煤层气井排水采气技术调研报告课件

煤层气井排水采气技术调研报告北京雅丹石油技术开发有限公司报告人：岳晶晶煤层气井排水采气技术调研报告北京雅丹石油技术开发有限公司报告1目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采设备研究

第三章煤层气井排采设备分析

第四章煤层气井排水采气方式优化设计目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采21.1煤层气的概念

煤层气又称煤层甲烷气，煤炭工业称之为煤层瓦斯，是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规的天然气。这种天然气大部分（70%-90%）以吸附状态赋存在煤岩基质中，少量成游离状态存在于煤的割理和其它孔隙、裂隙中，还有少许溶解在煤层水中。煤的吸附性导致煤层气成藏机制和开发技术与常规天然气截然不同。第一章：煤层气井生产特征1.1煤层气的概念煤层气又称煤层甲烷气，煤炭工业31.2煤层气井的采气机理煤层气井的生产是通过抽排煤储层中的承压水，使得煤层压力降至煤的解吸压力以下，吸附态的甲烷解吸为大量游离态甲烷，并通过扩散和流动两种不同的机制运移到井筒。第一章：煤层气井生产特征从煤表面解吸通过煤基质和微孔隙扩散通过割理系统的达西流动1.2煤层气井的采气机理煤层气井的生产是通过41.2煤层气井的采气机理煤层气井采气前,井中液面高度为地下水头高度,此时井筒与储层之间不存在压力差,地下水系统基本平衡,属于稳定流态；当煤层气井开始排采后,井筒中液面下降,井筒与煤储层之间形成压力差,地下水从压力高的地方流向压力低的地方,地下水就源源不断地流向井筒中,使得煤储层中的压力不断下降,并逐渐向远方扩展,最终在以井筒为中心的煤储层段形成一个地下水头压降漏斗,随着抽水的延续该压降漏斗不断扩大和加深；当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能进一步降低，解吸停止,煤层气井采气也就终止。第一章：煤层气井生产特征1.2煤层气井的采气机理煤层气井采气前,井中液面高度为地下51.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程根据煤层气储层流体的地下流动，可将煤层气的产出过程分为三个阶段：

第一阶段：单相流阶段。随着井筒附近地层压力降低，首先只有水产出，因为压力降低较小，煤层气尚未开始解吸，井筒附近只有单相流动。

第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第一章61.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第二阶段：非饱和的单相流阶段。当煤储层压力进一步下降，有一定数量的煤层气从煤基质块微孔隙表面解吸，开始形成气泡，阻碍水的流动，水的相对渗透率下降，但气体不能流动。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第一章71.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程

第三阶段：气、水两相流阶段。随着煤储层压力进一步降低，有更多的煤层气解吸出来，并扩散到煤中裂隙系统中。此时，水中含气已经达到饱和，气泡互相连接，形成连续流动，气的相对渗透率大于零。随着储层压力下降和水饱和度降低，水的相对渗透率不断减小，气的相对渗透率逐渐增大，气产量也随之增加。在这一阶段，在煤中裂隙系统中形成气、水两相达西流动。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第一章81.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段煤层气井的生产排采是一个长时间排水降压采气过程，煤层气单井生产年限一般为15~20年。从煤层气井生产过程中气、水产量的变化特征可把生产分为三个阶段：第一章：煤层气井生产特征早期排水降压阶段：主要产水，随着压力降到临界解吸压力以下，气体开始解吸，并从井口产出。这一阶段所需的时间取决于井点所处的构造位置、储层特征、地层含水性、排水速度等因素，持续时间可能是几天或数月。1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段第一章91.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段

中期稳定生产阶段：随着排水的继续，产气量逐渐上升并趋于稳定，出现高峰产气，产水量则逐渐下降。该阶段持续时间的长短取决于煤层气资源丰度（主要由煤层厚度和含气量控制），以及储层的渗透性。

第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段第一章101.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段后期气产量下降阶段：当大量气体已经采出，煤基质中解吸的气体开始逐渐减少，尽管排水作业仍在继续，产气量下降，产出少量或微量水。该阶段延长的时间较长，可以在10年以上。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段第一章111.4煤层气井产量的影响因素

与煤层气开采有关的因素很多,主要有：地质因素：煤层厚度、含气量、煤的种类、煤的沉积方式和分布方式、煤层压力和解吸压力等；完井方式：不同地质条件下的煤层气井完井方式不同；渗透性能：渗透率是决定煤层气单井产量的关键因素之一；开采方式：主要是排采设备的选择。第一章：煤层气井生产特征1.4煤层气井产量的影响因素与煤层气开采有关的因素很多121.5影响煤层气井排采效果的主要因素非连续性排采的影响:煤层气井的排采生产应连续进行,使液面与地层压力持续平稳的下降。如果因关井、卡泵、修井等造成排采终止,给排采效果带来的影响表现在:(1)地层压力回升,使甲烷在煤层中被重新吸附；(2)裂隙容易被水再次充填，阻碍气流；(3)回压造成压力波及的距离受限,降压漏斗难以有效扩展，恢复排采后需要很长时间排水,气产量才能上升到停排前的状态。井底流压的影响：井底流压是反映产气量渗流压力特征的参数,制定合理的排采制度和进行精细的排采控制应该以井底流压为依据。较低的井底流压,有利于增加气的解吸速度和解吸气体量。第一章：煤层气井生产特征1.5影响煤层气井排采效果的主要因素非连续性排采的影响:煤131.5影响煤层气井排采效果的主要因素排采强度的影响：煤层气排采需要平稳逐级降压,抽排强度过大带来的影响有:(1)易引起煤层激动，使裂隙产生堵塞效应,降低渗透率；(2)降压漏斗得不到充分的扩展,只有井筒附近很小范围内的煤层得到了有效降压和少部分煤层气解吸出来，气井的供气源将受到了严重的限制。(3)对于常规压裂的直井在排采初期如果在裂缝尚未完全闭合时,排采强度过大,导致井底压差过大引起支撑砂子的流动,使压裂砂返吐,影响压裂效果；(4)煤粉等颗粒的产出也可能堵塞孔眼,同时出砂、煤屑及其它磨蚀性颗粒也会影响泵效,并对泵造成频繁的故障,使作业次数和费用增加。我国大多数煤层属于低含水煤层,因此抽排速度一定要按照煤层的产水潜能,进行合理排水。第一章：煤层气井生产特征1.5影响煤层气井排采效果的主要因素排采强度的影响：煤层气141.6我国煤层气资源的主要特点

煤层气是常规天然气的接替能源之一，开发和利用我国丰富的煤层气资源将对我国的能源储备起到至关重要的作用。

①资源量丰富，但在分布上既分散又集中；中国陆上埋深2000m以浅的煤层气资源量广泛分布在不同的含煤盆地中，其中具有优势开发潜力的资源又相对集中在华北地区的中东部(62%)，该区既是常规气的发育盲区，又是洁净能源的消费旺区②储层不均一性强烈，华北地区相对优越；第一章：煤层气井生产特征1.6我国煤层气资源的主要特点151.6我国煤层气资源的主要特点③高阶煤和低阶煤占主导，高阶煤可产气；中国勘探实践表明，为美国理论所否定的高阶煤区恰恰是目前最活跃的勘探区，并取得了产气突破。低阶煤煤层气资源在中国占的比例最大，但按现有的理论和技术，其开发难度也大。④煤体结构破坏严重，低渗、低压、低饱和现象突出；

低渗、低压、低饱和是中国煤层气藏的又一个较为显著的特征，为煤层气资源的开发带来了很大的难度。第一章：煤层气井生产特征1.6我国煤层气资源的主要特点③高阶煤和低阶煤占16目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采设备研究第三章煤层气井排采技术分析

第四章煤层气井排水采气方式优化设计目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采172.1国外研究现状当今世界各国在煤层气开发领域，无论是从开发规模，还是从技术水平等方面来看，美国一直处于领先地位。目前为止，美国已经形成部分煤层气专用开采设备及工艺技术。如：美国常用的煤层气排采设备虽然仍以有杆设备为主，有杆泵适应性强，操作简单，性能可靠，几乎不需保养，经改造和研制后，其工作深度和排量能较好的适应煤层气井的要求，但对整机设计和选型上，提出了新的方法，在以圣胡安和黑勇士盆地为主的各煤田取得了良好的经济效益。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.1国外研究现状当今世界各国在煤层气开发领域182.1国外研究现状1986年，美国又开始使用螺杆泵排水采气实验，不断地改进螺杆泵系统，使其发展到适合煤层气井排水所需的排量和扬程，同时可以很好地适应井液中细煤粉及气液混合体，加上投资成本和运行成本低等特点，使该设备在特殊开采要求的煤层气井中得到推广。从80年代后期，美国根据一些煤层气井的排水量大、排量变化范围较大的特点和有杆排采设备在斜井、水平井方面应用受限的现状，开始广泛使用潜油电泵，随后依据煤层气排采用的潜油电泵一般都是小排量离心泵，要求对游离气的适应性高的特点并不断地改进潜油电泵系统，提高潜油电泵应用的可靠性、适应性和经济性。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.1国外研究现状1986年，美国又开始使用螺杆泵排水采气192.1国外研究现状

目前，国内外煤层气排水开采的方法主要有有杆泵法、电潜泵法、螺杆泵法、气举法、水力喷射泵法、泡沫法、优选管柱法等。关于排采设备选型方面的问题，目前国外普遍采用的方法是在生产工作制度中，选择多种排采方式。例如：低产水量或后期产水较少的煤层气井选用工作制度便于调整、液面比较好控制的变速调控抽油机、数控抽油机等。产水量大供液能力强的井，前期考虑以排水为主，选择大泵来加强排水降压，通常采用螺杆泵、大直径管式泵。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.1国外研究现状目前，国内外煤层气排水开采的202.2国内研究现状

我国煤层气的地面开发始于20世纪80年代末，经过近二十年的发展，在煤层气基础理论研究、煤层气勘探开发技术等方面取得了突破性进展。但是目前对适合我国煤层地质条件的排采生产理论和排采技术设备的研究开展较少，尚没有形成可用的成果，不能满足煤层气开采实际的需要；同时，盲目采用国外传统的煤层气开发技术，应用效果不够理想。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.2国内研究现状我国煤层气的地面开发始于20世纪80年代212.2国内研究现状

目前我国钻煤层气井2600多口，投入排采1000多口，以中石油、中联煤和地方矿业公司为主，大多使用的是开采常规油气时常用的抽油机、管、杆和泵设备。据统计目前各煤层气井所选用的有杆排采设备，其型号都普遍大于实际所需要的型号，存在严重的投资大、设备不配套、抽空、检泵周期短等诸多问题，严重影响了煤层气井的正常排采，直接降低了煤层气的投资效益，成为了煤层气商业化、规模开发的瓶颈。螺杆泵正在推广使用中；电潜泵还处于探索阶段，气举法还未得到应用。

第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.2国内研究现状目前我国钻煤层气井2600多口，投入排采222.2国内研究现状

综上所述，我国各煤田排采设备的选型不能按照煤层气开采的实际需要，选择合适类型和具体型号的排采设备，使得开采效益和设备的适应性、可靠性下降。可见，开展煤层气排采设备选型的基础研究，研究适合我国煤层气自身开采实际的排采设备选型方法，指导排采设备进行系统而科学地选型，对提升煤层气的开采效益，解决煤层气开采中的关键技术问题，实现我国煤层气的商业化开采十分必要。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.2国内研究现状综上所述，我国各煤23目录第一章煤层气井生产特征

第二章国内外煤层气井排采设备研究第三章煤层气井排采设备分析第四章煤层气井排水采气方式优化设计目录第一章煤层气井生产特征

第二章国内外煤层气井排243.1煤层气排采设备的选择

煤层气排采设备及其合理选型是保障煤层气井连续稳定排采的重要因素。因此所用的排采设备必须成熟可靠、持久耐用、节能低耗、易于维修，还要有较大范围的排液能力和控制排液、系统压力的能力以及有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。对于给定的一口煤层气井，究竟选择何种排水采气工艺应在对气井压力、产量及产水情况进行分析的基础上，地面环境、井下状况、开采条件、维修管理等也是考虑的重要因素。此外，选择排采设备时，还需要考虑可靠性、设计难易、维护简便性等。而最终考虑因素是经济投入。第三章：煤层气井排采设备分析3.1煤层气排采设备的选择253.2主要排采设备的工作原理和技术特点

第三章：煤层气井排采设备分析排采设备工作原理技术特点三抽有杆泵将抽油泵下入到井筒液面以下的适当深度，泵柱塞在抽水机的带动下，在泵筒内作上下往复抽吸运动，从而达到从油管内抽吸排水、降低液柱对井底的回压，从油套环形空间采出煤层气的目的。排采运作过程：①电动机通过三角带传动，带动减速器。②减速后由曲柄、连杆、横梁和游梁等四连杆机构把旋转运动变为驴头往复运动。③驴头带动光杆和杆柱作上下往复动。④抽油杆将往复运动传给井下泵柱塞。⑤抽油泵筒的下部装有固定阀，柱塞上装有游动阀，在抽油杆往复运动时，完成抽油泵的排出和吸入过程。电潜泵潜油电泵的泵体及其辅助部分安装在油管的最下端，下至井内被抽吸液体中的预定位置，将井筒内的液体（水）从油管中迅速排出，降低井筒内的液面高度。潜油电泵排采地面和井下设备组合为：①动力电缆将地面电力送至井下电机。②保护器防止井液进入电动机。③电机带动离心泵工作。④井液经气体分离器进入离心泵。⑤离心泵泵送井液，井液具有动能。⑥动能转变为压头，井液举升至地面。3.2主要排采设备的工作原理和技术特点第三章：煤层气井排采263.2主要排采设备的工作原理和技术特点

排采设备工作原理技术特点螺杆泵主要工作部件是定子和转子，定子与泵外壳连成一体并连在油管的最下端，下至井内并沉没于被抽吸的井液中。转子和定子密切配合形成一系列封闭腔和空腔，其不断形成、运移、消失，实现泵送液体，并将液体排出井口。螺杆泵排出地面和井下主要设备为：①电控箱通过电缆控制电动机的起停。②减速箱传递动力和实现减速，其输入轴连接电动机，输出轴连接光杆。③动力由光杆通过抽油杆传递到井下螺杆泵转子。④转子上部与抽油杆连接，定子固定于钢管内，其上端与油管连接，转子位定子内转动，实现抽吸功能。⑤当转子旋转时，即将井液和气体从油管内举升至地面第三章：煤层气井排采设备分析3.2主要排采设备的工作原理和技术特点排采设备工作原理技术273.2主要排采设备的工作原理和技术特点

排采设备工作原理技术特点

气举阀气举泵通过气举阀，从地面将高压煤层气注入井中，利用气体的能量举升井筒中的井液，使井恢复生产能力。气举阀气举的运作过程：①注入气经套管进入油套环形空间。②气体经阀孔进入油管。③卸载阀以上的液柱被顶替至地面。柱塞气举气举泵将柱塞作为气液之间的机械界面，依靠气井原有的气体压力，以一种循环的方式推动活塞在油管内上下移动，将井内液体带出，同时阻止液体的回落，消除了气体穿透液体段塞的可能，从而减少滑脱损失，提高举升效率。柱塞气举的工艺流程为：①地面控制器控制薄膜阀关闭生产管线，活塞油管内的气液下落。②活塞下落至油管卡定器处，撞击缓冲弹簧，液面开始上升。③薄膜阀打开，油管内液面上升，环形空间液面下降，天然气进入油管，推动活塞及其上部的液体上行。④环形空间套压迫使活塞和活塞上部的液体上升，直至将液柱排出井口。第三章：煤层气井排采设备分析3.2主要排采设备的工作原理和技术特点排采设备工作原理技术283.2主要排采设备的工作原理和技术特点

排采设备工作原理技术特点射流泵地面泵提供的高压动力液通过喷嘴把其压能转化为万里高速流束，在吸入口形成低压区，井下流体被吸入与动力液混合，在扩散管内，动力液的动能传递给井下流体使之压力增高而排出地面（煤层水和气被同时排出地面）射流泵排采主要设备为：①电动机带动多缸泵工作，提供动力。②气液分离器和旋风分离器除去动力液中的游离气和固体，并在足够的压力下循环动力液。③动力液经井下装置流入井下泵。④射流泵泵送流体，通过喷嘴把其位能转换成高速流束的动能。⑤喷射流体与井液在喉道中混合，然后进入扩散管，把动能转换成压能，流体经油管举升至地面。第三章：煤层气井排采设备分析3.2主要排采设备的工作原理和技术特点排采设备工作原理技术293.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞生产参数最大排量(m3/d)最小排量(m3/d)最大井深（m）6001<2700640<60<2950790<30<3200600<0.3<20001000<16<28003005<1500地层参数温度限制（℃）地层压力(MPa)最小流压(MPa)<120不限<1.0<149不限1.4<180>10<1.0不限不限高气液比时<1.0<=120<10<1.0<=90<10<0.1第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵303.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞开采条件煤粉、砂限制（%）气水比(m3/m3）腐蚀限制<0.1<0.5适宜<0.02<0.05适宜<0.1不限一般不限360~380最好一般<3不限一般<10<5适宜井下状况小井眼分层措施井斜限制总效率（水功率/输入功率）磨损严重一般<5°25%~45%不适宜不适宜<60°<40%适宜一般限制少20%适宜一般<24°/30m利用井身能量适宜一般<24°/30m20%~34%适宜不宜斜井弯曲井不适用50%~70%第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵313.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞地面地面环境装置较大且较重适宜装置小高压电源较好适宜装置小适宜动力源可远离井口适宜装置小适宜维修管理检泵免修期生产管理自动控制生产测试灵活性较麻烦平均2年较方便适宜较好适宜麻烦平均1.5年方便适宜较好适宜容易平均3年方便一般很适宜很适宜容易平均0.5年方便适宜一般适宜容易平均0.5年方便适宜一般适宜较麻烦平均1年方便一般较好一般第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵323.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞其它条件可靠性设计难易维护难易系统灵活性装备简单性钢材利用率生产时率达95%较易简便灵活简单较高对温度、电故障敏感复杂复杂较灵活较复杂较高压缩和维护正常时可靠轻易较简便较灵活较简单较低井生产稳定则可靠较易复杂不灵活简单较低压力<27MPa可靠复杂简便不灵活简单较低可靠较易复杂不灵活简单较高第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵333.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞其它条件投资成本基建投资特殊要求适用范围管理费低深度大时基建费大有效需电源或者煤层气源作动力适用范围广管理费高功率大时费用高一般需可靠电力系统，设备要求有较高耐腐蚀性地层压力低产液量大压缩机和燃料费用高有效压缩机和气源可靠，套管承压能力和设备可靠性要求高气液比和产量变化大出砂、高腐蚀不用压缩机则费用低有效需要与产水量相适应的产气量或外加气源小产水量气液比高间歇井动力费高维护费低有效对地面泵要求高，需要电动泵或注液车气藏强排水费用较低有效需要电源适用范围广第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵343.4煤层气排采设备的特性总结

（1）有杆泵有杆泵技术在煤层气排采中是一种非常成熟的技术。适应性强，操作简单，性能可靠，几乎不需保养；在排采不同阶段,根据产水量变化调整泵型,并可通过调速电机调频,根据各井情况选择适当的排采强度，因此它的工作深度和排量都能适应大部分煤层气井的排液要求；适合于产水量在100m3/d以下，井斜不严重，出砂、煤粉较少的井。对于产气量极高或大量出砂的井，需要进行特殊的井下设计。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（1）有杆泵第三章：煤层气井353.4煤层气排采设备的特性总结

（2）螺杆泵地面设备结构简单，占地面积小，非常适应中国各煤层区块的复杂地形；排量和扬程也较适合煤层气井的排水要求；投资费用和操作费用较低；可以有效地对付煤层气井液中的固体颗粒和气体，可以很好的适应井液中的细煤粉及气液混合体；适合于中低产液量的煤层气井;主要缺点是如果后期地层供液能力不足，会发生“烧泵”现象，同时目前的技术手段还不能对螺杆泵井进行环空测试。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（2）螺杆泵第三章：煤层气井363.4煤层气排采设备的特性总结

（3）电潜泵适应性较强，排量大，扬程高；特别适于大水量的低压产水井强排水需要，适用于井斜较大、产水量较高的排采井；根据产液变化要求进行变频调速，而且经过改进它还能较好地进行气液分离、处理固体颗粒，地层出砂对电潜泵的影响相对较小；但工作条件比较苛刻,对出砂量和气体的适应性较差，如水中煤粉含量不能大于0.02%,气液体积比不能大于0.05%等；主要缺点是成本高、修井费用大。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（3）电潜泵第三章：煤层气井373.4煤层气排采设备的特性总结

（4）气举气举地面设备少，井下管柱相对简单，但在技术上要求很高；一次性的投资高；一般将压缩煤层气作为气源用于气举，气举的最大特点是能够处理固体颗粒，不受出砂的影响，机械方面的影响和受气体的影响较小；能适应开采初期的大排量排水;受井斜的影响较小。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（4）气举第三章：煤层气井排383.5煤层气井最佳排采设备的优选方法

依据煤层气井的开采实际情况，采用参数量化综合评价法为排采设备的优选方法。其实质是用参数化、量化方法来综合评价各种排采设备的主要指标，在综合考虑煤层气井动态参数、地面环境、井下状况、开采条件、维修管理、可靠性、设计难易、维护简便性和经济性等各重要因素的基础上，优选出适合给定煤层气井的排采设备。

第三章：煤层气井排采设备分析3.5煤层气井最佳排采设备的优选方法393.5煤层气井最佳排采设备的优选方法

煤层气排采设备的综合参数可细分为三组局部参数：⑴第一组用来评价某种排采设备的使用条件是否满足煤层气井动态的参数，用X表示。采用两级评价系数，即X=1表示为满足，X=0表示为不满足。其计算可表示为：式中，X为评价某种排采设备使用条件的局部综合参数值；Xi为局部参数的评估值；n为局部参数X的总数，根据煤田的具体情况确定。第三章：煤层气井排采设备分析3.5煤层气井最佳排采设备的优选方法403.5煤层气井最佳排采设备的优选方法

⑵第二组用来评价某种排采设备适应于该煤层气井的程度，用Y表示。采用五级评价系数，即Y=4表示为很适宜，Y=3为适宜，Y=2为较好，Y=1为一般，Y=0为不适宜。其计算可表示为：式中，Y为评价某种排采设备适应程度的局部综合参数值；Yi为局部参数的评估值。第三章：煤层气井排采设备分析3.5煤层气井最佳排采设备的优选方法⑵第二组用来413.5煤层气井最佳排采设备的优选方法

⑶第三组用来评价某种排采设备的难易度、经济性等因素，用Z表示。采用三级评价系数，即Z=3表示为较好，Z=2为一般，Y=1为较差。其计算可表示为：式中，Z为评价某种排采设备有效性的局部综合参数值；Zi为局部参数的评估值。⑷终评。评价某种排采设备的适应性需综合各局部综合参数值，其计算为：式中，V为评价某种排采设备适应性的综合参数值。第三章：煤层气井排采设备分析3.5煤层气井最佳排采设备的优选方法⑶第三组用来评价某种423.5煤层气井最佳排采设备的优选方法参数综合评价法的具体用法是：①按给定煤田的具体情况选定各个局部参数项，局部参数项可根据具体情况增减；②依据煤层气井排采工艺和技术水平，对煤层气排采设备的主要技术经济指标进行量化，给出各局部参数的评估值；③依据式(3-1)~式(3-3)计算出各排采设备的使用条件、适应程度和可行性的局部综合参数值，然后带入式(3-4)计算出各排采设备适应性的综合参数值；④完成最佳排采设备的优选：选出综合参数值最高的排采设备，即为首选的煤层气排采设备。第三章：煤层气井排采设备分析3.5煤层气井最佳排采设备的优选方法参数综合评价法的具体用43目录第一章煤层气井生产特征

第二章国内外煤层气井排采设备研究第三章煤层气井排采设备分析第四章煤层气井排水采气方式优化设计目录第一章煤层气井生产特征

第二章国内外煤层气井排444.1煤层气井排水采气设计与优选软件

第四章：煤层气井排水采气方式优化设计

煤层气井排水采气优选及设计软件是一套以煤层气井排水采气理论为指导，充分考虑了煤层气井成藏机理和开采技术的特殊性，从生产最优及技术可靠的角度，对煤层气井排水设备进行优选以及科学设计的分析软件。

软件主要功能包括：煤层气井井底流压的计算煤层气井最大产水量预测分析多种排水采气方式的优选不同排水采气方式优化设计（包括有杆泵设计、电潜泵设计、螺杆泵设计、气举设计）。4.1煤层气井排水采气设计与优选软件第四章：454.2煤层气井井底流压的计算

第四章：煤层气井排水采气方式优化设计煤层气井的井底压力是井口套压与井筒中的流体联合作用的结果。煤层气井正常生产时，井底流动压力的高低不仅决定着煤层供液量的大小，也决定着排采设备工作状况的好坏。因此，井底压力是影响排采设备能否与煤层协调工作的重要参数。单相水流动气水两相流动单相气流动非饱和单相流阶段单相流在煤层气井生产的第三阶段，煤层中的水接近束缚水饱和度，产水量很少，可以看成是一口产少量水的干气井，煤层中的渗流为单相气体的流动。4.2煤层气井井底流压的计算第四章：煤层气井464.2煤层气井井底流压的计算

第四章：煤层气井排水采气方式优化设计单相水流动气水两相流动单相气流动

煤层气井中为流动气柱，应用气体稳定流动能量方程建立井底压力的计算模型，应用迭代法和数值积分法，计算井底流压，该法适用于流动气柱。井底压力由井口压力、煤层气柱段压差和气水两相液柱压差三部分组成。

（1）井口套压由压力表直接读出；（2）煤层气柱的压差可按流动气柱公式计算；（3）应用气水两相流的稳定流动能量方程式建立气水两相液柱压差Δpm计算模型，利用压力迭代法计算Δpm。4.2煤层气井井底流压的计算第四章：煤层气井474.3煤层气井最大产水量的预测从设备选择的角度，对煤层气井进行动态分析和生产系统分析，预测产水量，选择合适的抽水设备进行抽排，是关系煤层气井排采成败的关键技术.煤层气井抽排初期，压裂液尚未排完，产水量很大，此阶段产水量的预测即为煤层气井的最大产水量，以此作为排采设备选型及建立相应工作制度的依据。预测的方法为依据试井资料，直接用图解法获取可靠的产水指数JL和直线斜率的负倒数n，由此确定产水量的预测方程，呈直线关系，最后对测试数据作回归分析。第四章：煤层气井排水采气方式优化设计4.3煤层气井最大产水量的预测从设备选择的角484.4煤层气井排采方式优化设计第四章：煤层气井排水采气方式优化设计功能模块技术指标有杆泵（1）根据煤层气井预测的最大产水量初步确定泵径、冲程和冲次；（2）根据煤层气井在预测最大产水量下需要的泵深和抽吸参数，设计抽油杆柱组合和油管的尺寸规格；（3）由已选出的泵径、冲程、冲次组合及杆管确定有杆泵排采设备的基本参数，利用图表选择法选择所需要的排采设备型号和动力装置型号。电潜泵根据气井最大产水量选用泵的额定排量；以排出液的最大密度推算离心泵的轴功率，并计算所配电机额定功率、变频调速器额定功率、电源变压器额定容量、泵扬程、级数等，并进行敏感性分析。

4.4煤层气井排采方式优化设计第四章：煤层气井排水采气方式494.4煤层气井排采方式优化设计第四章：煤层气井排水采气方式优化设计功能模块技术指标气举（1）根据气井产水量，设计注气量、注气压力、气举阀分布、压缩机及相关参数设计（高压气源/压机）；（2）根据定注入量或压力设计气举阀位置及相关参数（高压气源/压缩机）；（3）对已下入气举阀的井，不动气举阀设计井口注入量及相关参数（高压气源/压缩机）；（4）诊断及敏感性分析。

螺杆泵1.泵的选择：主要是决定泵的排量、扬程和定子弹性体，尽可能选用有过剩扬程能力的泵;2.杆柱组合设计：分析计算杆柱在扭矩和轴向力条件下的复合应力，设计杆柱组合；3.确定地面电机功率：由螺杆泵处抽油杆的扭矩预测光杆扭矩，确定地面电机额定功率。4.4煤层气井排采方式优化设计第四章：煤层气井排水采气方式50Thanksforyourattention！Thanksforyourattention！51煤层气井排水采气技术调研报告北京雅丹石油技术开发有限公司报告人：岳晶晶煤层气井排水采气技术调研报告北京雅丹石油技术开发有限公司报告52目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采设备研究

第三章煤层气井排采设备分析

第四章煤层气井排水采气方式优化设计目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采531.1煤层气的概念

煤层气又称煤层甲烷气，煤炭工业称之为煤层瓦斯，是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规的天然气。这种天然气大部分（70%-90%）以吸附状态赋存在煤岩基质中，少量成游离状态存在于煤的割理和其它孔隙、裂隙中，还有少许溶解在煤层水中。煤的吸附性导致煤层气成藏机制和开发技术与常规天然气截然不同。第一章：煤层气井生产特征1.1煤层气的概念煤层气又称煤层甲烷气，煤炭工业541.2煤层气井的采气机理煤层气井的生产是通过抽排煤储层中的承压水，使得煤层压力降至煤的解吸压力以下，吸附态的甲烷解吸为大量游离态甲烷，并通过扩散和流动两种不同的机制运移到井筒。第一章：煤层气井生产特征从煤表面解吸通过煤基质和微孔隙扩散通过割理系统的达西流动1.2煤层气井的采气机理煤层气井的生产是通过551.2煤层气井的采气机理煤层气井采气前,井中液面高度为地下水头高度,此时井筒与储层之间不存在压力差,地下水系统基本平衡,属于稳定流态；当煤层气井开始排采后,井筒中液面下降,井筒与煤储层之间形成压力差,地下水从压力高的地方流向压力低的地方,地下水就源源不断地流向井筒中,使得煤储层中的压力不断下降,并逐渐向远方扩展,最终在以井筒为中心的煤储层段形成一个地下水头压降漏斗,随着抽水的延续该压降漏斗不断扩大和加深；当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能进一步降低，解吸停止,煤层气井采气也就终止。第一章：煤层气井生产特征1.2煤层气井的采气机理煤层气井采气前,井中液面高度为地下561.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程根据煤层气储层流体的地下流动，可将煤层气的产出过程分为三个阶段：

第一阶段：单相流阶段。随着井筒附近地层压力降低，首先只有水产出，因为压力降低较小，煤层气尚未开始解吸，井筒附近只有单相流动。

第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第一章571.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第二阶段：非饱和的单相流阶段。当煤储层压力进一步下降，有一定数量的煤层气从煤基质块微孔隙表面解吸，开始形成气泡，阻碍水的流动，水的相对渗透率下降，但气体不能流动。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第一章581.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程

第三阶段：气、水两相流阶段。随着煤储层压力进一步降低，有更多的煤层气解吸出来，并扩散到煤中裂隙系统中。此时，水中含气已经达到饱和，气泡互相连接，形成连续流动，气的相对渗透率大于零。随着储层压力下降和水饱和度降低，水的相对渗透率不断减小，气的相对渗透率逐渐增大，气产量也随之增加。在这一阶段，在煤中裂隙系统中形成气、水两相达西流动。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第一章591.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段煤层气井的生产排采是一个长时间排水降压采气过程，煤层气单井生产年限一般为15~20年。从煤层气井生产过程中气、水产量的变化特征可把生产分为三个阶段：第一章：煤层气井生产特征早期排水降压阶段：主要产水，随着压力降到临界解吸压力以下，气体开始解吸，并从井口产出。这一阶段所需的时间取决于井点所处的构造位置、储层特征、地层含水性、排水速度等因素，持续时间可能是几天或数月。1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段第一章601.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段

中期稳定生产阶段：随着排水的继续，产气量逐渐上升并趋于稳定，出现高峰产气，产水量则逐渐下降。该阶段持续时间的长短取决于煤层气资源丰度（主要由煤层厚度和含气量控制），以及储层的渗透性。

第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段第一章611.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段后期气产量下降阶段：当大量气体已经采出，煤基质中解吸的气体开始逐渐减少，尽管排水作业仍在继续，产气量下降，产出少量或微量水。该阶段延长的时间较长，可以在10年以上。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段第一章621.4煤层气井产量的影响因素

与煤层气开采有关的因素很多,主要有：地质因素：煤层厚度、含气量、煤的种类、煤的沉积方式和分布方式、煤层压力和解吸压力等；完井方式：不同地质条件下的煤层气井完井方式不同；渗透性能：渗透率是决定煤层气单井产量的关键因素之一；开采方式：主要是排采设备的选择。第一章：煤层气井生产特征1.4煤层气井产量的影响因素与煤层气开采有关的因素很多631.5影响煤层气井排采效果的主要因素非连续性排采的影响:煤层气井的排采生产应连续进行,使液面与地层压力持续平稳的下降。如果因关井、卡泵、修井等造成排采终止,给排采效果带来的影响表现在:(1)地层压力回升,使甲烷在煤层中被重新吸附；(2)裂隙容易被水再次充填，阻碍气流；(3)回压造成压力波及的距离受限,降压漏斗难以有效扩展，恢复排采后需要很长时间排水,气产量才能上升到停排前的状态。井底流压的影响：井底流压是反映产气量渗流压力特征的参数,制定合理的排采制度和进行精细的排采控制应该以井底流压为依据。较低的井底流压,有利于增加气的解吸速度和解吸气体量。第一章：煤层气井生产特征1.5影响煤层气井排采效果的主要因素非连续性排采的影响:煤641.5影响煤层气井排采效果的主要因素排采强度的影响：煤层气排采需要平稳逐级降压,抽排强度过大带来的影响有:(1)易引起煤层激动，使裂隙产生堵塞效应,降低渗透率；(2)降压漏斗得不到充分的扩展,只有井筒附近很小范围内的煤层得到了有效降压和少部分煤层气解吸出来，气井的供气源将受到了严重的限制。(3)对于常规压裂的直井在排采初期如果在裂缝尚未完全闭合时,排采强度过大,导致井底压差过大引起支撑砂子的流动,使压裂砂返吐,影响压裂效果；(4)煤粉等颗粒的产出也可能堵塞孔眼,同时出砂、煤屑及其它磨蚀性颗粒也会影响泵效,并对泵造成频繁的故障,使作业次数和费用增加。我国大多数煤层属于低含水煤层,因此抽排速度一定要按照煤层的产水潜能,进行合理排水。第一章：煤层气井生产特征1.5影响煤层气井排采效果的主要因素排采强度的影响：煤层气651.6我国煤层气资源的主要特点

煤层气是常规天然气的接替能源之一，开发和利用我国丰富的煤层气资源将对我国的能源储备起到至关重要的作用。

①资源量丰富，但在分布上既分散又集中；中国陆上埋深2000m以浅的煤层气资源量广泛分布在不同的含煤盆地中，其中具有优势开发潜力的资源又相对集中在华北地区的中东部(62%)，该区既是常规气的发育盲区，又是洁净能源的消费旺区②储层不均一性强烈，华北地区相对优越；第一章：煤层气井生产特征1.6我国煤层气资源的主要特点661.6我国煤层气资源的主要特点③高阶煤和低阶煤占主导，高阶煤可产气；中国勘探实践表明，为美国理论所否定的高阶煤区恰恰是目前最活跃的勘探区，并取得了产气突破。低阶煤煤层气资源在中国占的比例最大，但按现有的理论和技术，其开发难度也大。④煤体结构破坏严重，低渗、低压、低饱和现象突出；

低渗、低压、低饱和是中国煤层气藏的又一个较为显著的特征，为煤层气资源的开发带来了很大的难度。第一章：煤层气井生产特征1.6我国煤层气资源的主要特点③高阶煤和低阶煤占67目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采设备研究第三章煤层气井排采技术分析

第四章煤层气井排水采气方式优化设计目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采682.1国外研究现状当今世界各国在煤层气开发领域，无论是从开发规模，还是从技术水平等方面来看，美国一直处于领先地位。目前为止，美国已经形成部分煤层气专用开采设备及工艺技术。如：美国常用的煤层气排采设备虽然仍以有杆设备为主，有杆泵适应性强，操作简单，性能可靠，几乎不需保养，经改造和研制后，其工作深度和排量能较好的适应煤层气井的要求，但对整机设计和选型上，提出了新的方法，在以圣胡安和黑勇士盆地为主的各煤田取得了良好的经济效益。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.1国外研究现状当今世界各国在煤层气开发领域692.1国外研究现状1986年，美国又开始使用螺杆泵排水采气实验，不断地改进螺杆泵系统，使其发展到适合煤层气井排水所需的排量和扬程，同时可以很好地适应井液中细煤粉及气液混合体，加上投资成本和运行成本低等特点，使该设备在特殊开采要求的煤层气井中得到推广。从80年代后期，美国根据一些煤层气井的排水量大、排量变化范围较大的特点和有杆排采设备在斜井、水平井方面应用受限的现状，开始广泛使用潜油电泵，随后依据煤层气排采用的潜油电泵一般都是小排量离心泵，要求对游离气的适应性高的特点并不断地改进潜油电泵系统，提高潜油电泵应用的可靠性、适应性和经济性。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.1国外研究现状1986年，美国又开始使用螺杆泵排水采气702.1国外研究现状

目前，国内外煤层气排水开采的方法主要有有杆泵法、电潜泵法、螺杆泵法、气举法、水力喷射泵法、泡沫法、优选管柱法等。关于排采设备选型方面的问题，目前国外普遍采用的方法是在生产工作制度中，选择多种排采方式。例如：低产水量或后期产水较少的煤层气井选用工作制度便于调整、液面比较好控制的变速调控抽油机、数控抽油机等。产水量大供液能力强的井，前期考虑以排水为主，选择大泵来加强排水降压，通常采用螺杆泵、大直径管式泵。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.1国外研究现状目前，国内外煤层气排水开采的712.2国内研究现状

我国煤层气的地面开发始于20世纪80年代末，经过近二十年的发展，在煤层气基础理论研究、煤层气勘探开发技术等方面取得了突破性进展。但是目前对适合我国煤层地质条件的排采生产理论和排采技术设备的研究开展较少，尚没有形成可用的成果，不能满足煤层气开采实际的需要；同时，盲目采用国外传统的煤层气开发技术，应用效果不够理想。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.2国内研究现状我国煤层气的地面开发始于20世纪80年代722.2国内研究现状

目前我国钻煤层气井2600多口，投入排采1000多口，以中石油、中联煤和地方矿业公司为主，大多使用的是开采常规油气时常用的抽油机、管、杆和泵设备。据统计目前各煤层气井所选用的有杆排采设备，其型号都普遍大于实际所需要的型号，存在严重的投资大、设备不配套、抽空、检泵周期短等诸多问题，严重影响了煤层气井的正常排采，直接降低了煤层气的投资效益，成为了煤层气商业化、规模开发的瓶颈。螺杆泵正在推广使用中；电潜泵还处于探索阶段，气举法还未得到应用。

第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.2国内研究现状目前我国钻煤层气井2600多口，投入排采732.2国内研究现状

综上所述，我国各煤田排采设备的选型不能按照煤层气开采的实际需要，选择合适类型和具体型号的排采设备，使得开采效益和设备的适应性、可靠性下降。可见，开展煤层气排采设备选型的基础研究，研究适合我国煤层气自身开采实际的排采设备选型方法，指导排采设备进行系统而科学地选型，对提升煤层气的开采效益，解决煤层气开采中的关键技术问题，实现我国煤层气的商业化开采十分必要。第二章：国内外煤层气井排采设备研究2.2国内研究现状综上所述，我国各煤74目录第一章煤层气井生产特征

第二章国内外煤层气井排采设备研究第三章煤层气井排采设备分析第四章煤层气井排水采气方式优化设计目录第一章煤层气井生产特征

第二章国内外煤层气井排753.1煤层气排采设备的选择

煤层气排采设备及其合理选型是保障煤层气井连续稳定排采的重要因素。因此所用的排采设备必须成熟可靠、持久耐用、节能低耗、易于维修，还要有较大范围的排液能力和控制排液、系统压力的能力以及有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。对于给定的一口煤层气井，究竟选择何种排水采气工艺应在对气井压力、产量及产水情况进行分析的基础上，地面环境、井下状况、开采条件、维修管理等也是考虑的重要因素。此外，选择排采设备时，还需要考虑可靠性、设计难易、维护简便性等。而最终考虑因素是经济投入。第三章：煤层气井排采设备分析3.1煤层气排采设备的选择763.2主要排采设备的工作原理和技术特点

第三章：煤层气井排采设备分析排采设备工作原理技术特点三抽有杆泵将抽油泵下入到井筒液面以下的适当深度，泵柱塞在抽水机的带动下，在泵筒内作上下往复抽吸运动，从而达到从油管内抽吸排水、降低液柱对井底的回压，从油套环形空间采出煤层气的目的。排采运作过程：①电动机通过三角带传动，带动减速器。②减速后由曲柄、连杆、横梁和游梁等四连杆机构把旋转运动变为驴头往复运动。③驴头带动光杆和杆柱作上下往复动。④抽油杆将往复运动传给井下泵柱塞。⑤抽油泵筒的下部装有固定阀，柱塞上装有游动阀，在抽油杆往复运动时，完成抽油泵的排出和吸入过程。电潜泵潜油电泵的泵体及其辅助部分安装在油管的最下端，下至井内被抽吸液体中的预定位置，将井筒内的液体（水）从油管中迅速排出，降低井筒内的液面高度。潜油电泵排采地面和井下设备组合为：①动力电缆将地面电力送至井下电机。②保护器防止井液进入电动机。③电机带动离心泵工作。④井液经气体分离器进入离心泵。⑤离心泵泵送井液，井液具有动能。⑥动能转变为压头，井液举升至地面。3.2主要排采设备的工作原理和技术特点第三章：煤层气井排采773.2主要排采设备的工作原理和技术特点

排采设备工作原理技术特点螺杆泵主要工作部件是定子和转子，定子与泵外壳连成一体并连在油管的最下端，下至井内并沉没于被抽吸的井液中。转子和定子密切配合形成一系列封闭腔和空腔，其不断形成、运移、消失，实现泵送液体，并将液体排出井口。螺杆泵排出地面和井下主要设备为：①电控箱通过电缆控制电动机的起停。②减速箱传递动力和实现减速，其输入轴连接电动机，输出轴连接光杆。③动力由光杆通过抽油杆传递到井下螺杆泵转子。④转子上部与抽油杆连接，定子固定于钢管内，其上端与油管连接，转子位定子内转动，实现抽吸功能。⑤当转子旋转时，即将井液和气体从油管内举升至地面第三章：煤层气井排采设备分析3.2主要排采设备的工作原理和技术特点排采设备工作原理技术783.2主要排采设备的工作原理和技术特点

排采设备工作原理技术特点

气举阀气举泵通过气举阀，从地面将高压煤层气注入井中，利用气体的能量举升井筒中的井液，使井恢复生产能力。气举阀气举的运作过程：①注入气经套管进入油套环形空间。②气体经阀孔进入油管。③卸载阀以上的液柱被顶替至地面。柱塞气举气举泵将柱塞作为气液之间的机械界面，依靠气井原有的气体压力，以一种循环的方式推动活塞在油管内上下移动，将井内液体带出，同时阻止液体的回落，消除了气体穿透液体段塞的可能，从而减少滑脱损失，提高举升效率。柱塞气举的工艺流程为：①地面控制器控制薄膜阀关闭生产管线，活塞油管内的气液下落。②活塞下落至油管卡定器处，撞击缓冲弹簧，液面开始上升。③薄膜阀打开，油管内液面上升，环形空间液面下降，天然气进入油管，推动活塞及其上部的液体上行。④环形空间套压迫使活塞和活塞上部的液体上升，直至将液柱排出井口。第三章：煤层气井排采设备分析3.2主要排采设备的工作原理和技术特点排采设备工作原理技术793.2主要排采设备的工作原理和技术特点

排采设备工作原理技术特点射流泵地面泵提供的高压动力液通过喷嘴把其压能转化为万里高速流束，在吸入口形成低压区，井下流体被吸入与动力液混合，在扩散管内，动力液的动能传递给井下流体使之压力增高而排出地面（煤层水和气被同时排出地面）射流泵排采主要设备为：①电动机带动多缸泵工作，提供动力。②气液分离器和旋风分离器除去动力液中的游离气和固体，并在足够的压力下循环动力液。③动力液经井下装置流入井下泵。④射流泵泵送流体，通过喷嘴把其位能转换成高速流束的动能。⑤喷射流体与井液在喉道中混合，然后进入扩散管，把动能转换成压能，流体经油管举升至地面。第三章：煤层气井排采设备分析3.2主要排采设备的工作原理和技术特点排采设备工作原理技术803.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞生产参数最大排量(m3/d)最小排量(m3/d)最大井深（m）6001<2700640<60<2950790<30<3200600<0.3<20001000<16<28003005<1500地层参数温度限制（℃）地层压力(MPa)最小流压(MPa)<120不限<1.0<149不限1.4<180>10<1.0不限不限高气液比时<1.0<=120<10<1.0<=90<10<0.1第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵813.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞开采条件煤粉、砂限制（%）气水比(m3/m3）腐蚀限制<0.1<0.5适宜<0.02<0.05适宜<0.1不限一般不限360~380最好一般<3不限一般<10<5适宜井下状况小井眼分层措施井斜限制总效率（水功率/输入功率）磨损严重一般<5°25%~45%不适宜不适宜<60°<40%适宜一般限制少20%适宜一般<24°/30m利用井身能量适宜一般<24°/30m20%~34%适宜不宜斜井弯曲井不适用50%~70%第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵823.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞地面地面环境装置较大且较重适宜装置小高压电源较好适宜装置小适宜动力源可远离井口适宜装置小适宜维修管理检泵免修期生产管理自动控制生产测试灵活性较麻烦平均2年较方便适宜较好适宜麻烦平均1.5年方便适宜较好适宜容易平均3年方便一般很适宜很适宜容易平均0.5年方便适宜一般适宜容易平均0.5年方便适宜一般适宜较麻烦平均1年方便一般较好一般第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵833.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞其它条件可靠性设计难易维护难易系统灵活性装备简单性钢材利用率生产时率达95%较易简便灵活简单较高对温度、电故障敏感复杂复杂较灵活较复杂较高压缩和维护正常时可靠轻易较简便较灵活较简单较低井生产稳定则可靠较易复杂不灵活简单较低压力<27MPa可靠复杂简便不灵活简单较低可靠较易复杂不灵活简单较高第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵843.3主要排采设备的适应性

指标排采设备有杆泵电潜泵气举排采射流泵螺杆泵气举阀柱塞其它条件投资成本基建投资特殊要求适用范围管理费低深度大时基建费大有效需电源或者煤层气源作动力适用范围广管理费高功率大时费用高一般需可靠电力系统，设备要求有较高耐腐蚀性地层压力低产液量大压缩机和燃料费用高有效压缩机和气源可靠，套管承压能力和设备可靠性要求高气液比和产量变化大出砂、高腐蚀不用压缩机则费用低有效需要与产水量相适应的产气量或外加气源小产水量气液比高间歇井动力费高维护费低有效对地面泵要求高，需要电动泵或注液车气藏强排水费用较低有效需要电源适用范围广第三章：煤层气井排采设备分析3.3主要排采设备的适应性指标排采设备有杆泵电潜泵853.4煤层气排采设备的特性总结

（1）有杆泵有杆泵技术在煤层气排采中是一种非常成熟的技术。适应性强，操作简单，性能可靠，几乎不需保养；在排采不同阶段,根据产水量变化调整泵型,并可通过调速电机调频,根据各井情况选择适当的排采强度，因此它的工作深度和排量都能适应大部分煤层气井的排液要求；适合于产水量在100m3/d以下，井斜不严重，出砂、煤粉较少的井。对于产气量极高或大量出砂的井，需要进行特殊的井下设计。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（1）有杆泵第三章：煤层气井863.4煤层气排采设备的特性总结

（2）螺杆泵地面设备结构简单，占地面积小，非常适应中国各煤层区块的复杂地形；排量和扬程也较适合煤层气井的排水要求；投资费用和操作费用较低；可以有效地对付煤层气井液中的固体颗粒和气体，可以很好的适应井液中的细煤粉及气液混合体；适合于中低产液量的煤层气井;主要缺点是如果后期地层供液能力不足，会发生“烧泵”现象，同时目前的技术手段还不能对螺杆泵井进行环空测试。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（2）螺杆泵第三章：煤层气井873.4煤层气排采设备的特性总结

（3）电潜泵适应性较强，排量大，扬程高；特别适于大水量的低压产水井强排水需要，适用于井斜较大、产水量较高的排采井；根据产液变化要求进行变频调速，而且经过改进它还能较好地进行气液分离、处理固体颗粒，地层出砂对电潜泵的影响相对较小；但工作条件比较苛刻,对出砂量和气体的适应性较差，如水中煤粉含量不能大于0.02%,气液体积比不能大于0.05%等；主要缺点是成本高、修井费用大。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（3）电潜泵第三章：煤层气井883.4煤层气排采设备的特性总结

（4）气举气举地面设备少，井下管柱相对简单，但在技术上要求很高；一次性的投资高；一般将压缩煤层气作为气源用于气举，气举的最大特点是能够处理固体颗粒，不受出砂的影响，机械方面的影响和受气体的影响较小；能适应开采初期的大排量排水;受井斜的影响较小。第三章：煤层气井排采设备分析3.4煤层气排采设备的特性总结（4）气举第三章：煤层气井排893.5煤层气井最佳排采设备的优选方法

依据煤层气井的开采实际情况，采用参数量化综合评价法为排采设备的优选方法。其实质是用参数化、量化方法来综合评价各种排采设备的主要指标，在综合考虑煤层气井动态参数、地面环境、井下状况、开采条件、维修管理、可靠性、设计难易、维护简便性和经济性等各重要因素的基础上，优选出适合给定煤层气井的排采设备。

第三章：煤层气井排采设备分析3.5煤层气井最佳排采设备的优选方法903.5煤层气井最佳排采设备的优选方法

煤层气排采设备的综合参数可细分为三组局部参数：⑴第一组用来评价某种排采设备的使用条件是否满足煤层气井动态的参数，用X表示。采用两级评价系数，即X=1表示为满足，X=0表示为不满足。其计算可表示为：式中，X为评价某种排采设备使用条件的局部综合参数值；Xi为局部参数的评估值；n为局部参数X的总数，根据煤田的具体情况确定。第三章：煤层气井排采设备分析3.5煤层气井最佳排采设备的优选方法913.5煤层气井最佳排采设备的优选方法

⑵第二组用来评价某种排采设备适应于该煤层气井的程度