憋壓碰泵方法的研究

孟祥迎，張俊杰，邢俊杰，郭錦雯，蔣　濤

（1.中國礦業大學資源學院，江蘇徐州221000；2.中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發分公司，山西晉城048023）

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憋壓碰泵方法的研究

孟祥迎1,2，張俊杰2，邢俊杰2，郭錦雯2，蔣濤2

（1.中國礦業大學資源學院，江蘇徐州221000；
2.中國石油華北油田山西煤層氣勘探開發分公司，山西晉城048023）

摘要：以樊莊南部區塊煤層氣井為例，運用作業區的抽油機，進行了多次現場試驗，結合過去一年的碰泵效果統計及原因分析，深入探究了碰泵的原理，找出了影響碰泵效果的因素，認為影響碰泵有效率的因素有兩點：井底壓力的大小與固定凡爾的重量。同時為了提高碰泵有效率，增加煤層氣排采井的產水量與產氣量，制定了相應的對策，即憋壓碰泵，碰泵前關閉角閥（碰泵結束后開啟角閥），憋住套壓和井底壓力，待套壓、井底壓力充分漲起后開始碰泵，頂開固定凡爾，使得閥球與泵筒間的通道更便于疏通，閥球上所粘附的污物也更容易清除，增加了產水量與產氣量，提高了碰泵有效率，改進了碰泵工藝，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：煤層氣；憋壓；碰泵；有效率

煤層氣是以甲烷為主的吸附氣，其排采又稱排水采氣。煤層氣的生產是通過抽油機等設備抽排煤儲層的承壓水，將原始儲層壓力降低到煤層甲烷臨界解吸壓力值以下，把甲烷由吸附態變為游離態，并運移至井口。因此，排水降壓，降低原始儲層壓力是煤層氣井排采的關鍵。產水才能產氣，所以，穩定并適當增加產水量顯得格外重要。

山西沁水盆地南部的樊莊南部煤層氣井區，是我國煤層氣的主產區，產量高，但伴隨著多年的開采，產氣量開始明顯遞減。研究后認為，這與產水量的遞減有直接關系。為了穩定并增加產水量，在煤層氣排采過程中，就需要經常對抽油機進行碰泵。

抽油機碰泵是煤層氣井實施日常維護、出現故障時所采用的一種措施，碰泵就是泵筒與固定凡爾的碰撞。煤層氣井在生產過程中經常出現固定凡爾、游動凡爾被煤粉、砂、垢粘附，造成泵漏失產量下降或凡爾失靈不出油的情況，通過碰泵可以消除閥球所粘的污物，達到出液或提高泵效的目的，進而恢復煤層氣井的正常生產[1]。然而，在多年的排采過程中發現，碰泵的效果并不理想，有時需返工多次，費時費力；同時，人力、物力的增加也提升了開采成本，壓縮了企業的利潤空間。

1　碰泵效果統計及原因分析

為了改善碰泵效果，提升碰泵工藝，對2015年1月-6月樊南182口抽油機井進行了碰泵效果統計如表1所示。由表1可以看到，傳統的碰泵總有效率較低，只有37.7%。

表1　2015年1月- 6月樊南抽油機碰泵效果統計

2　碰泵的原理及影響因素

為了更好地找出導致碰泵有效率低的原因，首先要理解碰泵原理，明白碰泵時泵筒、凡爾等部位的工作狀況。圖1為碰泵示意圖，從中可以看到，碰泵就是泵筒的上下往復運動，此時防沖距為零，泵筒運行到底部時與固定凡爾發生撞擊，利用沖擊力消除凡爾上粘的污物，進而增加產水量，提高泵效。影響碰泵有效率的因素有兩點：井底壓力與固定凡爾的重量。

由圖1可以斷定，導致傳統的無憋壓碰泵方法有效率低的主要原因有兩點：一是工作方式不合理，井底壓力不夠，不能最大限度地打開固定凡爾；二是對于出水量少、井底壓力小的井，固定凡爾過重。

圖1　碰泵示意

3　憋壓碰泵的原理及方法

針對以上兩點，制定了對策，由傳統的無憋壓碰泵改為憋壓碰泵，即碰泵前關角閥(碰泵結束后再打開角閥)，憋住套壓和井底壓力，待套壓、井底壓力充分漲起后（通常為4倍～5倍原套壓）開始碰泵，增大井底壓力的同時增大固定凡爾的向上壓力，利用較大的井底壓力頂開固定凡爾，疏通閥球與泵筒間的通道，消除閥球所粘附的污物，增加排采井的產水量,從而提高碰泵有效率，改進碰泵工藝。

4　憋壓碰泵技術現場實施及效果分析

現場實施的井場是2號水平井，進行了憋壓碰泵的效果分析如表2所示。

表2　憋壓碰泵的效果分析

憋壓碰泵后，單井的產水量與產氣量都有顯著增長。之后又進行了24次試驗，有效次數為10次，碰泵有效率升至41.7%，增幅明顯，進行了憋壓碰泵后效果統計，如表3所示。

表3　憋壓碰泵后的效果統計

5　憋壓碰泵的效益分析

5．1經濟效益可觀

樊莊南部作業區共有182口抽油機井，以此為例，統計了憋壓碰泵的經濟效

益，具體如表4所示。

表4　憋壓碰泵的經濟效益

華北油田山西煤層氣勘探開發分公司共有6個作業區，若全面推廣此技術，每年能增加收入27.6萬元，經濟效益可觀。

5．2社會效益突出

1）減少碰泵次數，有利于保護地層；減少工區勞動力（人力、車輛等），節約成本，提高工作效率。

2）減少檢泵頻次，延長檢泵周期。

3）提高煤層氣排采井的產量，延長排采壽命[2]。

6　結束語

憋壓碰泵技術成本低，工藝簡單，提高了碰泵有效率，增加了煤層氣井的產氣量與產水量，切實解決了生產問題，延長了煤層氣井的排采壽命，具有較高的推廣價值。鑒于作業區條件有限，固定凡爾過重的問題沒有解決，今后將在不影響正常排采的情況下，適當減輕固定凡爾的重量，進一步提高碰泵有效率，完善碰泵工藝，增加煤層氣井的產量。

參考文獻：

[1]鄭秀海.抽油機井碰泵[S].北京：中國石油出版社，2012.

[2]蘇現波，林曉英.煤層氣地質學[M].北京：煤炭工業出版社，2009.

（編輯：薄小玲）

Research of Pump Colliding Method with Pressure-out

MENG Xiangying1,2, ZHANG Junjie2, XING Junjie2, GUO Jinwen2, JIANG Tao2

(1. School of Resources and Geoscience, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221000, China; 2. Shanxi Branch of Exploration and Development of Coalbed Methane, North China Oilfield Company, PetroChina, Jincheng 048023, China)

Abstract:Taking the example of a coalbed methane (CBM) well in the south section of Fanzhuang, pumping unit was used to conduct many field tests. Combined with the statistics and cause analysis of pump collidingefficiencyin the last year, the principle was studied thoroughly to conclude some influential factors, including the size of well floor and weight of fixed valves. The improvement of the pump colliding effect needs increase the water and gas yield of the dewatering- induced CBM well. In addition, corresponding measures are established, that is, pump colliding with pressure- out. Angle valve is closed before the pump colliding (and will be opened after), casing pressure and bottom pressure are held. When the casing pressure and bottom pressure are up, pump colliding begins. The fixed valve will be pushed open, which makes it easy to dredge the passage between the valve ball and pump cylinder. Additionally, adhesive dirt on the valve ball could be cleaned easily. The technology could increase the water and gas yield, improve the efficiency of pump colliding, and innovate its technique, which has achieved obvious economical and social benefits.

Keywords:coalbed methane; pressure- out; pump colliding; efficient

作者簡介：孟祥迎（1981-），女，天津人，在讀工程碩士，助理工程師，從事煤層氣開發工作。

收稿日期：2015- 08- 10

DOI:10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.01.009

文章編號：1672- 5050（2016）01- 0029- 03

中圖分類號：TE273

文獻標識碼：A