2008新版煤层气井排采工程技术规范

1.1.1.1 目次

前言............................................................................... III 引言................................................................................ IV

1 范围 (1)

2 规范性引用文件 (1)

3 排采基础数据 (1)

3.1 钻井数据 (1)

3.2 套管完成数据 (1)

3.3 煤层数据 (1)

3.4 射孔数据 (1)

3.5 吸附/解吸数据 (1)

3.6 注入/压降测试及原地应力测试数据 (1)

4 排采设备 (2)

4.1 选择原则 (2)

4.2 设备分类 (2)

4.3 抽油泵 (2)

4.4 动力系统 (3)

4.5 生产油管 (4)

4.6 柱塞 (4)

4.7 气锚 (4)

4.8 砂锚 (4)

4.9 气水分离器 (4)

4.10 分气缸 (4)

4.11 流量、压力采集系统 (4)

5 探砂面、捞砂及冲砂 (4)

5.1 探砂面 (4)

5.2 捞砂与冲砂方式选择 (4)

5.3 捞砂 (5)

5.4 冲砂 (5)

5.5 资料录取 (6)

6 下泵 (6)

6.1 技术要求 (6)

6.2 资料录取 (7)

7 洗井 (7)

7.1 技术要求 (7)

7.2 资料录取 (7)

8 排采场地 (7)

8.1 井场要求 (7)

8.2 消防要求 (7)

9 采出水处理 (8)

9.1 煤层气井产出水处理后的水质要求 (8)

9.2 煤层气井采出水的处理方式 (8)

9.3 煤层气井采出水的使用 (8)

10 排采工作制度与管理 (8)

10.1 排采工作制度 (8)

10.2 排采原则 (8)

10.3 排采资料录取 (8)

10.4 排采资料分析 (8)

11 产出气水分析 (9)

11.1 气样分析 (9)

11.2 水样分析 (9)

附录A（规范性附录）煤层气井生产日报表 (10)

附录B（规范性附录）煤层气井气体样品分析报告表 (11)

附录C（规范性附录）煤层气井水样分析报告表 (12)

前言

由于煤层气与常规天然气的渗流、排采机理不同，因此，煤层气井采用的排采工程技术规范与常规天然气有所不同。在总结我国煤层气井排采实践经验的基础上，为了对煤层气井的排采基础数据、排采设备、探砂面、捞砂及冲砂、下泵、洗井、排采场地、采出水处理、排采工作制度与管理、产出气水分析等进行规范化和标准化，特制定本标准。

本标准由国家安全生产监督管理总局提出并归口。

本标准起草单位：中联煤层气有限责任公司

本标准起草人：马银起孙仁远叶建平傅小康吴建光范华熊德华王楚峰张政和

本标准由国家安全生产监督管理总局解释。

引言

煤层气井的排采对于煤层气的高效开发具有重要意义。因此，需要对排采基础数据、排采设备、探砂面、捞砂及冲砂、下泵、洗井、排采场地、采出水处理、排采工作制度与管理、产出气水分析等进行规范化和标准化。

1.1.1.2 煤层气井排采工程技术规范

1 范围

本标准规定了煤层气地面垂直井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采基础数据、排采设备、探砂面、捞砂及冲砂、下泵、洗井、排采场地、采出水处理、排采工作制度与管理、产出气水分析等技术要求。

本标准适用于煤层气地面垂直井的排采作业。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 19560煤的高压等温吸附试验方法容量法

GB 5084 农业灌溉水质标准

GB/T 19923 城市污水再生利用工业用水水质

3 排采基础数据

3.1 钻井数据

钻井数据包括井名、井别、地理位置、构造位置、井位坐标（X，Y，H）、井型、设计井深、目的煤层、施工单位、开钻日期、完钻日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、方位、人工井底、补芯高。

3.2 套管完成数据

套管完成数据包括套管规范、钢级、壁厚、下入深度、水泥返高、固井质量、短套管、油补距等。

3.3 煤层数据

包括煤层上顶界深度、厚度、层数、温度、压力、含气量、含气饱和度等。

3.4 射孔数据

包括层号、射孔井段、厚度、弹型、枪型、孔数等。

3.5 吸附/解吸数据

包括等温吸附曲线、解吸曲线、临界解吸压力、解吸速度等。煤层气的吸附量可参照GB/T 19560计算。

3.6 注入/压降测试及原地应力测试数据

包括煤层渗透率、煤层压力、压力梯度、原地应力、应力梯度、破裂压力、表皮系数、调查半径、储层温度等。

4 排采设备

4.1 选择原则

煤层气排采设备要性能可靠，持久耐用，节能低耗，易于维修保养，而且要有较大范围的排液能力与控制排液能力，要有灵敏的井口及产气系统压力控制能力。

4.2 设备分类

煤层气井的排采设备可分为地面设备和井下设备，其中地面设备包括排采井口设备、排采动力系统和排采流程设备。井下设备包括抽油泵、气锚、砂锚、油管、抽油杆等。

煤层气井排采流程包括采气流程和排液流程。其中采气流程由井口油套环空出口、分气缸、气体流量计、放喷管线和火炬等组成；排液流程由抽油机、井口油管出口、气水分离器、水计量表、排水管线和排污池等组成。

4.3 抽油泵

根据煤层结构特征及排液量来进行泵的选择，对于出煤粉严重的井宜采用螺杆泵，对于初期排液量大的井可采用电潜泵，通常情况下可采用游梁式抽油机。

泵径可根据选定的抽油机、设计的排量以及泵挂深度进行选择。同时，要考虑套管内径和油管规格的影响。

4.3.1 游梁式抽油机

4.3.1.1 游梁式抽油机选型

游梁式抽油机选择的原则是在满足泵深及产液量的前提下，既要发挥抽油机的能力，又不致超负荷运转。要根据煤层埋深及泵挂深度来选择抽油机的型号。

光杆最大悬点载荷不允许超过抽油机额定悬点载荷，曲柄的最大扭矩不允许超过减速器的额定扭矩。选择依据为：

W max =（0.70～0.95）W

T max =（0.60～0.95）T

式中，W max ---光杆最大悬点载荷，N；W ---抽油机额定悬点载荷，N；T max ---曲柄最大扭矩，N·m ；T ---减速箱最大允许扭矩，N·m。

如果W max<0.70W，T max<0.60T时，则应选择下一个级别型号的抽油机。

4.3.1.2 抽油杆的选择

抽油杆的选择与设计的最大泵挂深度、泵径、冲程和冲次有关。在满足抽油杆许用强度范围内，应尽量减轻抽油杆的重量。泵径与抽油杆规格匹配表参考表1。

表1 游梁式抽油机泵径、下泵深度与抽油杆规格的匹配表

4.3.2 螺杆泵

4.3.2.1 螺杆泵选泵原则

4.3.2.1.1 当产出液中煤粉含量不大于7%时，宜采用高转速螺杆泵；而当产出液中煤粉含量大于7%时，宜采用中、低转速螺杆泵。

4.3.2.1.2 在满足采液量的要求下，宜采用较低转速。在相同采液量下，宜优先选用单头螺杆泵。

4.3.2.1.3 根据泵挂深度等数据选择最佳沉没度。

4.3.2.1.4 螺杆泵定子下部应采用螺杆泵专用锚定装置，其距离螺杆泵定子小于10m。螺杆泵定子不应处于拐点位置，可处于井筒稳斜段，其斜率应不大于1°/10m。

4.3.2.1.5 螺杆泵下入深度较深或下入深度位于造斜点以下，宜配套相应的扶正装置和防脱装置。

4.3.2.1.6 地面驱动头应有防反转装置，且应具备方便安全的释放反扭矩功能。

4.3.2.2 抽油杆的选择

螺杆泵抽油杆可参考表2进行选择。

表2 螺杆泵抽油杆的选择

4.3.3 电潜泵

4.3.3.1 当产出液中煤粉含量小于等于0.02%，气液体积比小于等于0.06%时，可采用电潜泵。

4.3.3.2 当井斜小于等于15°而且产水量较高时，可采用电潜泵。

4.3.3.3 在泵吸入口处应安装气体分离装置，并使电潜泵保持在一定的沉没度下生产。

4.3.3.4 将电动机置于煤层射孔井段顶部以上，控制电机周围液流速度为0.3m/s以上，辅助电机散热。

4.3.3.5 电缆型号应根据井底温度、电机功率、电压和电流进行选择。

4.4 动力系统

在勘探评价阶段，地面动力系统可选择与抽油机相匹配的柴油发电机组，在井组排采时可使用电力供应，而在煤层气井连续产气后，可采用燃气发电机组。建议采用调速电机，以便于调整煤层气井工作制度和动液面控制。

4.5 生产油管

生产油管的选择可根据套管尺寸及井下泵的型号来确定。

4.6 柱塞

柱塞长度与防冲距表参考表3。

表3 柱塞长度与防冲距表

4.7 气锚

煤层气井排采是在气、液两相下进行的。在排采过程中，气体是影响生产的主要问题之一，会降低泵效和产量。安装气锚是在井下将水中的游离气体直接分离进油管环空的必要措施之一。

4.8 砂锚

砂锚的主要作用是在液体进泵前分离出地层砂，防止抽油泵磨损，延长泵的使用年限，减少卡泵事故。

4.9 气水分离器

气水分离器的主要功能是分离出地层水中所携带的游离气体和微量固体颗粒。

4.10 分气缸

分气缸主要用于缓冲套管压力对产气系统的影响，确保产气系统流动压力的稳定。

4.11 流量、压力采集系统

在煤层气井井口安装气、水压力表和气、水流量计，建议采用电子式，以实现数据自动采集和控制。在煤层气井中建议安装井下压力计、流量计和井下液面测量仪等装置来采集井底流压、动液面等数据，为实现远程监控和操作创造条件。

5 探砂面、捞砂及冲砂

5.1 探砂面

向煤层气井中下入油管或下井工具，当下至距煤层上界30m 时，下放速度应小于1.2m/min，以悬重下降10～20kN时认为遇砂面，连探2次。2000m以内的井深误差应小于0.3m。

5.2 捞砂与冲砂方式选择

为了减少煤层伤害，宜采用捞砂方式，但在特殊情况下可采用冲砂方式冲砂。

5.3 捞砂

捞砂分为油管捞砂和绳索捞砂两种方式。油管捞砂是利用油管传输捞砂泵下井，接触砂面后，通过上提下放油管，达到将套管内砂粒不断吸入泵下油管柱中，起出管柱从而将砂带出地面。绳索捞砂是利用钢丝绳下入捞砂泵，通过钢丝绳上提下放捞砂泵将井底沉砂吸入砂筒，将捞砂泵起出，将砂捞出。

5.3.1 油管捞砂步骤

5.3.1.1 为避免卡钻，捞砂前要通井。

5.3.1.2 捞砂泵下井前要检查底阀阀门灵活性、砂泵活塞完好性、凡尔密封性等。

5.3.1.3 捞砂管柱自下而上顺序为底阀、储砂管柱、捞砂泵、动力油管。将管柱下到井下，底阀接触砂面后，储砂油管的全部重量将施加到砂面上，此时的指重表悬重为动力油管的重量。

5.3.1.4 捞砂泵活塞处于上死点时，捞砂泵活塞开始下行，活塞下行过程中指重表悬重为动力油管的重量；捞砂泵活塞行至下死点后指重表悬重会稍有下降，此时开始上提动力油管至上死点，完成抽汲过程。

5.3.1.5 随着砂面的下降，下放动力油管，捞砂至井底或要求的砂面深度。

5.3.1.6 捞砂完成后，依次起出捞砂管柱。

5.3.2 绳索捞砂步骤

5.3.2.1 为避免卡钻，捞砂前要通井。

5.3.2.2 捞砂泵下井前要检查底阀阀门灵活性、砂泵活塞完好性、凡尔密封性等。

5.3.2.3 利用钢丝绳下入捞砂泵，通过钢丝绳上提下放捞砂泵将井底沉砂吸入砂筒，将捞砂泵起出井筒，完成一次捞砂作业。

5.3.2.4 反复捞砂，直至井底或要求砂面深度。

5.3.2.5 绳索捞砂时下放速度不宜过快，以防止钢丝绳在井下扭转。

5.3.2.6 每提捞2-3次之后，须检查一次绳帽、拉杆、活塞有否松动和损坏现象，防止发生掉落事故。

5.4 冲砂

5.4.1 冲砂管柱

冲砂管柱可直接采用探砂面管柱。管柱下端可接一笔尖或水动力涡轮钻具等有效冲砂工具。

5.4.2 冲砂步骤

5.4.2.1 冲砂尾管提至离砂面3m以上，开泵循环正常后均匀缓慢下放管柱冲砂，冲砂时排量应达到设计要求。

5.4.2.2 每次单根冲完必须充分循环，洗井时间不小于15min。

5.4.2.3 直径139.7mm以上的套管，可采用正反冲砂的方式，并配以大排量。改反冲砂前正洗井时间应不小于30min，再将管柱上提6～8m，反循环正常后方可下放。

5.4.2.4 井口、绞车、泵车等要根据泵压、出口排量来控制下放速度。

5.4.2.5 连续冲砂超过5个单根后，要洗井1周后方可继续下冲。当泵车发生故障须停泵处理时，应上提管柱至原始砂面10m以上，并反复活动。

5.4.2.6 提升设备发生故障时，必须保持正常循环。

5.4.2.7 冲砂施工中如发现地层严重漏失、冲砂液不能返回地面时，应立即停止冲砂，将管柱提至原始砂面以上并反复活动。此后可采用蜡球封堵、大排量联泵冲砂、泡沫冲砂等方式继续进行。

5.4.2.8 冲砂至井底或设计深度后，应保持大排量继续循环，当出口含砂量小于0.2%为冲砂合格。然后上提管柱20m以上，沉降4h后复探砂面，记录深度。

5.4.2.9 冲砂深度必须达到设计要求。

5.5 资料录取

5.5.1 探砂面资料

探砂面资料包括探砂面时间、方式、悬重、方入、砂面深度等。

5.5.2 冲砂资料

冲砂资料包括冲砂时间、冲砂井段、厚度、冲砂方式、冲砂液名称、性质、液量、泵压、排量；返出物描述、累计砂量；漏失量、喷吐量、停泵前的出口砂比；沉降时间、复探砂面深度。

6 下泵

6.1 技术要求

6.1.1 下井油管及井下工具螺纹必须清洁，连接前要涂匀密封脂，并检查有无弯曲、腐蚀、裂缝、孔隙和螺纹损坏，不合格油管不准入井。

6.1.2 油管外螺纹必须放在小滑车上或戴上护丝拉送。

6.1.3 用动力钳上油管螺纹。油管螺纹不准上斜，必须上满、旋紧，扭距符合规定。

6.1.4 油管下到设计井深的最后几根时，下放速度不得超过5m/min，防止因长度误差顿弯油管。

6.1.5 下入井内的大直径工具在通过射孔井段时，下放速度不得超过5m/min，防止卡钻和工具损坏。

6.1.6 油管未下到预定位置遇阻或上提受卡时，应及时分析井下情况，校对各项数据，查明原因并及时解决。

6.1.7 下井油管必须用油管规通过。

6.1.8 入井油管及工具必须反复丈量三次，累计复合误差应小于0.02/100m。

6.1.9 入井油管及工具的下入深度与设计深度误差应小于0.3/100m。

6.1.10 下泵管串完成后，清水反洗井至进出口液性一致，对管串正试压5MPa，10min压降小于0.3 MPa。

6.1.11 下入泵杆缓慢探泵底，加压小于2kN，复探两次无误后上提，调整防冲距0.5～0.6m。

6.1.12 试抽时应憋压3～5MPa，10min，保证压降小于0.3MPa。

6.2 资料录取

资料包括作业时间、施工单位、油管及井下工具数据(规格、钢级、壁厚、根数、完成深度等)、油杆及井下工具数据(规格、钢级、根数、完成深度等)、管串完成后试压情况、试抽憋压情况等。

7 洗井

7.1 技术要求

7.1.1 洗井液的相对密度、粘度、pH值和添加剂应符合施工设计要求。

7.1.2 洗井液储备量为井筒容积的两倍以上。

7.1.3 洗井开泵时应注意观察泵注压力变化，控制排量由小到大，同时注意观察出口返出液情况。洗井时建议排量控制在25～30m3/h。

7.1.4 洗井过程中，应随时观察并记录泵压、注入排量、出口排量及漏失量等数据。若遇泵压升高，应停泵，并及时分析原因，不得强行憋泵。

7.1.5 洗井过程中下入或上提管柱时，洗井液必须循环两周以上方可动管柱，并迅速连接好管柱，直到洗井至设计深度。

7.1.6 当进、出口洗井液相对密度一致且出口液体干净无杂质污物时，洗井结束。

7.1.7 洗井液不得漏入地层，以最大限度地减少对地层的污染和损害。

7.1.8 洗井施工中，提升动力设备要连续运转不得熄火。

7.1.9 出口管线连接应平直，末端用地锚固定。

7.1.10 严重漏失井要采取有效堵漏措施后再进行施工。

7.2 资料录取

洗井资料包括洗井时间、洗井方式、洗井液性质(名称、粘度、相对密度、切力、pH值、温度、添加剂及杂质含量等)、洗井参数(洗井时间、泵压、排量、注入排量、漏失量)、洗井液排出携带物(名称、形状及数量)等。

8 排采场地

8.1 井场要求

井场平整、清洁、不污染、无杂草，井场边缘距高压线及其它设施一般不少于50m，特殊情况时要采取防范措施。井场布局要考虑不同季节时的风向。井场周围必须有围栏。井场内要有排水池。

8.2 消防要求

消防器材齐全、性能良好。危险区要有明显标志牌，如高压危险牌、禁止烟火牌等。

9 采出水处理

9.1 煤层气井产出水处理后的水质要求

经处理后的煤层气井产出水应符合国家现行标准中的有关要求。

9.2 煤层气井采出水的处理方式

9.2.1 当采出水的水质达到外排要求且水量较少时，可在井场挖掘渗水池，采用自然地渗和蒸发处理方式。

9.2.2 当采出水的水质达到外排要求且水量较大时，可在井场挖掘渗水池，采用定期外运集中处理的方式。

9.2.3 当采出水的水质达不到外排要求时，应采用井口管道输送，在煤层气集中处理站进行处理的方式。

9.3 煤层气井采出水的使用

对于处理达标的采出水，可用于煤层气井生产用水或农业与工业用水。适用标准可参考GB 5084及GB/T 19923执行。

10 排采工作制度与管理

10.1 排采工作制度

煤层气井排采工作制度是指为适应煤层气井储层地质特征和满足生产需要时的产量和压力应遵循的关系。排采工作制度主要分为以下几种：

(1) 定产制度，煤层气井排液阶段和稳定产气阶段常用的工作制度；

(2) 定井口压力制度，在产气阶段为确保产气系统保持稳定的流动压力和多层合采时为减小顶部露出水面的煤层的产气喷射强度而采用的工作制度；

(3) 定井底压差制度，在多层排采时为标定单层的产气量而采用的工作制度。

10.2 排采原则

煤层气井排采要坚持缓慢降压、连续抽排、平稳调峰、快速检泵的原则，同时控制好套流压、液面和煤粉迁移，以达到稳产期长、采收率高的目标。

10.3 排采资料录取

煤层气井排采资料主要包括生产时间、套压、动液面、动液面日降、井底流压、煤粉含量、日产液量和日产气量等，每天将录取的排采资料记录到生产日报表中，表格格式见附录A。

在气、水产量突然变化、检泵、改变工作制度前后或停抽前后要填写备注事项。

10.4 排采资料分析

10.4.1 排采曲线

排采曲线是指煤层气井产气量、产水量和动液面随时间的变化曲线。在煤层气井生产过程中，要及时分析排采曲线的变化，跟踪排采动态，以便及时修正排采工作制度，使产能达到最佳状态，并预测未来产能的变化趋势。

10.4.2 示功图资料

示功图资料包括示功图、电流、载荷、抽油机型号、冲程、冲次等。如发现抽油机及井下泵工作异常，要及时进行诊断。

11 产出气水分析

11.1 气样分析

11.1.1 采样要求

气体样品多采用排水取气或球胆采气，每次采样不少于两个平行样，每个样品不少于500cm3，空气含量不超过10%。

11.1.2 分析要求

采样后要在48小时内进行分析。

11.1.3 气体分析项目

气体样品分析报告要包括样品编号、采样日期、采样地点、采样方法、气体组分(O2、N2、CH4、C2H6、C3H8、C4H10、CO2、H2S等)含量及相对密度等，表格见附录B。

11.2 水样分析

11.2.1 采样要求

采样瓶必须用水样清洗3次以上，每个样品不少于500mL，每次采样不少于两个平行样。

11.2.2 分析要求

采样后要在48小时内进行分析。

11.2.3 水样分析项目

煤层水样分析报告要包括样品编号、采样日期、采样地点、分析日期、温度、pH值、密度、和离子(Na+、Ca2+、Mg2+、K+、Cl-、SO42-、HCO-、CO32-、OH-等)含量等，表格见附录C。

附录 A

（规范性附录）

煤层气井生产日报表

表A 煤层气井生产日报表

区块：井号：

附录 B

（规范性附录）

煤层气井气体样品分析报告表

表B 煤层气井气体样品分析报告表

附录 C

（规范性附录）

煤层气井水样分析报告表

分析日期：年月日分析人：审核人：