西山煤电屯兰矿煤层气U型井生产特点分析及排采建议

姜春阳

摘 要：为了研究分析煤层气U型井生产特点及优化排采方案，本文选取西山煤电屯兰矿U型井作为研究对象，对该U型井排采数据和曲线进行研究，报告了该井的排采方式、阶段划分及划分依据等情况。进行了较为浅显的统计和分析各阶段核心生产参数，并给出排采制度建议，旨在为相关人员在排采U型井时提供参考。

关键词：煤层气;U型井;排采阶段;核心生产参数;排采制度建议

0 引言

近年来，随着煤层气行业快速地发展、进步和创新，我国煤层气勘探开发技术水平也在逐步提高，煤层气企业通过打水平井对煤层进行抽采的方式已经得到行业内一致肯定，并取得了较好的抽采效果[1]。在煤层气企业实际生产中，积累了大量U型井的生产数据，这些数据能够真实地反映钻井施工和排采水平，对以后优化煤层气U型井施工设计和排采方案具有重要指导意义。

本文依据西山煤电屯兰矿U型井XS-U-01的实际生产数据，通过分析其生产曲线特征以及生产参数变化，将U型井生产划分为三个排采阶段，并给出了不同阶段的排采建议。

1 排采阶段划分及依据

U型井开采技术已在西山煤电矿区得到大量应用，且抽采效果比较明显，同时亦积累了大量原始生产数据。XS-U-01井采用“单排水、双控压”排采理念，即采取垂直井排水，垂直井、水平井双井口油嘴控压并气，同时在垂直井吸水口处（8#煤层顶板）加装井下压力计，以准确测量井底流压和计算动液面高度。

因XS-U-01井排采曲線中各个阶段变化比较明显，且生产数据记录准确、详细，所以该井排采曲线比较具有代表性。本文通过统计、分析XS-U-01井的井口套压、动液面、产气量、产水量以及动液面[2]等生产数据在生产过程中的变化趋势和关联性，从而给出U型井不同阶段的排采建议。

根据XS-U-01井的原始排采数据，同时结合生产过程中排采曲线特点，将该井排采过程分划为3个阶段（图1）：

第1阶段：U型井投产后并气前产水量呈上升趋势的单一排水阶段[3]。

第2阶段：U型井并气后井口套压呈前期波动幅度较大后期呈上升趋势，产水量呈小幅下降趋势，产气量总体呈波动上升阶段。

第3阶段：U型井井口套压、产水量呈小幅下降趋势，动液面呈稳定趋势，产气量呈现稳定后小幅波动下降趋势阶段。

根据以上划分的不同排采阶段，通过分析其曲线特征[4]和生产参数变化趋势，分阶段选取核心生产参数。

第1阶段核心参数为动液面日均降速V1，日均产水量W1，并气时间T1。动液面高度计算公式为：动液面高度=动液面深度-8#煤层顶板埋深。动液面日均降速为动液面降幅与并气时间的比值（V1代表第1阶段，V2代表第2阶段，V3代表第3阶段，各生产参数代表不同阶段的表达方式均与此相同）。

第2阶段核心参数为连续产气时井口套压波动范围M2，日产气量波动范围G2，动液面日均降速V2，日均产水量W2，产气量到达峰值的时间T2。产气量到达峰值时间为并气时与日产气量最高时的累计时间。

第3阶段核心参数为井口套压波动范围M3，日产气量波动范围G3，动液面平均高度V3，日均产水量W3，现阶段排采时间T3。动液面平均高度为第3阶段动液面高度的均值。

2 各排采阶段核心参数分析

因XS-U-01井分为工程井和生产井[5]，XS-U-01H井为工程井，仅有一简易井口无抽油机。XS-U-01V井为生产井，其配备抽油机、井下压力计、流量计和水表等设备，因此XS-U-01V井各项生产数据更为详细、准确，且其为主产气井，因此核心参数分析以XS-U-01V井各项生产参数为准。

第1阶段，XS-U-01V井动液面日均降速0.7m，日均产水量16m3，井底流压和动液面高度呈持续下降趋势。该阶段主要通过排水来降低井底流压，使其达到临界解吸压力以下，吸附在煤层中的煤层气得以解吸。该阶段建议控制动液面降速不可过快，以保证压降漏斗在横向上充分的扩展，与远井地带煤层水得到更好地沟通，使更多煤层气流向井筒。

第2阶段，XS-U-01V井并气后产气量总体呈持续上升趋势，直至其达到产气量峰值2824m3/d，该阶段井口套压前期波动幅度较大，后期呈持续上升趋势。动液面高度呈持续下降趋势，日均降速1.1m，日均产水量14m3，距离8#煤层顶板17m（吸水口在8#煤层顶板附近），基本排采到位。该阶段建议控制U型井排采速度不宜过快，否则会造成煤层吐粉、吐砂以及引起煤层速敏效应，导致U型井产能下降。

第3阶段，XS-U-01V井产气量前段呈稳定后段呈小幅下降趋势，动液面高度呈稳定趋势，井口套压和产水量呈小幅度下降趋势。该阶段井口套压由0.75MPa逐渐降至0.48MPa，日产气量由2824m3逐渐降至1680m3，动液面高度稳定在20m左右，日均产水量12m3，与前两阶段基本相同。该阶段建议控制井口套压缓慢下降，同时需要控制动液面高度在10～20m之间，以保证煤层气井保持高产且相对稳定。

3 结论

①通过分析XS-U-01V井实际生产数据，将U型井分为3个排采阶段：第1阶段为U型井投产后并气前产水量呈上升趋势的单一排水阶段;第2阶段为U型井并气后井口套压前期波动幅度较大后期呈小幅下降，产水量呈小幅下降，产气量总体呈波动上升趋势的阶段;第3阶段为井口套压、产水量呈小幅下降，动液面稳定，产气量呈先稳定后小幅下降趋势的阶段;

②通过分析U型井曲线特征和生产参数变化趋势，分阶段选取核心生产参数。第1阶段选取核心参数为动液面日均降速，日均产水量，并气时间。第2阶段核心参数为持续产气后井口套压波动范围，日产气量，动液面日均降速，日均产水量，产气量到达峰值的时间。第3阶段核心参数为井口套压波动范围，日产气量，动液面平均高度，日均产水量，现阶段排采时间;

③根据U型井生产特点，第1阶段建议控制动液面日均降速在2m左右，最高不超过5m/d。第2阶段建议液面降速与第1阶段保持相同，采用逐渐更换油嘴尺寸方式来控制井口套压，且在并气初期使用1.5mm油嘴控压至0.5MPa以上，逐渐更换稍大尺寸油嘴至井口套压降至0.5MPa时保持稳定生产，此时控制动液面高度保持在水平段所在煤层顶板以上10～20m。第3阶段建议保持动液面高度不变，同时控制井口缓慢下降，使煤层在卸压的同时增加其解吸半径，以持续获得高产气直至解吸停止。

参考文献：

[1]张卫东，魏韦.煤层气水平井开发技术现状以及发展趋势[J].中国煤层气，2008，5（4）：19-22.

[2]刘升贵，郝耐，王建强.煤层气水平井产能控制因素分析及排采实践[J].煤炭学报，2012，37（6）：957-961.

[3]张建国，苗耀，李梦溪，等.沁水盆地煤层气水平井产能影响因素分析：以樊庄区块水平井开发示范工程为例[J].中国石油勘探，2010，10（2）：49-54.

[4]黄少华，孙同英，冀昆，等.柿庄南区块煤层气井早期生产特征及开采建议[J].中国煤炭地质，2013，25（7）：13-17.

[5]袁文峰，刘升贵，张新亮，等.煤层气水平井产气特征及动态采收率[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版，2012，31（4）：441-444.