摘要：为了从根本上解决早期裸眼多分支水平井裸眼段井眼易垮塌、易堵塞、无法疏通作业、无法增产改造等问题,提出了可控水平井设计理念,通过全通径二开井身结构、免钻塞半程固井、稳定井壁低伤害钻井液体系、钻井方式以及完井工艺的优化完善,实现了"井眼可控、利于改造、快速高效、广泛适应"的设计目标,同时,该类井水平段无论上倾还是下倾均可下入无杆泵实现工程井直接排采,无须打排采洞穴井,大幅度节省了钻井投资,同时有利于实现水平井井组工厂化高效开发。华北油田煤层气矿区推广试验70余口,钻井成功率100%,其中套管分段压裂改造钻井和压裂总成本较裸眼多分支井降低45%,产量是裸眼多分支井的1. 89倍,整体实现了煤层气低成本高效开发的目标。

摘要：悬浮颗粒多孔介质微观运移模拟正逐渐成为颗粒堵塞机理研究和地层伤害评价的一种快速而有效的研究方法,基于颗粒离散元方法建立了一种悬浮颗粒在多孔介质中运移的微观孔隙模拟方法。通过拟合宏观力学参数生成了Antler天然砂岩骨架颗粒模型,建立了骨架颗粒流体耦合孔隙网络模拟方法,通过达西线性流验证了骨架颗粒流体耦合模型的正确性。之后在分析悬浮颗粒受力基础上,建立了耦合的悬浮颗粒侵入模型,模型考虑了侵入颗粒与流体、侵入颗粒与骨架颗粒的相互作用。模拟结果表明,在发生贯穿性堵塞时粒径小的悬浮颗粒造成更大地层伤害,初始孔隙度大的岩芯的渗透率降低幅度较大,因此在防止地层伤害注水方案设计时要针对具体地层的孔隙度和渗透率情况严格控制悬浮颗粒的粒径和浓度。

摘要：煤层气井在环境温度较低的条件生产时,由于节流效应使产出的水出现结冰的现象,引起煤层气井不能正常作业。根据煤层气井口的制冷量,从井口引出一定量的煤层甲烷气,用井口附近燃气炉产生的烟气给井口保温,可以防止井口结冰。依据制冷量,合理地布置井口保温管道,经对井口传热量和散热量进行计算,得到煤层甲烷气的燃烧量;同时设计出结构简单、成本低、易于使用的燃气炉,并给出结构设计参数。

摘要：针对鄂尔多斯临兴神府区块低温储层开展压裂液优化研究,通过大量岩心实验和测井数据认识区块储层特性,开展破胶剂体系优化实验,利用低温催化剂实现低温下快速破胶,从而实现快速返排,减少压裂液与地层的接触时间。同时,利用30~80℃高活性生物酶破胶剂,高效降低破胶液残渣含量,实现残胶的彻底清理,从而保证裂缝的导流能力。各种破胶剂加量的设计考虑压裂液注入对地层温度的影响,进行阶梯化设计,实现较短时间破胶。针对储层物性特征对稠化剂、黏土稳定剂和助排剂等进行优化,得到一套经济有效的压裂液体系。该体系在本区块30多口生产井约100层应用,统计现场测试基液黏度为18~27 mPa·s,交联时间35~55 s。压裂施工结束关井1 h后,开井放喷,返排液黏度均低于5 mPa·s,已完全破胶。初期产量和累计产量均明显好于采用压裂液体系未经过针对性设计的单一氧化性破胶剂,且多口井实现高产,证明优化后的压裂液体系在该区块具有非常好的适用性。

摘要：有杆泵排采设备悬点动载荷是正确设计和选择抽油机和抽油杆以及确定电动机功率的重要影响因素。在分析杆柱和液柱受力状态的基础上,建立了惯性载荷的数学模型,基于弹性体振动理论,建立了振动载荷的计算模型,并给出悬点动载荷的计算方法和变化规律。结果表明,煤层气井悬点载荷的计算需同时考虑惯性载荷和振动载荷,且开采初期,动载荷所占比重较大;随着开采的进行,动载荷所占比重迅速减小,稳定生产时,影响已较小;杆管总变形量明显小于油田,且动变形量相对较小。该算法首次较为精确地计算出煤层气井有杆排采系统的悬点载荷并给出示功图,为有杆排采的设计计算提供了依据。

摘要：通过对煤层气多分支水平井井身结构、完井工艺、井壁稳定与污染解除、钻进方式方面进行优化设计,提出了新型鱼骨状可控水平井钻完井工艺及配套技术;成功在现场试验应用9口井全部下入套管或筛管完井,从根本上解决了裸眼多分支水平井裸眼段易垮塌、易堵塞、无法疏通作业、无法增产改造等问题;前进式钻进方式利于钻井期间主支重入及完井管串的下入,通过钻井参数优化及钻井液体系降低分支夹壁墙垮塌风险;而二开井身结构实现全井井眼通径,利于后期维护、作业;通过稳定井壁可降解钻井液体系与氮气气举洗井、分段改造等工艺的配合,有效解决井壁稳定与储层污染的矛盾。

摘要：煤层气井网优化设计与部署是煤层气开发方案编制的关键部分,合理的井网部署不仅可以优化煤层气产量,还可降低煤层气开发成本,提高经济效益。针对这一问题,以鄂尔多斯盆地大宁区块为研究对象,系统分析了研究区煤层条件及煤储层特征,确定了煤层气开发适用的井型和井网方位。结果显示:大宁区块山西组5号煤层具有厚度大,结构简单,含气量高,渗透率低等特点,煤层顶底板封隔性好,资源潜力巨大。煤层气开发井型应以定向井为主,水平井为辅,配合相应的井网进行规模开发,井网方位为NE66°;利用煤层气产能数值模拟软件COMET3,对大宁区块当前采用的井网样式和井排距进行产能预测,模拟评价了不同井网样式和不同井排距开放方案下的产能。数值模拟结果表明:当前大宁区块煤层气开发所采用的井网样式和井排距,在排采3086 d后,煤层气采收率仅为19.03%,煤层气资源动用程度低。在井排距为300 m×80 m和400 m×100 m(即井排距比为4∶1)时五点式井网的单井累计产气量最大,在井排距为300 m×100 m和360 m×120 m(即井排距比为3∶1)时矩形井网单井累计产气量最大,据此认为大宁区块在设置4∶1的井排距比时应选用五点式井网,设置3∶1的井排距比时应选用矩形井网,井网样式和井排距经过优选后,煤层气采收率分别达44.18%和36.85%,煤层气资源动用程度大幅度提高。

摘要：为快速准确地预测煤层气井生产动态,结合物质平衡方程、产能方程及气水相渗曲线,建立了煤层气井全过程生产动态解析模型,并将所建模型预测结果与数值模拟预测结果进行对比,在此基础上,分析了煤层气井产能的影响因素。研究结果表明:(1)应用所建立的解析模型与数值模拟软件Eclipse预测的煤层气井产气量平均误差仅为3.3%,验证了所建解析模型的可靠性,能满足工程应用的要求;(2)相比于高渗煤层,提升低渗煤层的渗透率,煤层气井的增产效果更显著;(3)煤层原始含水饱和度越低、煤层厚度越小,煤层气井产气高峰出现得越早,而渗透率和临界解吸压力对煤层气井产气高峰出现的时间早晚几乎没有影响;(4)煤层厚度越大、渗透率越高、临界解吸压力越高,产气量峰值越高;(5)原始含水饱和度、煤层厚度及临界解吸压力与煤层气井累计产气量呈近线性关系,累计产气量随临界解吸压力和煤层厚度的增大而增大,随原始含水饱和度的增大而减小。

摘要：传统的煤层气井口环形钢板套管头存在结构不合理,悬挂强度低,经不起井口作业反复撞击,安装时间长,悬挂质量不易保证,只能起悬挂套管作用,不具备油井后续处理功能等问题。为此,研究设计了新型煤层气井口套管头。对新型套管头的关键部位进行设计计算和受力分析,用Pro/E软件建立套管头实体模型,并保存为IGES文件格式,形成相应的三维有限元模型。用ANSYS软件对套管头结构进行有限元分析,结果表明,设计结构满足刚度和强度要求。

摘要：在煤层气脱水装置中,三甘醇重沸器温度是一个关键控制参数。针对三甘醇重沸器加热炉燃料气供气管路,设计了一种温度自动控制系统,该系统包括温度变送器、电磁阀、继电器、上位机、采集卡件、控制线路等;改进了原来由仪表风控制阀门启闭对温度控制的不准确性。本文对实验装置的搭建和上位机硬件电路做了详细说明。该装置具有实时监测、调节准确等优点,经过测试该系统具有良好的稳定性和控制精确度,抗干扰能力强。