關于煤層氣裸眼井注入/壓降測試管柱設計

趙鋒葉

摘要：由于煤層氣裸眼井在測試開采中，注入/壓降工藝是對每層進行定量和定性的一種手段，是不可或缺的重要環節。本文針對貴州煤氣層的具體參數以及存在的問題，設計了一種新的工藝管柱。

Abstract： The injection/pressure drop process is a means of quantifying and characterizing each layer and is an indispensable important link in the CBM open hole well test mining. In this paper， a new process column is designed for the specific parameters of Guizhou gas layer and the existing problems.

關鍵詞：裸眼井;煤氣層;注水/壓降;管柱

Key words： open hole;gas layer;water injection/pressure drop;pipe column

中圖分類號：TD84? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）25-0167-02

1? 貴州煤氣層裸眼井具體參數

取芯鉆頭尺寸：70mm;完鉆井深：900m;鉆機動力：約30T;直井;全井共11個煤層，層厚約3-5m，隔層約3-4m。井下地質情況較為復雜，可能有煤質疏松層，存在井壁不穩的風險;泥漿體系簡單，防卡性能差;鉆井至煤層上部后，全井筒取芯至目的層位，完鉆、分層測試。

2? 工藝要求

2.1 管柱必須防止位移

在開采煤層氣取芯鉆井過程中，為了防止井筒被破壞和清理井筒，介質一般都是干凈的水，這樣導致在鉆進過程中，在井壁上無形中形成一層被清水浸泡后薄薄的一層泥。在封隔器下放到座封位置時，由于井壁產生的泥皮光滑，這樣就造成了封隔器膠筒在座封時與井壁之間的接觸面積減少。膠筒膨脹后，與井筒之間產生的摩擦力減小，同時，由于井壁的泥皮太過光滑，更加進一步的降低了膠筒與井壁之間的摩擦力。如果在這樣的情況下進行注水測試作業，較高的注入壓力會對膠筒產生一個上的頂力。當這個力大于整個管柱自重和膠筒與井壁之間產生的摩擦力之和時，整套管柱就被推動向上移動。由于封隔器產生位移，造成了座封位置的變動，無法準確的在目的層進行的完全座封。

針對煤氣層的特殊井壁，所以，在煤層氣井注入/壓降作業之前，必須對井壁的座封位置進行清理，防止管柱上竄。

2.2 將裸眼井筒改為套管井筒

由于裸眼井測試中存在井壁垮塌、井壁擴大等問題，所以，應該盡可能在最短時間內進行裸眼注入/壓降測試，所以為了快捷方便的對煤層氣進行評價，注入關井時的累計時間不能太長，這些對于目前的裸眼井測試很難達到測試要求。通過對裸眼井進行多次的測試作業表明，有部分裸眼井因為井壁光滑而造成座封失敗，導致被迫下入套管完井后，才能繼續進行測試。這種二次下套管，造成了施工作業成本的增加，同時增加施工時間，降低施工效率。針對這種情況，采用套管井進行測試，不僅能夠保證封隔器的完全座封和位移現象，而且，更能提高施工效率。

2.3 將單封改為雙封

由于前期作業時單封封隔器在座封時存在座封不完全以及漏壓等問題。所以針對這種情況將單封改為雙封封隔座封的方式，即將原來的管柱連接由“K341封隔器+篩管”改為“K341封隔器+球座+K341封隔器+球座+篩管”，由于采用雙封的封隔器進行作業，這種雙膠筒的管柱不僅增加了座封面積，同時能夠提高膠筒與井壁之間的摩擦力，防止注入井時管柱位移。而且更能確保測試過程中有效降低井筒儲存量，提高測試數據的準確性。

3? 管柱設計方案介紹

3.1 采用K341-62型封隔器工作原理

根據貴州煤氣層裸眼井井筒的具體參數情況，設計了K341-62型封隔器進行作業。該封隔器主要工作原理如下：

座封過程：K341-62型封隔器為小規格封隔器，是針對貴州煤氣層裸眼小井筒進行研發設計的一種封隔器。主要通過從油管內打壓實現，壓力從中心管的傳壓孔進入，使膠筒膨脹，實現工具座封的目的。工具下端裝有節流閥，操作時，啟動地面泵注設備，向油管內注水，球座的內孔與油管內孔形成面積差，起到一定的節流作用。隨著管柱內壓力不斷增大，膠筒座封后將井筒分成了上下環空面積。當壓力達到一定程度需要關閉地面泵注設備時，管柱內壓力會產生突然下降的現象，這時膠筒內部的彈簧推動活塞移動堵住進壓孔，膠筒內的壓力被封堵，實現泄壓后膠筒仍然處于座封狀態。

解封過程：K341-62型封隔器的解封過程是通過上提管柱實現膠筒解封的。由于膠筒座封后，與套管壁之間產生一定的摩擦力，當上提管柱時膠筒與套管壁的摩擦力大于管柱的上提力時，封隔器上安裝的解封銷釘被剪斷，繼續上提管柱，封隔器中心管上移，使泄壓孔的密封失效，膠筒泄壓收縮，實現解封。

3.2 封隔器主要技術參數

該封隔器采用擴張式膠筒座封，上提解封。該膠筒采用橡膠與鋼件一起通過硫化處理，座封面積大，能夠提高膠筒與井壁之間的摩擦力，實現較大面積的座封和承壓。保證工具在注入井時座封在指定位置。