河南理工大学采气工程考点概述

采气工程考点概述
一、名词解释
1、采气工程：在人为干预下，有目的地将煤层气从地下开采到地面，并输送到预定位置。

2、采气工程方案：指贯彻气藏工程方案并适应于气藏地质特征和储层特点、能对气藏实施经济、高效开发的采气工程配套技术整体设计。

3、扩散：扩散是一种以分子形式进行的传质作用，其实质是气体从高分子密度区向低分子密度区的运动。

4、计划内检泵：根据该井的地质情况和生产需要进行定期检泵。

5、计划外检泵：由于抽油杆断脱；深井泵的柱塞、阀、阀座腐蚀磨损，漏失严重；砂卡和其它原因引起产气量、产水量下降，甚至不出水时需进行检泵。

6、常规修井：处于良好状态所进行的维护性作业和简单故障处理。

7、大修：处理套管、复杂井下事故，以及为达到某种特殊目的所进行的特殊作业。

8、洗井：将洗井所需用的封隔器下入产层之上坐封，用清水打入井中，进行循环洗井。

把油管和油套管环形空间的脏物通过洗井返出液带出地面。

9、复杂打捞：当管柱、封隔器、电潜泵等掉井或在井内遇卡，用简单打捞已无法处理，而必须采用倒扣、爆炸松扣、钻磨套铣、切割等措施才能恢复煤层气井正常生产时，叫复杂打捞。

10、导向技术：指针对气藏特点、不同开采阶段的主要矛盾，以及工艺技术的薄弱环节，把研究的重点放在能影响采气工艺技术发展方向的重大课题上，从宏观上加以控制和引导，使其能按照气藏开发的演变有针对性地发展工艺技术。

二、填空
1、对于给定的应用条件，要设计最优电泵举升系统需要：气井完井资料、气层数据、井场环境条件
2、煤层气开发的两种方式：地面排采、井下排采
3、煤层气井水力压裂泵注程序中各阶段液体根据作用分别是：前置液、携砂液、顶替液
4、要将吸附在煤层中的煤层气开采到地面经历的三个过程：从煤基质孔隙的表面解吸，通过基质和微孔隙扩散到裂隙中，以达西流方式通过裂隙流向井筒运移
5、煤层气在储层中吸附量大小的主要因素：压力、温度、水分含量、煤阶、煤的显微组分、煤孔隙特征
6、煤层气垂直井排采时一条曲线指：排采动态曲线；
四种流态变化：饱和水单相流阶段、非饱和水单相流阶段、两相流阶段——井筒四周压力几乎平稳传递、两相流阶段——压力仅在某些方向传递
7、套管损坏的三种情况：变形、破裂、断错
8、煤层气产出条件可从哪三方面阐述：物质基础、流动通道及能量系统
9、中联公司勘探煤层气的一般流程：地震、钻井、取芯分析、注入/压降试井测试、压裂、排采试验、数值模拟
10、影响煤层气开采的物质基础：一定的资源量；
连接气体赋存空间与外部环境的重要纽带：渗透能力的大小；
影响煤层气的开采难易程度及采收率：解吸能力的强弱
11、变速电泵由三部分组成：井下组成部分、中间部分、地面部分；
其中地面部分包括：变速控制器、升——降压变压器、井口装置、接线盒
12、理论上扩散分为三种类型：努森扩散、体积扩散、表面扩散
13、排采过程中影响煤储层压力传递的主要因素：煤层含水性、煤储层边界、煤储层渗透性、含水层、储层压力梯度
14、排采关键参数包括：排液数据、采气数据
15、煤层气三种赋存状态：溶解态、游离态、吸附态
16、人们普遍认为的检泵的两种情况：计划内检泵、计划外检泵
17、煤层气井三种常见排采设备：梁式泵、螺杆泵、电潜泵
18、扩散是一种一份子形式进行的传递作用，其原动力是：浓度差及能量差的客观存在；主方向是：从高浓度区向低浓度区运移；最终达到：浓度平衡
19、常见清砂方法：冲砂和捞砂
20、采气工程方案设计特点：综合性、特殊性、系统性、超前性、优化性
21、气井大修包括：处理卡钻、套管处理、复杂打捞、加深、侧钻等作业
三、简单
1、分析排采曲线，计算临界解吸压力
2、从储层特征、压裂工艺改造分析产气潜力，给出建议
3、垂直井排采阶段划分，各阶段特征
第一阶段：饱和水单相流阶段
排采初期，煤层裂隙中水开始流动, 极少量游离气或溶解气在裂隙系统中将处于运移状态，此阶段以饱和水单相流为表征。

第二阶段：非饱和水单相流阶段
压力进一步下降，一定数量煤层气解吸出来,形成气泡,阻碍水的流动,水的相对渗透率下降，处于非饱和单相流阶段。

第三阶段：两相流阶段——井筒四周压力几乎平稳传递
压力进一步下降，气体形成流线，水相渗透率下降，气相渗透率增加，井筒四周储层改造几乎相等，处于两相流井筒四周压力几乎平稳传递阶段。

第四阶段：两相流阶段——压力仅在某些方向传递
压裂储层改造的非均等性，排采继续进行，达到某些方向改造边界时，当原始渗透率与改造后渗透率相差较大时，进入两相流压力仅在某些方向传递阶段。

4、现场排采经验和工作技术要点
（1）在排采过程中，应根据水文地质条件和不同阶段的产水量，优选抽排参数以控制抽排速度。

排采强度过大，会引起煤层颗粒的运移，导致渗透率下降且损害设备，特别是对含水性差的煤层，应严格控制抽排速度。

强度过小,使排采周期过长。

（2）在选择排采设备时，应满足不同阶段的排采要求，保证排采工作连续顺利进行，有利于地层整体均衡降压,提高采收率。

（3）为延长煤层的采气高峰期，井底流压不能降得过低、过快，要维持一定的井底回压；更不能盲目地进行负压排采,以防止产气量的急剧下降。

（4）井底流压降到临界解吸压力以下时，要随时监测液面高度，及时调整抽排速度，严格控制生产压差,以扩大解吸半径，延长产气高峰期。

四、论述
1、梁氏泵和螺杆泵的工作原理和特点
（1）梁氏泵
①工作原理：柱塞在泵筒中往复运动；
②特点：由泵管和柱塞组成，排水量较低、价格便宜、维护量大；
（2）螺杆泵
①工作原理：转子在定子中转动；
②特点：转子和定子组成，价格较贵、维护小，防砂、煤粉能力强，占地面积小。

2、排采不同阶段各物性参数变化的内在机理
（1）饱和水单相流阶段：排水是压力降低的主要方式；压降是引起煤体内部结构发生一系列变化的根本；
（2）两相流压力平稳传递阶段：压力变化、孔隙度变化和产气量变化构成了此排采阶段的外循环；应力变化、气含量变化、渗透率变化构成了此排采阶段的内循环。

由于外循环的影响，带动了内部循环的进行。

控制压力变化是控制整个系统循环进行的基础。

（3）两相流压力仅在某些方向传递阶段：进入此阶段，在两个方向上压力传递很慢甚至不再传递，气体不再产出，压力、孔隙度、产气量不再变化；在另两个方向上，压力继续传递，且速度相对较快，则会引起内循环的一系列变化。

（4）内在机理：压力变化、孔隙度变化、产气量变化构成了煤层气垂直井排采的外循环；应力变化、气含量变化和渗透率变化构成了煤层气垂直井排采的内循环。

而这一切都是靠地质接口——压力变化来衔接的。

3、描述煤储层三种几何模型的核心思想，三种模型各自认为煤层气是如何从煤体中运移到井口
（1）双重孔隙结构模型
煤层气由基质孔隙解吸扩散到割理系统，然后沿割理以达西流运移到井筒。

煤储层渗透性的主要贡献者为外生裂隙，在无烟煤中更是如此，割理的主要贡献是沟通了基质块与外生裂隙的联系。

（2）双直径球形模型
由该模型可知煤储层渗透性的主要贡献者为外生裂隙，在无烟煤中更是如此，割理的主要贡献是沟通了基质块与外生裂隙的联系。

煤层气由基质微孔隙表面解吸扩散至基质大孔隙中，继而由基质大孔隙扩散至井孔产出。

即在这类储层内不存在达西流。

（2）三元结构模型
宏观裂隙、显微裂隙、孔隙
4、煤储层原始渗透率与水力压裂改造后差别不大时且煤储层有越流补给时压
力传播主控因素及传播变化规律
煤储层原始渗透率与改造后渗透率差别不大时压力传播规律：井组间的压力传递叠加可作为压力传递的边界，储层中压力波的传播可分为两个阶段：压力波传播到边界之前为压力波传播的第一阶段；传到边界之后为压力波传播的第二阶段。

煤储层原始渗透率与改造后渗透率差别较大时压力传播规律：煤层气垂直井压力传递过程可分为四个阶段：第一阶段是压力波传播到最小水平主应力方向裂缝延伸长度之前；第二阶段传到最小水平主应力裂缝延伸长度时的定井底压力阶段；第三阶段是压力仅在最大水平主应力方向传递阶段；第四阶段是压力形成叠加定井底压力阶段。

5、饱和水单相流阶段，气水两相流压力平稳传递阶段，两相流压力仅在某些方向传递阶段压降动态模型的表达式，并简要叙述如何得到推导过程（第2章P25）
6、假设水力压裂过程中裂缝仅在煤层中延伸，水力压裂中裂缝长度的主控因素
有哪些，如何影响
7、达西定律，渗流速度增加到一定程度时及低速时的渗流规律及气体滑脱效应表达式和物理意义分别是什么？（第二章P4）
8、捞砂泵工作原理
当捞砂泵下行时，捞砂齿插进砂面，活塞在自重及加重杆和惯性力的推动下相对工作筒下行，单流阀关闭，活塞与单流阀之间的液体从活塞内部的单向通道中移到活塞上部的泵筒中，当活塞拉杆上接头与挡盖接触时停止下行。

在外力的作用下，活塞快速上行，活塞下部工作筒形成负压，单流阀打开，套管内砂粒在泵外液柱压力作用下随液体迅速进入下部工作筒内，同时工作筒在重力作用下下移，使捞砂齿始终接触并吃入砂面，直到活塞档环与挡盖接触时为止，完成一个冲程。

反复上提下放活塞，即可使套管内砂子随液体不断进入单流阀之上的工作筒内，直至砂子基本充满下部工作筒，提出井筒，卸单流阀，倒砂。