管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計講義課件

排采管柱結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及設(shè)計管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計講義課件提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀二、排采工藝完善歷程1、井筒工藝完善2、地面設(shè)備載荷計算提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀HUABEIoilfieldCBMbranchcompany

華北油田煤層氣分公司煤層氣排采工藝現(xiàn)狀煤層氣排采工藝抽油機+管式泵普通抽油機數(shù)字化抽油機（先導實驗）勵磁電機永磁節(jié)能電機螺桿泵一級減速（3：1）二級減速（9：1）直驅(qū)驅(qū)動頭同心管無桿泵（先導實驗）數(shù)控電潛管式泵等其它新式舉升工藝高壓射流泵（先導實驗）有桿排采無桿排采電潛離心泵HUABEIoilfieldCBMbranchHUABEIoilfieldCBMbranchcompany

華北油田煤層氣分公司抽油機型號主要為：三、四、五、六、八型；管式泵為二級密封，泵徑以38mm、44mm、57mm、70mm為主，少量使用24mm、28mm、32mm、83mm泵徑。抽油桿主要使用D19mm、D22mm、D25mm。分公司98.1%井使用抽油機+管式泵排采工藝。煤層氣排采工藝現(xiàn)狀1、抽油機+管式泵HUABEIoilfieldCBMbranchHUABEIoilfieldCBMbranchcompany

華北油田煤層氣分公司螺桿泵主要用于水平井排采，型號主要有：GLB40-25、GLB75-25、GLB190-25、GLB300-25、GLB400-25。螺桿泵地面驅(qū)動頭有3種：驅(qū)動頭減速方式減速比電機功率（kW）理論轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）DV1皮帶一級3:17.5、11、12.5、150-500國產(chǎn)齒輪+皮帶二級9:111、15、22、300-300直驅(qū)無無8.4、12、15.18.220-200一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀2、螺桿泵HUABEIoilfieldCBMbranch工作原理為通過地面高壓驅(qū)動液通過中心管驅(qū)動同心管泵的泵筒，使通過為解決油管排采設(shè)備的桿管偏磨問題，分公司在華固40-10井、樊試U1H、樊試U2H、鄭2-053使用同心管無桿排采設(shè)備，從整體實驗效果看，該工藝技術(shù)效果較好，目前有進一步推廣實驗和使用的價值。一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀3、同心管無桿排采工作原理為通過地面高壓驅(qū)動液通過中心管驅(qū)動同心管泵的工作原理為從地面的高速動力液經(jīng)過水力泵后，在噴嘴與喉管之間形成負壓，由于喉管外與外管之間的夾縫與地層是連通的，這樣，地層流動就會被抽吸上來，泵壓越高流速越快，產(chǎn)生負壓越大，對流體抽吸力就越大，相應產(chǎn)量就越高。目前分公司在鄭試平3H和鄭1平3H井進行射流泵先導實驗，目前鄭試平3H日產(chǎn)水量1方，日產(chǎn)氣100方，煤沒度75米，鄭試1平3H剛投產(chǎn)，日產(chǎn)水量3方，動液面469米。一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀4、射流泵發(fā)電機6工作原理為從地面的高速動力液經(jīng)過水力泵后，在噴數(shù)控電潛管式泵配套采油技術(shù)主要由直線潛油電機、柱塞式抽油泵、潛油電纜、電纜保護配件、地面配套控制系統(tǒng)組成。目前在華固40-2、華固40-12試驗運行，效果還有待觀察。5、數(shù)控電潛管式泵數(shù)控電潛管式泵配套采油技術(shù)主要由直線潛油電機、柱塞式提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀二、排采工藝完善歷程1、井筒工藝完善2、地面設(shè)備載荷計算提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀煤灰煤粉煤粒煤塊井筒固體顆粒壓裂砂鐵屑煤灰煤粉煤粒煤塊井筒固體顆粒壓裂砂鐵屑固相顆粒較多：主要是煤層產(chǎn)出的煤粉煤屑，也有壓裂砂和偏磨產(chǎn)生的鐵屑。（1）壓裂液作用：壓裂液及支撐劑對煤層裂縫表面的磨蝕及沖擊作用產(chǎn)生大量煤粉、煤屑。（2）應力作用：排采降壓，煤基質(zhì)應力改變，煤巖的彈性自調(diào)節(jié)效應導致煤粉、煤屑的產(chǎn)生。（3）煤巖性質(zhì)：沁南3#煤層底部軟煤層發(fā)育，煤粉遠遠高于原生結(jié)構(gòu)煤。固相顆粒較多：主要是煤層產(chǎn)出的煤粉煤屑，也有壓裂砂和偏磨產(chǎn)生固定凡爾堵死

活塞拉壞

浦南3-6出煤粉

煤泥堵塞油管

常見問題固定凡爾堵死活塞拉壞浦南3-6出煤粉煤泥堵桿管設(shè)計優(yōu)化過程第一種方式（2008年以前）采用割縫篩管或普通篩管孔徑為5~10mm，下入深度基本正對煤層中部，篩管下連接1根沉砂管。抽油泵的抽吸力水平作用于煤層，造成大量煤粉進入泵筒，易發(fā)生卡泵。桿管設(shè)計優(yōu)化過程第一種方式（2008年以前）第二種方式（2008年前）篩管改用氣錨，深度位于煤層以上5m左右，氣錨下連接1根沉砂管。氣錨雖能防止氣鎖現(xiàn)象的產(chǎn)生，但在動液面下降接近煤層時，泵吸入口大量串氣，嚴重影響井下泵的正常工作，卡泵問題仍未解決。桿管設(shè)計優(yōu)化過程第二種方式（2008年前）桿管設(shè)計優(yōu)化過程第三種、2008~2010年9月以有限防砂理念為指導，提出綜合防卡泵工藝：即采用二級間隙抽油泵+100目繞絲篩管+吸入口深度在煤層以下5~10米，采用無防腐漆的抽油桿。緩解了卡泵，出現(xiàn)部分篩管下部堵塞情況。100目繞絲篩管二級間隙泵5~10米井身結(jié)構(gòu)示意圖桿管設(shè)計優(yōu)化過程第三種、2008~2010年9月100目繞絲篩管二級間隙泵5表層套管：244.5mm*60.06m人工井底：756.6m煤層井段：709.30m-714.30m管式泵D38mm×714.5m80目篩管頂：724m

絲堵：727.5m

回音標：200m華蒲1-13-1完井井身結(jié)構(gòu)示意圖

第四種、2010年9月至11月出煤粉多，篩管內(nèi)部堵塞的井，在篩管下部增加了沉砂短節(jié)。部分井篩管堵塞仍然沒有解決。桿管設(shè)計優(yōu)化過程表層套管：人工井底：756.6m煤層井段：管式泵D38mm×表層套管：244.5mm*35.56m人工井底：647.00m完鉆井深：666.00m管式泵D38mm×603.5m壓力計614m50目篩管頂：614m節(jié)箍：617.5m

FZP08-1v設(shè)計井身結(jié)構(gòu)示意圖

第五種、2010年12月至2012年對于出灰量大的井，篩管下部設(shè)油管短節(jié)，底部開口。進入篩管的煤粒沉降落入套管口袋，不堵塞篩管；短節(jié)起到水封作用，氣體通過篩管時不至于帶進大顆粒煤屑。桿管設(shè)計優(yōu)化過程洞穴段598.17m-602.15m煤層井段：597.25m-603.35m表層套管：人工井底：647.00m管式泵D38mm×603.1、防砂措施選擇防砂措施砂拱防砂化學防砂熱力焦化防砂機械防砂炮眼口處形成砂拱，阻擋地層砂產(chǎn)出；易垮塌。樹脂膠結(jié)人工井壁其他化學固砂法管柱濾砂充填濾砂防砂泵防砂篩管和井壁之間加入充填材料，阻擋砂粒運移濾砂管防砂：樹脂膠結(jié)地層砂：制約條件多，使用不廣泛：將井壁材料送到產(chǎn)層，形成擋砂屏障向油層提供熱能，使原油在砂粒表面焦化薄層，不適合煤層氣開采施工簡便、成本低，地層砂可進入井筒1、防砂措施選擇防砂措施砂拱防砂化學防砂熱力焦化防砂機械防砂

若采用一級間隙管式泵，需選擇200目以上的篩管，易堵塞；若采用三級間隙管式泵，漏失嚴重。泵型分類間隙mm一級泵0.02-0.07二級泵0.07-0.12三級泵0.12-0.17篩管目數(shù)孔徑mm102.00200.90500.36800.201000.152000.082、管式泵、篩管選擇若采用一級間隙管式泵，需選擇200目以上的篩管，易堵間隙漏失量QL/d泵徑D/mm泵間隙C/mm泵深度H/m井下液粘度μ/mPa?s柱塞長度L/mm光桿長度S/m沖次n次/分629.28380.127000.854512000.91689.12380.127000.854512000.98635.46380.127000.854512001.51738.60380.127000.854512001.58821.08380.127000.854512002.58二級間隙管式泵漏失量計算間隙漏失量QL/d泵徑D/mm泵間隙C/mm泵深度H

第一階段泵作用力正對煤層，大量雜質(zhì)進入泵筒，生產(chǎn)故障。

第二階段液面降至煤層時，大量竄氣，雜質(zhì)進入泵筒，生產(chǎn)故障。

管柱結(jié)構(gòu)第一階段泵作用力正對煤層，大量雜質(zhì)進入泵筒，生產(chǎn)故障固體顆粒膠狀混合物固體顆粒膠狀混合物

（1）煤灰化驗分析

對口袋中煤灰、煤粒及泵筒中存留的膠狀混合物進行粒徑及化學成分分析：小于該顆粒直徑百分比顆粒直徑（μm）5%5.027010%8.753920%16.352630%25.896940%44.158060%122.587770%160.463980%201.697990%260.226595%311.8604瀝青“A”分析報告表分析日期：2007年01月22日樣品編號井號巖性描述瀝青“A”（%）2006-051-001黑色粉末45.77742006-051-002黑色環(huán)片狀物45.43652006-051-003黑色柱狀物49.41862007-001-001蒲南1-2光桿采集樣制樣2007-001-002蒲1-13泵筒樣制樣（1）煤灰化驗分析小于該顆粒直徑百分比顆粒直徑（μm）5

化驗結(jié)果煤粒的粒徑范圍為1mm-6mm。膠狀混合物中含有瀝青質(zhì)、飽和烴、芳烴，較粘稠。

煤灰、壓裂砂、煤粒等雜質(zhì)混合一起，具有較強的粘性，易堵塞篩管和凡爾，造成無液的生產(chǎn)現(xiàn)象?；灲Y(jié)果

第三階段

第四階段100目篩管易被煤灰堵塞，造成無液現(xiàn)象。沉砂短節(jié)和篩管內(nèi)部被煤灰堵塞，造成無液現(xiàn)象。第三階段第四階段100目篩管易被煤灰堵塞，造俯視仰視內(nèi)置篩管內(nèi)置篩管壁上及底部有割縫，寬度在0.15-0.3mm之間，底部割縫寬度2mm。篩管外窄內(nèi)寬，不卡煤粉，臟物自然脫落。俯視仰視內(nèi)置篩管內(nèi)置篩管關(guān)鍵技術(shù)（1）油管短接下部取消了絲堵，泵下管柱內(nèi)不會有沉砂；（2）取消了泵下沉砂管；（3）改變了進液通道，煤屑等固體顆粒不易吸附在內(nèi)置篩管的外表面，不會堵塞進液通道；（4）可以把吸入口下入口袋底部，防氣效果更好；（5）由于取消了絲堵，避免了出現(xiàn)臺階而使砂埋管柱難以起出。目前，主要應用于套變井。內(nèi)置篩管關(guān)鍵技術(shù)

泵以下油管過流面積最大，相應的液體流速最低；泵上油管中有抽油桿，過流面積減小，流速升高。若在一定水量下能夠經(jīng)泵下油管進入泵筒的顆粒均可排至地面；不能進入泵筒的大顆粒需沉至人工井底，否則從內(nèi)部堵塞篩管。泵以下油管過流面積最大，相應的液體流速最低；泵上油管中

為給管柱結(jié)構(gòu)合理設(shè)計提供依據(jù)，在華溪11-4井進行煤粉卡泵試驗。次數(shù)煤灰量（ml）粒徑（mm）上、下死點停機時間（h）結(jié)果第一次10000.1—1.23未卡泵第二次15000.1—3.012

通過兩次不同煤灰量、不同粒徑、不同停機時間的煤灰卡泵試驗，可以說明單純的煤粒不會造成卡泵。經(jīng)過分析和實際生產(chǎn)結(jié)合，認為桿管偏磨鐵屑、大量絲扣油和煤灰混合后形成的泥餅、作業(yè)時抽油桿攜帶地面泥沙入井等是卡泵的主要原因。4、煤灰卡泵實驗為給管柱結(jié)構(gòu)合理設(shè)計提供依據(jù)，在華溪11-4井進行煤粉卡泵抽油桿節(jié)箍偏磨照片卡泵柱塞上擠壓的鐵屑桿管偏磨產(chǎn)生的鐵屑是卡泵主要原因抽油桿節(jié)箍偏磨照片卡泵柱塞上擠壓的鐵屑桿管偏磨產(chǎn)生的鐵屑是卡現(xiàn)場取樣池鐵屑照片卡泵井泵筒中的粘稠物質(zhì)風干后呈餅狀現(xiàn)場取樣池鐵屑照片卡泵井泵筒中的粘稠物質(zhì)風干后呈餅狀總結(jié)以上分析：煤灰、壓裂砂、煤粒混合后易堵塞細孔徑篩管單純煤顆粒不會造成卡泵大顆粒沉降需要一條順暢的通道因此，防砂管柱結(jié)構(gòu)中可擴大篩管的孔徑；去除絲堵。形成以下管柱結(jié)構(gòu)：油管+二級間隙泵+一根尾管+篩管（可去）（底部開口）總結(jié)以上分析：

第五階段

第六階段篩頂在煤層底界下10米，液面不能降至煤層底界以下篩頂在煤層底界下20米，液面能降至煤層底界以下，維持煤沒度為負。第五階段第六階段篩頂在煤層底界下10米，液面結(jié)構(gòu)主要由泵筒、柱塞、游動閥、固定閥等組成特點結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)方便、排量大，適用范圍廣主要規(guī)格與參數(shù)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度m柱塞沖程范圍m連接油管外徑mm連接抽油桿直徑mm泵常數(shù)m3/d最大外徑mm280.60.91.21.50.30.60.90.6-6.060.3，73.0160.91688.93260.3，73.0161.14088.93860.3，73.016/191.64288.94460.3，73.0192.23588.95773.0193.69488.97088.9225.51810783101.6227.70711495114.32510.261121整筒泵長柱塞防砂泵防卡泵34結(jié)構(gòu)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度結(jié)構(gòu)主要由泵筒、柱塞、游動閥、固定閥等組成特點結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)方便、排量大，適用范圍廣主要規(guī)格與參數(shù)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度m柱塞沖程范圍m連接油管外徑mm連接抽油桿直徑mm泵常數(shù)m3/d最大外徑mm280.60.91.21.50.30.60.90.6-6.060.3，73.0160.91688.93260.3，73.0161.14088.93860.3，73.016/191.64288.94460.3，73.0192.23588.95773.0193.69488.97088.9225.51810783101.6227.70711495114.32510.261121整筒泵長柱塞防砂泵防卡泵35結(jié)構(gòu)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度結(jié)構(gòu)該泵主要由兩大部分組成：一是桿式泵部分，二是支承沉砂部分。特點該泵結(jié)合長柱塞防砂泵及桿式泵結(jié)構(gòu)特點，防砂效果好，作業(yè)方便、費用低主要規(guī)格與參數(shù)長柱塞防砂泵防卡泵公稱直徑（mm）泵筒長度（mm）柱塞長度（mm）柱塞沖程范圍（m）連接油管外徑（mm）連接抽油桿直徑（mm）泵體最大外徑（mm）3212003000-76001.5-6.073.019893873.019894473.019895688.91910870101.62211636結(jié)構(gòu)長柱塞防砂泵防卡泵公稱直徑（mm）泵筒長度（mm）柱塞長主要研究內(nèi)容防砂泵主要研究內(nèi)容防砂泵防砂泵吸入口寬12mm防砂泵吸入口寬12mm1、防砂卡、防砂埋：采用長柱塞、短泵筒密封配合，柱塞上端始終處在泵筒之外，下沉的砂粒沿沉砂環(huán)空沉入泵下尾管，不會在泵上聚積造成砂埋；長柱塞短泵筒結(jié)構(gòu)無楔形間隙，不會造成砂卡。2、流道大、泵效高：由于該泵在下沖程的下死點時，柱塞的上出油閥罩仍暴露在泵筒之外，出油過流斷面相應不受泵筒內(nèi)徑的限制，可比同規(guī)格泵的閥體直徑大10-15mm，故出油量大、阻力??；

長柱塞防砂泵防卡泵技術(shù)特點：391、防砂卡、防砂埋：采用長柱塞、短泵筒密封配合，柱塞上端始終3、使用壽命長：在含砂井上使用的常規(guī)抽油泵，其失效形式大多為砂粒對泵筒和柱塞的磨損而造成間隙增大，漏失也相應增大，以及凡爾副被沖蝕造成漏失。長柱塞抽油泵的特殊結(jié)構(gòu)能較好的解決這些難題，有效地防止砂卡、砂磨和沖蝕，從而大大提高泵的使用壽命。4、采用加強上出油閥罩：該泵的上出油閥罩因為不受泵筒內(nèi)徑的限制，壁厚加大，大大提高了強度，從而彌補了常規(guī)抽油泵的上出油閥罩壁薄易斷裂的缺點。長柱塞防砂泵防卡泵403、使用壽命長：在含砂井上使用的常規(guī)抽油泵，其失效形式大多為光桿載荷簡化計算上沖程的最大載荷可簡化為：Wmax=(Mr+ML)*(1+Sn2/1790)/1000下沖程最小載荷可簡化為：Wmin=(Mr-Mr/7.8)*(1+Sn2/1790)/1000s——沖程，m；n——沖次;ML——動液面深度全柱塞面積上的液柱載荷，kg；液柱載荷ML=泵徑（mm）*泵徑/4*3.14*動液面（m）/1000Mr——抽油桿柱在空氣中的重量，kg；其中19mm抽油桿每米2.3kg，22mm抽油桿每米3.07kg，25mm抽油桿每米4.17kg光桿載荷簡化計算上沖程的最大載荷可簡化為：井筒載荷計算方法井筒載荷計算方法最大載荷

M大=（M液+M抽）*（1+S*n2/1790）/1000最小載荷

M小=（M抽-M抽/7.8）*（1+S*n2/1790）/1000根據(jù)最大、最小井筒載荷確定抽油機的機型，抽油機允許最大載荷值為理論值的80%。如五型抽油機允許井筒最大載荷值是4噸。井筒載荷計算方法井筒載荷計算方法管式泵理論排量計算方法管式泵理論排量計算公式Q=0.785*D2*S*n*η*1440/1000000式中：D——泵徑，毫米；S——沖程，米；n——沖次，次/分；η——泵效，一般取80%。實際應用中，管式泵理論排量是預測水量的1.5倍以上。管式泵理論排量計算方法管式泵理論排量計算公式人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學作品，我們能提高文學鑒賞水平，培養(yǎng)文學情趣；通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進。人有了知識，就會具備各種分析能力，管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計講義課件45排采管柱結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及設(shè)計管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計講義課件提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀二、排采工藝完善歷程1、井筒工藝完善2、地面設(shè)備載荷計算提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀HUABEIoilfieldCBMbranchcompany

華北油田煤層氣分公司煤層氣排采工藝現(xiàn)狀煤層氣排采工藝抽油機+管式泵普通抽油機數(shù)字化抽油機（先導實驗）勵磁電機永磁節(jié)能電機螺桿泵一級減速（3：1）二級減速（9：1）直驅(qū)驅(qū)動頭同心管無桿泵（先導實驗）數(shù)控電潛管式泵等其它新式舉升工藝高壓射流泵（先導實驗）有桿排采無桿排采電潛離心泵HUABEIoilfieldCBMbranchHUABEIoilfieldCBMbranchcompany

華北油田煤層氣分公司抽油機型號主要為：三、四、五、六、八型；管式泵為二級密封，泵徑以38mm、44mm、57mm、70mm為主，少量使用24mm、28mm、32mm、83mm泵徑。抽油桿主要使用D19mm、D22mm、D25mm。分公司98.1%井使用抽油機+管式泵排采工藝。煤層氣排采工藝現(xiàn)狀1、抽油機+管式泵HUABEIoilfieldCBMbranchHUABEIoilfieldCBMbranchcompany

華北油田煤層氣分公司螺桿泵主要用于水平井排采，型號主要有：GLB40-25、GLB75-25、GLB190-25、GLB300-25、GLB400-25。螺桿泵地面驅(qū)動頭有3種：驅(qū)動頭減速方式減速比電機功率（kW）理論轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）DV1皮帶一級3:17.5、11、12.5、150-500國產(chǎn)齒輪+皮帶二級9:111、15、22、300-300直驅(qū)無無8.4、12、15.18.220-200一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀2、螺桿泵HUABEIoilfieldCBMbranch工作原理為通過地面高壓驅(qū)動液通過中心管驅(qū)動同心管泵的泵筒，使通過為解決油管排采設(shè)備的桿管偏磨問題，分公司在華固40-10井、樊試U1H、樊試U2H、鄭2-053使用同心管無桿排采設(shè)備，從整體實驗效果看，該工藝技術(shù)效果較好，目前有進一步推廣實驗和使用的價值。一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀3、同心管無桿排采工作原理為通過地面高壓驅(qū)動液通過中心管驅(qū)動同心管泵的工作原理為從地面的高速動力液經(jīng)過水力泵后，在噴嘴與喉管之間形成負壓，由于喉管外與外管之間的夾縫與地層是連通的，這樣，地層流動就會被抽吸上來，泵壓越高流速越快，產(chǎn)生負壓越大，對流體抽吸力就越大，相應產(chǎn)量就越高。目前分公司在鄭試平3H和鄭1平3H井進行射流泵先導實驗，目前鄭試平3H日產(chǎn)水量1方，日產(chǎn)氣100方，煤沒度75米，鄭試1平3H剛投產(chǎn)，日產(chǎn)水量3方，動液面469米。一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀4、射流泵發(fā)電機6工作原理為從地面的高速動力液經(jīng)過水力泵后，在噴數(shù)控電潛管式泵配套采油技術(shù)主要由直線潛油電機、柱塞式抽油泵、潛油電纜、電纜保護配件、地面配套控制系統(tǒng)組成。目前在華固40-2、華固40-12試驗運行，效果還有待觀察。5、數(shù)控電潛管式泵數(shù)控電潛管式泵配套采油技術(shù)主要由直線潛油電機、柱塞式提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀二、排采工藝完善歷程1、井筒工藝完善2、地面設(shè)備載荷計算提綱一、煤層氣排采工藝現(xiàn)狀煤灰煤粉煤粒煤塊井筒固體顆粒壓裂砂鐵屑煤灰煤粉煤粒煤塊井筒固體顆粒壓裂砂鐵屑固相顆粒較多：主要是煤層產(chǎn)出的煤粉煤屑，也有壓裂砂和偏磨產(chǎn)生的鐵屑。（1）壓裂液作用：壓裂液及支撐劑對煤層裂縫表面的磨蝕及沖擊作用產(chǎn)生大量煤粉、煤屑。（2）應力作用：排采降壓，煤基質(zhì)應力改變，煤巖的彈性自調(diào)節(jié)效應導致煤粉、煤屑的產(chǎn)生。（3）煤巖性質(zhì)：沁南3#煤層底部軟煤層發(fā)育，煤粉遠遠高于原生結(jié)構(gòu)煤。固相顆粒較多：主要是煤層產(chǎn)出的煤粉煤屑，也有壓裂砂和偏磨產(chǎn)生固定凡爾堵死

活塞拉壞

浦南3-6出煤粉

煤泥堵塞油管

常見問題固定凡爾堵死活塞拉壞浦南3-6出煤粉煤泥堵桿管設(shè)計優(yōu)化過程第一種方式（2008年以前）采用割縫篩管或普通篩管孔徑為5~10mm，下入深度基本正對煤層中部，篩管下連接1根沉砂管。抽油泵的抽吸力水平作用于煤層，造成大量煤粉進入泵筒，易發(fā)生卡泵。桿管設(shè)計優(yōu)化過程第一種方式（2008年以前）第二種方式（2008年前）篩管改用氣錨，深度位于煤層以上5m左右，氣錨下連接1根沉砂管。氣錨雖能防止氣鎖現(xiàn)象的產(chǎn)生，但在動液面下降接近煤層時，泵吸入口大量串氣，嚴重影響井下泵的正常工作，卡泵問題仍未解決。桿管設(shè)計優(yōu)化過程第二種方式（2008年前）桿管設(shè)計優(yōu)化過程第三種、2008~2010年9月以有限防砂理念為指導，提出綜合防卡泵工藝：即采用二級間隙抽油泵+100目繞絲篩管+吸入口深度在煤層以下5~10米，采用無防腐漆的抽油桿。緩解了卡泵，出現(xiàn)部分篩管下部堵塞情況。100目繞絲篩管二級間隙泵5~10米井身結(jié)構(gòu)示意圖桿管設(shè)計優(yōu)化過程第三種、2008~2010年9月100目繞絲篩管二級間隙泵5表層套管：244.5mm*60.06m人工井底：756.6m煤層井段：709.30m-714.30m管式泵D38mm×714.5m80目篩管頂：724m

絲堵：727.5m

回音標：200m華蒲1-13-1完井井身結(jié)構(gòu)示意圖

第四種、2010年9月至11月出煤粉多，篩管內(nèi)部堵塞的井，在篩管下部增加了沉砂短節(jié)。部分井篩管堵塞仍然沒有解決。桿管設(shè)計優(yōu)化過程表層套管：人工井底：756.6m煤層井段：管式泵D38mm×表層套管：244.5mm*35.56m人工井底：647.00m完鉆井深：666.00m管式泵D38mm×603.5m壓力計614m50目篩管頂：614m節(jié)箍：617.5m

FZP08-1v設(shè)計井身結(jié)構(gòu)示意圖

第五種、2010年12月至2012年對于出灰量大的井，篩管下部設(shè)油管短節(jié)，底部開口。進入篩管的煤粒沉降落入套管口袋，不堵塞篩管；短節(jié)起到水封作用，氣體通過篩管時不至于帶進大顆粒煤屑。桿管設(shè)計優(yōu)化過程洞穴段598.17m-602.15m煤層井段：597.25m-603.35m表層套管：人工井底：647.00m管式泵D38mm×603.1、防砂措施選擇防砂措施砂拱防砂化學防砂熱力焦化防砂機械防砂炮眼口處形成砂拱，阻擋地層砂產(chǎn)出；易垮塌。樹脂膠結(jié)人工井壁其他化學固砂法管柱濾砂充填濾砂防砂泵防砂篩管和井壁之間加入充填材料，阻擋砂粒運移濾砂管防砂：樹脂膠結(jié)地層砂：制約條件多，使用不廣泛：將井壁材料送到產(chǎn)層，形成擋砂屏障向油層提供熱能，使原油在砂粒表面焦化薄層，不適合煤層氣開采施工簡便、成本低，地層砂可進入井筒1、防砂措施選擇防砂措施砂拱防砂化學防砂熱力焦化防砂機械防砂

若采用一級間隙管式泵，需選擇200目以上的篩管，易堵塞；若采用三級間隙管式泵，漏失嚴重。泵型分類間隙mm一級泵0.02-0.07二級泵0.07-0.12三級泵0.12-0.17篩管目數(shù)孔徑mm102.00200.90500.36800.201000.152000.082、管式泵、篩管選擇若采用一級間隙管式泵，需選擇200目以上的篩管，易堵間隙漏失量QL/d泵徑D/mm泵間隙C/mm泵深度H/m井下液粘度μ/mPa?s柱塞長度L/mm光桿長度S/m沖次n次/分629.28380.127000.854512000.91689.12380.127000.854512000.98635.46380.127000.854512001.51738.60380.127000.854512001.58821.08380.127000.854512002.58二級間隙管式泵漏失量計算間隙漏失量QL/d泵徑D/mm泵間隙C/mm泵深度H

第一階段泵作用力正對煤層，大量雜質(zhì)進入泵筒，生產(chǎn)故障。

第二階段液面降至煤層時，大量竄氣，雜質(zhì)進入泵筒，生產(chǎn)故障。

管柱結(jié)構(gòu)第一階段泵作用力正對煤層，大量雜質(zhì)進入泵筒，生產(chǎn)故障固體顆粒膠狀混合物固體顆粒膠狀混合物

（1）煤灰化驗分析

對口袋中煤灰、煤粒及泵筒中存留的膠狀混合物進行粒徑及化學成分分析：小于該顆粒直徑百分比顆粒直徑（μm）5%5.027010%8.753920%16.352630%25.896940%44.158060%122.587770%160.463980%201.697990%260.226595%311.8604瀝青“A”分析報告表分析日期：2007年01月22日樣品編號井號巖性描述瀝青“A”（%）2006-051-001黑色粉末45.77742006-051-002黑色環(huán)片狀物45.43652006-051-003黑色柱狀物49.41862007-001-001蒲南1-2光桿采集樣制樣2007-001-002蒲1-13泵筒樣制樣（1）煤灰化驗分析小于該顆粒直徑百分比顆粒直徑（μm）5

化驗結(jié)果煤粒的粒徑范圍為1mm-6mm。膠狀混合物中含有瀝青質(zhì)、飽和烴、芳烴，較粘稠。

煤灰、壓裂砂、煤粒等雜質(zhì)混合一起，具有較強的粘性，易堵塞篩管和凡爾，造成無液的生產(chǎn)現(xiàn)象?；灲Y(jié)果

第三階段

第四階段100目篩管易被煤灰堵塞，造成無液現(xiàn)象。沉砂短節(jié)和篩管內(nèi)部被煤灰堵塞，造成無液現(xiàn)象。第三階段第四階段100目篩管易被煤灰堵塞，造俯視仰視內(nèi)置篩管內(nèi)置篩管壁上及底部有割縫，寬度在0.15-0.3mm之間，底部割縫寬度2mm。篩管外窄內(nèi)寬，不卡煤粉，臟物自然脫落。俯視仰視內(nèi)置篩管內(nèi)置篩管關(guān)鍵技術(shù)（1）油管短接下部取消了絲堵，泵下管柱內(nèi)不會有沉砂；（2）取消了泵下沉砂管；（3）改變了進液通道，煤屑等固體顆粒不易吸附在內(nèi)置篩管的外表面，不會堵塞進液通道；（4）可以把吸入口下入口袋底部，防氣效果更好；（5）由于取消了絲堵，避免了出現(xiàn)臺階而使砂埋管柱難以起出。目前，主要應用于套變井。內(nèi)置篩管關(guān)鍵技術(shù)

泵以下油管過流面積最大，相應的液體流速最低；泵上油管中有抽油桿，過流面積減小，流速升高。若在一定水量下能夠經(jīng)泵下油管進入泵筒的顆粒均可排至地面；不能進入泵筒的大顆粒需沉至人工井底，否則從內(nèi)部堵塞篩管。泵以下油管過流面積最大，相應的液體流速最低；泵上油管中

為給管柱結(jié)構(gòu)合理設(shè)計提供依據(jù)，在華溪11-4井進行煤粉卡泵試驗。次數(shù)煤灰量（ml）粒徑（mm）上、下死點停機時間（h）結(jié)果第一次10000.1—1.23未卡泵第二次15000.1—3.012

通過兩次不同煤灰量、不同粒徑、不同停機時間的煤灰卡泵試驗，可以說明單純的煤粒不會造成卡泵。經(jīng)過分析和實際生產(chǎn)結(jié)合，認為桿管偏磨鐵屑、大量絲扣油和煤灰混合后形成的泥餅、作業(yè)時抽油桿攜帶地面泥沙入井等是卡泵的主要原因。4、煤灰卡泵實驗為給管柱結(jié)構(gòu)合理設(shè)計提供依據(jù)，在華溪11-4井進行煤粉卡泵抽油桿節(jié)箍偏磨照片卡泵柱塞上擠壓的鐵屑桿管偏磨產(chǎn)生的鐵屑是卡泵主要原因抽油桿節(jié)箍偏磨照片卡泵柱塞上擠壓的鐵屑桿管偏磨產(chǎn)生的鐵屑是卡現(xiàn)場取樣池鐵屑照片卡泵井泵筒中的粘稠物質(zhì)風干后呈餅狀現(xiàn)場取樣池鐵屑照片卡泵井泵筒中的粘稠物質(zhì)風干后呈餅狀總結(jié)以上分析：煤灰、壓裂砂、煤粒混合后易堵塞細孔徑篩管單純煤顆粒不會造成卡泵大顆粒沉降需要一條順暢的通道因此，防砂管柱結(jié)構(gòu)中可擴大篩管的孔徑；去除絲堵。形成以下管柱結(jié)構(gòu)：油管+二級間隙泵+一根尾管+篩管（可去）（底部開口）總結(jié)以上分析：

第五階段

第六階段篩頂在煤層底界下10米，液面不能降至煤層底界以下篩頂在煤層底界下20米，液面能降至煤層底界以下，維持煤沒度為負。第五階段第六階段篩頂在煤層底界下10米，液面結(jié)構(gòu)主要由泵筒、柱塞、游動閥、固定閥等組成特點結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)方便、排量大，適用范圍廣主要規(guī)格與參數(shù)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度m柱塞沖程范圍m連接油管外徑mm連接抽油桿直徑mm泵常數(shù)m3/d最大外徑mm280.60.91.21.50.30.60.90.6-6.060.3，73.0160.91688.93260.3，73.0161.14088.93860.3，73.016/191.64288.94460.3，73.0192.23588.95773.0193.69488.97088.9225.51810783101.6227.70711495114.32510.261121整筒泵長柱塞防砂泵防卡泵79結(jié)構(gòu)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度結(jié)構(gòu)主要由泵筒、柱塞、游動閥、固定閥等組成特點結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)方便、排量大，適用范圍廣主要規(guī)格與參數(shù)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度m柱塞沖程范圍m連接油管外徑mm連接抽油桿直徑mm泵常數(shù)m3/d最大外徑mm280.60.91.21.50.30.60.90.6-6.060.3，73.0160.91688.93260.3，73.0161.14088.93860.3，73.016/191.64288.94460.3，73.0192.23588.95773.0193.69488.97088.9225.51810783101.6227.70711495114.32510.261121整筒泵長柱塞防砂泵防卡泵80結(jié)構(gòu)創(chuàng)新服務.打造品牌公稱直徑mm柱塞長度系列m加長短節(jié)長度結(jié)構(gòu)該泵主要由兩大部分組成：一是桿式泵部分，二是支承沉砂部分。特點該泵結(jié)合長柱塞防砂泵及桿式泵結(jié)構(gòu)特點，防砂效果好，作業(yè)方便、費用低主要規(guī)格與參數(shù)長柱塞防砂泵防卡泵