煤层气井煤粉沉降模型修正与运移实验研究摘要
煤层气采用排采泵排水降压方式开发,煤粉产出与运移是影响煤层气井生产特征的重要因素。由于煤层非均质性、储层改造与排采制度等影响,煤层气井各生产阶段煤粉产出与运移特征各不相同。基于潘庄、寿阳和柿庄等区块煤层气井煤粉采集分析,揭示了排采产出煤粉形态、浓度和成分特征。为研究煤粉颗粒形状因子对静态沉降末速度影响,根据煤层气井产出煤粉颗粒分布特征,引入煤粉形状因子表征参数对煤粉颗粒静态沉降末速度计算模型进行了修正,并通过室内实验进行验证分析。同时,根据室内模拟井筒煤粉运移实验结果探明煤粉颗粒运移临界流速,分析评价了不同粒径煤粉运移临界排量。研究表明,煤层气井产出煤粉主要成分为黏土矿物(平均含量在74.4%),煤粉粒径随着煤层气生产阶段呈现先增大后减小规律,集中分布在2~50μm;将煤粉形状因子引入颗粒静止沉降末速度模型后计算值与实验结果高度吻合(相关系数R2=99%),提高了井筒煤粉临界运移流速计算精度;结合潘河、柿庄等研究区煤层气井生产制度与室内模拟井筒煤粉运移实验,提出了250~>180、180~150、380~38μm煤粉颗粒临界运移流速分别为0.020、0.010、0.035 m/s,对应的最小产水量分别为5.2、2.6、8.5 m3/d;单井日产水量大于最小产水量可减少井筒煤粉堆积和卡泵风险,为煤层气井生产制度优化及连续稳定生产提供技术支持。
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