第17卷第6期 2020年12月
皮相猎影CHINA COALBED METHANE
Vol. 17 No.6
December.2020
L嘍媒屬气水年并捞砂技术的啊究与裘用
朱焕玺
(新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队，新疆830009)
摘要：L型煤层气水平井在煤层气开发过程中应用越来越广泛，井内出砂清理问题日益突出。由于煤层气井长期排采导致井内地层亏空，冲砂会导致冲洗液进入储层。定向井和直井中除砂工 艺无法清理水平井井筒沉砂。针对L型煤层气水平井的特殊井型，改进捞砂管串组合，优化捞 砂技术，有效解决了水平井井筒除砂问题，形成了一套适应煤层气L型水平井的除砂的捞砂施 工工艺。
关键词：L型煤层气井水平井捞砂煤储层保护捞砂管串
Research and Application of Sand Bailing Technology in
L-type Coalbed Methane Horizontal Wells
ZHU Huanxi
(No. 156 Coalfield Exploration team,Xinjiang Coalfield Geological Bureau,Xinjiang830009)
Abstract ：L-type CBM horizontal well is widely used in CBM development,and the problem of sand production and cleaning is becoming increasingly prominent.Sand removal technology in directional well and vertical well can’t clean sand in horizontal wells.Aiming at the special well type of L-type CBM horizontal well,the sand bailing pipe string combination is improved and the sand bailing technology is optimized. The sand removal problem of horizontal well is effectively solved,and a set of sand bailing construction technology suitable for L-shaped horizontal well of coalbed methane is formed.
北汽c70gKeywords：L-type CBM well；sand bailing in horizontal wells；coal reservoir protection；bailing string
L型煤层气水平井在煤层气开发过程中运用越 来越广泛，随着煤层气开采的，煤层气井内出砂清 理问题日益突出，由于煤层气井长期排采导致井内 地层亏空，冲砂会导致冲洗液进人储层，导致储层 污染，且冲砂漏失大，连续冲砂施工难度大，采用 常规的清砂手段在煤层气水平井中难以奏效。水平井捞砂技术能够在保护储层的基础上，有效清理井 内沉砂，但现有的捞砂技术适用在直井和定向井 中，无法在水平井中无法使用，为了解决上述问 题，研究制定了L型煤层气井水平井相匹配的撈 砂技术，有效解决了L型煤层气水平井中的除砂 问题。
基金项目“十三五”国家科技重大专项项目“新疆准噶尔、三塘湖盆地中低阶煤层气资源与开发技术”课题3 “阜康东部砂沟煤层 气开发利用先导试验”（2016ZX05043^003)、新疆维吾尔自治区新軀煤田地质局三类科研项目“煤层气水平生产井除砂工艺技术研究”(2019-KY02)
作者简介朱焕玺，男，勘査技术与丁.程专业，现主要从事煤层气勘探开发工作
10中国煤层气第6期1 L 型煤层气井储层出砂的机理和危害
1.1煤储层的出砂机理 1.1.1地质原因(1) 新疆地区现在施工的L 型煤层气井储层 煤层多为厚度在20 ~40m 厚煤层及巨厚煤层，属
滨湖相-泥炭沼泽相沉积的细碎屑岩。煤体结构为
丽贝卡 布莱克
块煤，中间无夹矸或一至两层薄碳泥夹矸，煤层上
下盖层属于炭质泥岩和碳质泥质，地层结构稳定。
(2) 岩石类型特点
储层煤层为塑形岩石，变形能力强，地层裂缝
不随压力闭合，含砂能力弱，上下盖层以泥质胶接
为主，岩石较疏松，强度低，极易容易出砂。新疆
准南煤田煤层具有不均质性，煤层性质变化大，脆
性煤质和软煤均存在，割理、裂隙发育不均匀。
(3) 地层压力
原生地层压力有流体压力和原生地层共同承
担，随着压裂和排采的进行，储层流体被排出井
对羟基联苯
外，上覆压力转嫁给储层，导致储层压力增大，煤
文苑网层破碎，煤层出砂和煤粉严重。
1.1.2 工程原因
(1) 储层产水
煤储层钻井过程中，存在钻穿上下底板的情
况，煤层中存在炭泥质夹矸，当开始排采时，水中
溶解地层中旳胶接物质，地层胶接强度降低。
(2) 压裂施工
煤层气储层属于低压储层，开采的过程中，压
裂是增产改造的重要措施，压裂的过程中剧烈的压
力波动，造成煤层气储层煤体破碎，产生大量煤粉
随压裂液和压裂砂进人储层裂缝中。丨.型煤层气水
平井水平段压裂段数多，规模大，煤储层吐砂、吐
煤粉严重。
(3) 排采生产
煤层气排采的过程就是排水降压的过程，压裂
后放喷过快，压降剧烈，排采泵排水降压降幅过
快，储层裂隙中液体向井内流速快，携带煤粉和压
裂砂一起向井筒内运动，造成井筒内压裂砂和煤粉
堆积，堵塞排采通道。
1.2水平井沉砂的特点
L 型水平井由于井身特点的限制，煤粉和沉砂
多在80°以上水平段沉积，由于L 型煤层气水平井
水平段上翘3°〜5°，砂子和煤粉在重力及井筒内流体运动的情况下，逐步向80° ~ 90°之间运移, 并在水平井段井筒内下部成波浪型分布。1.3煤层气水平井出砂出煤粉的危害
煤层气水平井出砂出煤粉对水平井的生产产生
严重影响，轻则煤粉和砂子造成管式泵卡泵，影响 正常的生产T .作，增加检泵作业的次数，重则堵塞 井筒，堵塞下部水平段井筒气液通道，会堵塞井 筒，严重影响生产井排采生产，更甚者造成排采管 柱的砂埋，产生大量的修井费用。2 L 型煤层气水平井除砂实验及应用为了更好的解决煤层气水平井出砂给煤层气排 采生产带来的各种问题，在综合考虑各种因素的前 提下，我们进行了L 型煤层气水平井捞砂实验。2. 1水平井捞砂管柱结构组成煤层气水平井捞砂管柱组合主要由水平井捞砂 铲（带限位槽和强制复位装置）+沉砂管+捞砂 泵+动力油管组成，所有人井管柱接箍均打45°倒 角，防止挂卡（图1)。2. 2捞砂泵的工作原理由地面动力及连接装置将捞砂泵管柱下人井 内，在液柱压力的作用下，沉砂筒凡尔打开，液体 灌满整个沉砂筒。上冲程时，游动凡尔关闭，泵腔 容积增大，下凡尔打开，携砂液体进人沉砂管；下 冲程时，下凡尔关闭，泵腔容积减小，压力增大， 上凡尔打开，携砂液经过滤筛管沉降后液体被转移 至柱塞上部，当液面达到排液短节的出水孔时，携 砂液中的液体通过排液短节的出水孔返回到油套环 形空间，而砂粒则聚集在沉砂尾管内。上下冲程的 往复运动在砂dongfangtai
铲处形成一定的真空度，从排液孔返 出的液体，在油套环空液柱压力作用下，在砂铲底 部形成一定的回压，推动残留的砂粒向一起聚集， 对彻底清砂起到很大的作用。捞砂结束后，通过地 面动力起出，排出沉砂。2. 3煤层气水平井捞砂试验 2.3.1捞砂工具参数的选取捞砂对液体流速的要求较大，为了保证煤层气 水平井捞砂效率，现场使用了大泵径捞砂泵，增大 排量以提高砂体流动速度，提高携砂能力，泵径类 型：CB -TH -(|>83 x 3000mm 型砂泵柱塞直径小83, 砂泵行程3m ，二端连接螺纹27/8"TBG ；捞砂笔尖 采用的有限位槽的强制复位捞砂笔尖；捞砂动力油
第6期L型煤层气水平井捞砂技术的研究与应用11
1l y y y iw w n/Y i u u w w w w y U U m W W
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变径接头限位槽弹簧凡尔球阀座吸砂孔铲尖45°倒角斜面油管接箍油管本体
图2强制复位笔尖和倒角油管结构示意图
管采用4>73mni加厚倒角油管，所有井下管柱接箍 均打45°倒角。
强制复位笔尖主要由砂铲尖、变径接头、凡尔 球、凡尔球座、弹簧和油管短节组成（图2)。铲 尖中弹
簧选择主要依水平井砂铲在沉没度的液柱压 力为准，确保凡尔能正常的工作。凡尔球的限位是 对直井捞砂泵的主要改进，实现了凡尔球在水平方 向的运动轨迹，同时对凡尔球座采用可调节式，根 据某区块的砂粒大小、圆球度的情况，及时调整球 座，确保弹簧的伸缩空间。铲尖采用螺旋可转动 式，在作业的过程中，铲尖紧贴水平井段底部螺旋 钻进，剪切堆积在一起的砂粒，同时推动砂粒向一 起聚集，进一步提高工作效率和施工成功率。
2.3.2煤层气水平丼捞砂试验
(1)施工步骤。检查施工井工况，确保井内 无落物，套管无变形，井内液面高度高于设计捞砂 泵下人高度，如果井内液面高度不够，取同井台井 排采液，对待修井捞砂施工前进行补液。满足捞砂 施工条件后，按照捞砂设计要求，下人捞砂管柱，确保每一根井下管柱紧扣到位，保证井下管柱的密封；
如果下入捞砂管柱，未到达砂面位置遇阻，在 遇阻位置上下50m，反复上下活动管柱30min，能 够顺利下人，上下活动无挂卡，继续下人捞砂管 柱，如仍挂卡，起捞砂管柱，分析挂卡原因，针对 具体情况重新设计管柱结构，再次捞砂；
如果下人捞砂管柱后，沉砂量少，上部位置无 法有效捞砂，砂铲下入至捞砂泵可以有效工作的位 置开始捞砂，在遇阻位置捞砂操作3〇niin后，上下 活动无挂卡，继续进行捞砂作业。在捞砂施工中如 果遇阻，反复捞砂20min以上，捞砂干净后继续下放捞砂管柱，捞砂至人工井底。
捞砂至射孔段位置上部l〇m处，反复上下活 动管柱，确保射孔段无挂卡，上部沉砂清理干净后 再进行射孔段捞砂，射孔段捞砂如果不存在挂卡现 象，按照正常步骤捞砂，如果射孔段捞砂遇阻，进 行捞砂操作lOmin后无明显变化，起出捞砂管柱，探明井底情况，满足捞砂要求，再次重新设计下入 捞砂管柱组合。
(2)实验效果。本次捞砂实验，实验捞砂井 次4次，其中1口井捞砂3次，捞砂井段超过 100m，捞出砂量4.2m3，捞砂至人工井底，其他3 口井各自捞砂1次，均1次捞砂成功，捞砂至人工井底。
3煤层气水平井捞砂技术的推广于应用
2020年10月7日，利用煤层气水平井捞砂技 术进行水平井捞砂施工5井次，捞砂成功率100%，累积增加煤层气产量2.38 x l06m3，平均 单井增产47.69 x l04m3。在新疆地区L型煤层气 水平井除砂施工中，水平井捞砂工艺施工简单，施 工成本低，已经推广捞砂施工10余井次，均成功 解决了井内沉砂问题，捞砂施工工艺安全可靠。
参考文献
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用[_!]•钻采工艺，2010, 33 (1): 63 -67.
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石油化工，2009, (12): 118-119.
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中国石油与化工标准质量，2013, 3 (2) :169.
(责任编辑黄岚
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