煤层气井超声波解堵增产实验研究
煤层气井生产过程中,往往会伴随有煤屑产生,造成井筒积煤屑并导致煤层气井堵塞,影响煤层气井的正常生产,降低煤层气的采收率。生产中,可以从改变煤层渗透性和解吸性等方向入手来实现煤层气的增产。超声波因其特有的机械振动和空化等作用机理兼具解堵和增产煤层气井的作用效果。
本文针对超声波促进煤层气解吸和解除煤粉堵塞的作用原理,通过设计相关实验进行了深入的研究。利用X射线衍射仪、扫描电镜、AP-608自动孔渗仪和泥页岩膨胀仪研究了煤样的基础物性,如煤样矿物成分、微观孔隙结构和膨胀性等。利用自行设计的吸附解吸性能评价装置研究了压力、温度、粒径、含水量和气体类型等因素对煤样吸附和解吸特性的影响,并研究了吸附解吸速率随时间变化的特性。利用超声波促进煤层气解吸实验装置研究了不同参数超声波处理及不同超声波处理方式对煤层气解吸效果的影响,并在此基础上分析了超声波促进煤层气解吸的机理。此外,通过实验进一步研究了煤样的速敏效应,并利用超声波解堵实验装置研究了超声波解除煤粉堵塞的效果。研究表明,.煤样主要矿物成分为粘土矿物和方解石等;煤样孔隙度随围压的增大略有减小,气测渗透率随围压的增大明显减小。煤样遇水膨胀和吸附甲烷的膨胀都是渐变的过程,实验中的最终膨胀率分别为1.43％和0.245％。解吸存在明显的滞后现象,二氧化碳、甲烷和氮气三种气体解吸滞后程度大小为:二氧化碳＞甲烷＞氮气;温度越高,煤对甲烷的吸附性越弱。煤样中水的存在降低了煤层甲烷的赋存量并抑制了甲烷的解吸,含水煤样解吸曲线的滞后程度要高于无水煤样的解吸曲线。煤层气解吸量随超声波作用功率增大而增大,实验中最高增幅达20％;超声波作用缩短了甲烷解吸平衡的时间,增大了解吸速率,增幅达70％。煤样渗流实验存在明显的速敏效应,速敏曲线属于先上升后下降型曲线。超声波作用功率越大,煤样渗透率提高率越大,产出煤粉粒径越大,产出煤粉量越大。
煤层气开采;井筒积煤;煤粉堵塞;超声解堵
中国石油大学(华东)
硕士
油气田开发工程
孙仁远
2012
中文
TD845;TB559
64
2012-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）