论文部分内容阅读
[摘 要]在科学技术不断发展的背景下，煤层气井开采业逐渐朝着智能化的方向发展。“双环三控法”在煤层气井智能排采中的应用，能够提高煤层气井开采的效率，保证煤气开采质量，有利于提升企业的经济效益。基于此，文章主要对“双环三控法”进行了简单的分析，并对其在煤层气井智能排采中的应用进行了探讨，希望能够为企业的智能化开采提供技术保障。
[关键词]煤层气井；智能排采；双环三控法；应用
中图分类号：S348 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0355-01
引言
在社会不断发展过程中，能源紧缺是制约国民经济稳定发展的关键因素。煤层气作为非常规天然气，其开采能够为社会提供生活所需的能源，同时，也可以产生巨大的经济效益。为了满足社会经济发展所需的能源，石化行业加大了能源开采力度。但是，在煤层气排采过程中，依靠人工调节，容易出现气井控制不及时，造成应力闭合、煤粉堵塞、地层气锁等伤害，从而影响气井产量。对“双环三控法”在煤层气井智能排采中的应用进行研究，能够有效解决人工调控问题，提高气井产量。
1 双环三控法的提出背景
由于煤层气自身特点决定了开采过程就是一个排水、降压的过程，其核心是井底流压、解吸压力、地层压力三者的匹配。在产水、产气初期如果排采控制不当，容易造成应力闭合、煤粉堵塞、地层气锁等伤害，很容易造成采气井奄奄一息甚至报废。因此，要实现煤层气井的“控制准确、稳定生产、长期开发”需要根据单井的地质特征和所处的排采阶段制定相应的排采方案，及时调整各项排采控制参数，稳定动液面及气水的产出量，最大限度地保护煤储层、释放单井产能。煤层气井智能排采控制方法在煤层气开采中的应用，是针对单井降液、解吸、控压、产气等不同的排采阶段，建立基于“双环三控法”的变频控制原理、针对不同的单井制订不同的控制度，在不同的工作制度下自动调整关键技术参数，控制单井气、水的产出，达到了煤层气井的精细化控制和智能化排采，节约了劳动力成本，提高了排采效率。
2 煤层气井采气系统分析
煤层气井采气系统主要包括：采气树、排采设备、采气管线、变送器、流量计、高精度V型电动球阀、单流阀、接近开关、井下压力计、间歇式水表计量装置。其采气系统工艺如图1所示：
3 “双环三控法”智能排采控制策略
由于煤层气本身是一个排水降压的过程，排采过程中要保持井底流压的逐渐降低，避免出现大起大落，产气初期放压速度要慢，产量上升阶段，根据地层供气能力决定放压速度。针对此状况，专家提出了“双环三控”的智能排采控制策略：“双环”指流压、套压双闭环控制；“三控”即控降液、控流压和控套压等3种控制方式。
3.1 控降液排采
煤层气井解吸前，处于纯排水降液阶段，此阶段采用控降液排采模式，即控制日降液面的速率。根据不同区块的地质条件，一般将控制器的控制参数设置为日降液面速率为3-15m，折算成井底流压参考值为0.03-0.15MPa。此阶段控制器不断地检测井下压力计的流压值，并将检测到的流压实际值与设定值不断比较，形成闭环反馈，不断地调整抽油机的冲次，以满足日降液条件。
3.2 控流压排采
煤层气井解吸后，需要稳定井底流压，尽量多采出水，扩大解吸面积，此阶段采用控流压排采为主。首先，检测到解吸后（套压大于0.1MPa），在控制器中设置固定井底流压值，与实际流压值形成闭环反馈，时刻调整抽油机冲次，维持流压实际值与设定值之间差值在0.01MPa范围内的动态平衡。此阶段稳定运行3-5d后，按照不同区块的地质条件，设定不同的降流压曲线运行直至达到放气条件。
3.3 控套压排采
当套压值达到放气条件（0.5-1.5MPa，视不同排采区块而定），直到产气井套壓和系统管压持平，此阶段主要是以控套压排采为主。控套压排采有两种控制方式：定气量排采，控制电动V型球阀维持在固定的开度，以达到恒定的气量产出；控制套压维持在一定的区间内，按照固定的气量上涨幅度和套压波动趋势（0.01-0.1MPa/d，视不同排采区块而定）控制电动V型球阀动作，当套压值下降到设定最低阀值（一般为管压值）时，此后阶段维持在该阀值下排采，该过程一直持续到产气衰竭。
3.4 “双环三控法”在煤气井智能排采中的应用实例
以某石化煤层气排采为例，运用“双环三控法”可得到如下的井下泵后控降液应用效果。
煤层气井解吸后，此阶段流压的下降速度要比解吸前流压的下降速度缓慢，此时要依靠降低排采井的排采制度，稳定井底流压，尽量多采出水，扩大解吸面积。该智能排采控制系统的实施避免了人工操作存在的问题，降低了员工劳动强度，节约了劳动力成本。用计算机替代生产中各种危险和耗费大量人力物力的环节，提高了安全生产系数。在此控制系统下煤层气井的排采符合“长期、缓慢、连续、渐变”的排采模式，降低了煤层气井排采成本，提高了排采效率和精细排采程度，使煤层气的勘探开发进人了安全化生产、智能化排采、精细化管理阶段。该控制策略和控制系统在煤层气勘探开发领域具有很好的推广应用价值。
结束语
综上所述，在煤层气开采过程中，人工调控手段在煤层气井排采中的应用已经无法满足时代需求，利用“双环三控法”能够提高煤层气井的排采效果，降低能源开采成本。因此，在煤层气开采过程中，相关技术人员应该加大“双环三控法”在煤层气井排采中的应用力度，为能源开采事业的发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 周金成.煤层气井产气机理及排采控压控粉研究[J].科学技术创新，2017，（26）：105-106.
[2] 王维旭，王希友，蒋佩，贺满江，李君军，彭丽莎.蜀南地区煤层气智能精细化排采技术及管控模式[J].天然气勘探与开发，2017，40（01）：83-87.
[3] 陈秀萍，梅永贵，陈勇智，郭简，刘国伟，连小华，樊梅荣.“双环三控法”在煤层气井智能排采中的应用[J].天然气工业，2015，35（12）：48-52.
[关键词]煤层气井；智能排采；双环三控法；应用
中图分类号：S348 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0355-01
引言
在社会不断发展过程中，能源紧缺是制约国民经济稳定发展的关键因素。煤层气作为非常规天然气，其开采能够为社会提供生活所需的能源，同时，也可以产生巨大的经济效益。为了满足社会经济发展所需的能源，石化行业加大了能源开采力度。但是，在煤层气排采过程中，依靠人工调节，容易出现气井控制不及时，造成应力闭合、煤粉堵塞、地层气锁等伤害，从而影响气井产量。对“双环三控法”在煤层气井智能排采中的应用进行研究，能够有效解决人工调控问题，提高气井产量。
1 双环三控法的提出背景
由于煤层气自身特点决定了开采过程就是一个排水、降压的过程，其核心是井底流压、解吸压力、地层压力三者的匹配。在产水、产气初期如果排采控制不当，容易造成应力闭合、煤粉堵塞、地层气锁等伤害，很容易造成采气井奄奄一息甚至报废。因此，要实现煤层气井的“控制准确、稳定生产、长期开发”需要根据单井的地质特征和所处的排采阶段制定相应的排采方案，及时调整各项排采控制参数，稳定动液面及气水的产出量，最大限度地保护煤储层、释放单井产能。煤层气井智能排采控制方法在煤层气开采中的应用，是针对单井降液、解吸、控压、产气等不同的排采阶段，建立基于“双环三控法”的变频控制原理、针对不同的单井制订不同的控制度，在不同的工作制度下自动调整关键技术参数，控制单井气、水的产出，达到了煤层气井的精细化控制和智能化排采，节约了劳动力成本，提高了排采效率。
2 煤层气井采气系统分析
煤层气井采气系统主要包括：采气树、排采设备、采气管线、变送器、流量计、高精度V型电动球阀、单流阀、接近开关、井下压力计、间歇式水表计量装置。其采气系统工艺如图1所示：
3 “双环三控法”智能排采控制策略
由于煤层气本身是一个排水降压的过程，排采过程中要保持井底流压的逐渐降低，避免出现大起大落，产气初期放压速度要慢，产量上升阶段，根据地层供气能力决定放压速度。针对此状况，专家提出了“双环三控”的智能排采控制策略：“双环”指流压、套压双闭环控制；“三控”即控降液、控流压和控套压等3种控制方式。
3.1 控降液排采
煤层气井解吸前，处于纯排水降液阶段，此阶段采用控降液排采模式，即控制日降液面的速率。根据不同区块的地质条件，一般将控制器的控制参数设置为日降液面速率为3-15m，折算成井底流压参考值为0.03-0.15MPa。此阶段控制器不断地检测井下压力计的流压值，并将检测到的流压实际值与设定值不断比较，形成闭环反馈，不断地调整抽油机的冲次，以满足日降液条件。
3.2 控流压排采
煤层气井解吸后，需要稳定井底流压，尽量多采出水，扩大解吸面积，此阶段采用控流压排采为主。首先，检测到解吸后（套压大于0.1MPa），在控制器中设置固定井底流压值，与实际流压值形成闭环反馈，时刻调整抽油机冲次，维持流压实际值与设定值之间差值在0.01MPa范围内的动态平衡。此阶段稳定运行3-5d后，按照不同区块的地质条件，设定不同的降流压曲线运行直至达到放气条件。
3.3 控套压排采
当套压值达到放气条件（0.5-1.5MPa，视不同排采区块而定），直到产气井套壓和系统管压持平，此阶段主要是以控套压排采为主。控套压排采有两种控制方式：定气量排采，控制电动V型球阀维持在固定的开度，以达到恒定的气量产出；控制套压维持在一定的区间内，按照固定的气量上涨幅度和套压波动趋势（0.01-0.1MPa/d，视不同排采区块而定）控制电动V型球阀动作，当套压值下降到设定最低阀值（一般为管压值）时，此后阶段维持在该阀值下排采，该过程一直持续到产气衰竭。
3.4 “双环三控法”在煤气井智能排采中的应用实例
以某石化煤层气排采为例，运用“双环三控法”可得到如下的井下泵后控降液应用效果。
煤层气井解吸后，此阶段流压的下降速度要比解吸前流压的下降速度缓慢，此时要依靠降低排采井的排采制度，稳定井底流压，尽量多采出水，扩大解吸面积。该智能排采控制系统的实施避免了人工操作存在的问题，降低了员工劳动强度，节约了劳动力成本。用计算机替代生产中各种危险和耗费大量人力物力的环节，提高了安全生产系数。在此控制系统下煤层气井的排采符合“长期、缓慢、连续、渐变”的排采模式，降低了煤层气井排采成本，提高了排采效率和精细排采程度，使煤层气的勘探开发进人了安全化生产、智能化排采、精细化管理阶段。该控制策略和控制系统在煤层气勘探开发领域具有很好的推广应用价值。
结束语
综上所述，在煤层气开采过程中，人工调控手段在煤层气井排采中的应用已经无法满足时代需求，利用“双环三控法”能够提高煤层气井的排采效果，降低能源开采成本。因此，在煤层气开采过程中，相关技术人员应该加大“双环三控法”在煤层气井排采中的应用力度，为能源开采事业的发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 周金成.煤层气井产气机理及排采控压控粉研究[J].科学技术创新，2017，（26）：105-106.
[2] 王维旭，王希友，蒋佩，贺满江，李君军，彭丽莎.蜀南地区煤层气智能精细化排采技术及管控模式[J].天然气勘探与开发，2017，40（01）：83-87.
[3] 陈秀萍，梅永贵，陈勇智，郭简，刘国伟，连小华，樊梅荣.“双环三控法”在煤层气井智能排采中的应用[J].天然气工业，2015，35（12）：48-52.