防冲距之后安装驴头，连接管线，恢复作业前的标准化井场。至此，整个修井作业全部结束。随后的几天里，一般保持低冲次运行，逐步恢复到该井合理的排采制度[9.10]。

4 结语

依据是否产液，将故障井分为Ⅰ类故障和Ⅱ类故障。Ⅰ类包括断脱，卡泵，煤粉包裹凡尔，卡泵特别容易辨认出来，而断脱与煤粉包裹凡尔则需要通过示功图的形状判断。煤粉包裹凡尔也包括三种情况：煤粉包裹固定凡尔，煤粉包裹固定凡尔，煤粉同时包裹固定凡尔与游动凡尔。Ⅱ类包括泵效低与液面不降，这两个问题需要回顾排采历史，分析具体的排采数据才能得出。

作业前要合理编写修井方案，布置标准化作业井场，配齐所需工具，并由专人(一般为监理工程师)验收，作业时要严格按照方案和规范进行。

如井下砂面位置较高，除砂时优先考虑捞砂，其次是冲砂。作业后恢复标准化排采井场，低冲次运行，逐步恢复到合理的排采制度。