煤层气排水采气设备的选型研究

煤层气排采设备的选型是排采设备选择的关键技术,是保障煤层气井连续稳定经济排采的重要因素。本课题结合国家科技重大专项大型油气田及煤层气开发专题“煤层气排采工艺与数值模拟技术”子课题“煤层气井生产系统设备优化选型技术”的研究内容展开。 本文首先根据我国煤层气的成藏机制,研究了煤层气井各开采过程的特点。应用达西渗流和非线性渗流定律,给出了流体的流动规律和产能的预测规律;通过建立数学模型和数值求解,给出井底流压的计算方法;通过建立产水量计算模型,获取产水指数,给出最大产水量的预测方法;分析各项排采参数,给出参数间的相互关系及其对产水量和产气量的影响,初步给出煤层气井动态和生产系统的分析预测,为设备选型打下基础。 本文分析了煤层气不同排采设备的工艺原理、技术特点和适应性,在此基础上,依据不同煤层的地质条件、煤层气井的各项生产参数和井斜、出砂、出煤粉等实际开采因素,建立参数量化综合评价方法,应用参数化、量化方法来评价各排采设备的主要指标,给出煤层气排采设备类型的选择方法,完成最佳排采设备的优选。 对有杆泵排采设备的工作理论及悬点运动规律进行了详细分析,确定有杆泵设备的基本参数,包括悬点载荷的计算、示功图的绘制、冲程和冲次的选择以及减速箱曲柄轴扭矩的计算,给出平衡方式、原理和平衡计算,完成有杆泵排采设备的设计计算方法,为设备型号的选择提供依据。 对于所选择的典型排采设备,根据煤层气井预测的最大产水量初步确定泵径、冲程和冲数,并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。然后由已选出的泵径、冲程、冲次组合及杆管确定有杆泵排采设备的基本参数,选择所需要的排采设备型号和动力装置型号,给出了机型和泵型选择图解、杆管选择图表等图表选择法,建立煤层气排采设备型号的选择方法。 本文的研究旨在建立煤层气开采专用排采设备的选型方法和参数配套规范,指导煤层气排采设备进行系统而科学的选型,以解决投资大、设备不配套、抽空等问题,有效提高检泵周期,提高单井产量,提升煤层气的开发效益。