煤層氣井排采過程中由于儲層析出煤粉,現(xiàn)場經(jīng)常遇到煤粉沉降堵塞井筒及煤粉卡泵問題,急需針對井筒內(nèi)煤粉運移的分析預測方法。該研究建立了井筒內(nèi)垂向和徑向煤粉運移數(shù)學模型及求解方法,在此基礎上分析了煤層氣井井筒流體煤粉攜出能力及煤粉徑向濃度分布規(guī)律。研究結果表明,排水速度越快井筒流體攜出煤粉能力越強,對于直徑200μm以內(nèi)的煤粉,排水速度超過3 m3/d (3.48×10^-5m³/s)便可將煤粉全部攜出。煤粉呈現(xiàn)向井筒中線聚集現(xiàn)象,距離井筒中線越近煤粉濃度越高,并且排水速度越快煤粉聚集現(xiàn)象越顯著,當排水速度達到5 m3/d(5.79×10^-5m³/s)時井筒中線煤粉濃度是壁面附近的10倍。相同排水速度下,顆粒粒徑增大會使得煤粉在井筒中線附近濃度略微降低。

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【部分圖文】：

圖1煤粉顆粒粒徑分布

以延川南區(qū)塊某煤層氣直井為例進行計算分析，該井使用73mm直徑油管排水。取井下水樣并使用激光粒度分析儀對煤粉顆粒粒徑分布進行測量，結果如圖1所示。該井煤粉顆粒粒徑在0-185μm之間，主要分布于0-50μm之間，平均粒徑20μm。煤粉濃度為5%。為了保證連續(xù)緩慢降壓，該地區(qū)煤層....

圖2同日產(chǎn)水量下粒徑在0-200μm范圍內(nèi)煤粉顆粒所受垂向合力

為了分析井筒內(nèi)流體攜煤粉能力，假設煤粉在井筒內(nèi)處于懸浮靜止的臨界狀態(tài)。取日產(chǎn)水量為1m3、2m3、3m3、4m3和5m3，分別計算0-200μm粒徑范圍內(nèi)煤粉所受垂向合力。若合力大于零，表明井筒流體能夠把煤粉攜出，否則煤粉將在井筒內(nèi)沉降。計算結果如圖2所示。結果表明，井....

圖3不同日產(chǎn)水量下煤粉顆粒沿井筒徑向濃度分布

固定煤粉粒徑為先前測量的粒徑均值20μm，煤粉顆粒濃度為5%，計算日產(chǎn)水量分別為1m3、3m3和5m3時煤粉顆粒濃度沿井筒徑向的分布，結果如圖3所示。計算結果表明，煤粉沿井筒徑向濃度分布是不均勻的，離井筒中心線越近，煤粉濃度越高，即煤粉呈現(xiàn)出向井筒中心聚集的現(xiàn)象。這種聚集現(xiàn)....

圖4(網(wǎng)上彩圖)日產(chǎn)水量5m3時煤粉顆粒沿井筒徑向濃度分布等值線

計算結果表明，煤粉沿井筒徑向濃度分布是不均勻的，離井筒中心線越近，煤粉濃度越高，即煤粉呈現(xiàn)出向井筒中心聚集的現(xiàn)象。這種聚集現(xiàn)象隨排水速度增大而不斷增強。當日產(chǎn)水量為1m3時，距離井筒中線0.1倍井筒半徑位置處的煤粉濃度為5.5%，井筒壁面附近的煤粉濃度為4.6%。而當日產(chǎn)水量升....

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