管柱结构设计讲义
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第7章 完井管柱资料
3
第一节 完井管柱
➢下入完井管柱使生产井或注入井开始正常 生产是完井工程的最后一个环节。
➢生产管柱设计的合理性直接关系到生产井 或注入井投产后能否正常生产。
➢完井管柱采油
采 油 方人 法工
举 升 采 油
有杆泵采油 无杆泵采油
气举采油
地面能量通过抽油杆提供给 抽油泵，将井底原油举升至 地面的采油方式。
第一节 完井管柱
主要优点
(1) 没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大; (2) 由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油、稠油、高
含蜡油井; (3) 对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性。
主要缺点
(1) 泵内存在严重的湍流和摩擦，系统效率相对较低（一般为15％～20 ％，最高不超过33％）；
(4) 按井下泵的安装方式分类
固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、
排量大，缺点是起泵必须起油管。
插入式安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没
泵机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒内。
投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒
随油管下至井底，沉没泵机组则从油管中投入，使用液力 下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制， 排量较小。
• 偏心配水管柱按分割器分为：可洗井偏 心配水管柱和不可洗井偏心配水管柱。
40
第一节 完井管柱
(a)
(b)
不可洗井偏心配水管柱
可洗井偏心配水管柱
41
第一节 完井管柱
双管分层注水管柱
同心管分层注水示意图
42
第一节 完井管柱
三、天然气井完井管柱
• 天然气中往往含有H2S、CO2 等腐蚀性气体
• 须采用抗腐蚀气体管柱 • 在气层以上应下入抗H2S材料
第一节 完井管柱
➢下入完井管柱使生产井或注入井开始正常 生产是完井工程的最后一个环节。
➢生产管柱设计的合理性直接关系到生产井 或注入井投产后能否正常生产。
➢完井管柱采油
采 油 方人 法工
举 升 采 油
有杆泵采油 无杆泵采油
气举采油
地面能量通过抽油杆提供给 抽油泵，将井底原油举升至 地面的采油方式。
第一节 完井管柱
主要优点
(1) 没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大; (2) 由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油、稠油、高
含蜡油井; (3) 对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性。
主要缺点
(1) 泵内存在严重的湍流和摩擦，系统效率相对较低（一般为15％～20 ％，最高不超过33％）；
(4) 按井下泵的安装方式分类
固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、
排量大，缺点是起泵必须起油管。
插入式安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没
泵机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒内。
投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒
随油管下至井底，沉没泵机组则从油管中投入，使用液力 下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制， 排量较小。
• 偏心配水管柱按分割器分为：可洗井偏 心配水管柱和不可洗井偏心配水管柱。
40
第一节 完井管柱
(a)
(b)
不可洗井偏心配水管柱
可洗井偏心配水管柱
41
第一节 完井管柱
双管分层注水管柱
同心管分层注水示意图
42
第一节 完井管柱
三、天然气井完井管柱
• 天然气中往往含有H2S、CO2 等腐蚀性气体
• 须采用抗腐蚀气体管柱 • 在气层以上应下入抗H2S材料
《井下工具及分注工艺管柱PPT课件教案
封隔器型号编制举例
K 3 4 4 -- 114 -- 90/25
工作温度/压力 钢体最大外径 解封方式代号 坐封方式代号 支撑方式代号 分类方式代号
封隔器型号编制举例
Y 4 5 3 -- 108 -- 150/50
工作温度/压力 钢体最大外径 解封方式代号 坐封方式代号 支撑方式代号 分类方式代号
配产器
PC 17
脱接器
TJ
4 堵塞器 DSQ 11
配水器
PS 18
泄油器
XY
5 定位器 DW 12
喷砂器 PSQ 19
油管锚 YM
6 防脱器 FT 13
气举阀
QJ 20
注酸器
ZS
7 防污器 FW 14
水力锚
SL 21
增注器
ZZ
修井工具名称代号
序 工具名称 号
1 套管补接器
2 倒扣器
3 打印器
4 套管刮削器
注水层
的收缩量相当的长度，在卡瓦坐卡后，将
井口预留量下入井内，加液压完成封隔器
坐封。
注水层
支撑卡瓦 偏1 水力锚 封1
偏2 封2 偏3 球座
支撑锚定补偿管柱
支撑锚定补偿分注管柱
技术特点
注水层
➢在停、注、反洗条件下，保证封隔
器不蠕动，即：管柱实现完全锚定。
注水层
➢锚定方式安全、可靠。
➢配置简单，便于深井施工。
接箍捞矛目前有抽油杆接箍捞矛和油管、钻杆接箍捞矛两种。结构 相似，使用方法基本相同，现以油管接箍捞矛为例进行说明。
（1）油管接箍捞矛基本结构 此工具关键是下部的卡瓦牙片，卡瓦下端加工成与被捞接箍螺纹相
同的牙齿如油管或钻杆螺纹，纵向对开4～6条窄槽，卡瓦下端面倒 成30°锥角，芯轴下部呈球棒形，开有水眼与接头连通。为方便引 入鱼腔和冲洗鱼腔，下部须装冲砂管。
完井管柱受力分析课件
受力分析
根据B区的地质资料和生产数据，对完井管柱进行受力分析。分析方法与A区相同，考虑轴向力、径向力和弯曲力的 作用，并计算各力的数值。
优化设计
根据受力分析结果，对油田B区完井管柱进行优化设计。针对B区的地质条件和生产条件，选择适合的管 柱材料、直径和壁厚，以及合适的连接方式。同时考虑油井的后期维护和修井作业，对管柱设计进行细 致的优化。
背景介绍
油田A区完井管柱的受力情况是完井工程设计的重要依据，通过对管柱受力分析，可以优 化管柱设计，提高油井产能和延长油井寿命。
受力分析
油田A区完井管柱主要受到轴向力、径向力和弯曲力的作用。轴向力主要由井液压力和管 柱自重产生，径向力主要由井壁摩擦产生，弯曲力主要由管柱与井口装置的碰撞产生。通 过对这些力的计算和分析，可以确定管柱的稳定性、安全性和可靠性。
完井管柱通常由多根不同规格、材质 的管材组成，如油管、套管、尾管等 ，根据设计要求，通过螺纹连接或焊 接等方式组合而成。
完井管柱的作用
01
02
03
04
封闭井口，防止油气泄漏和地 面污染。
实现油气开采、油水分离，提 高采收率。
支撑井壁，保持井筒稳定。
承受地层压力和外部载荷，保 证安全生产。
完井管柱的组成
完井管柱受力分析课件
目录
• 完井管柱概述 • 完井管柱受力分析基础 • 完井管柱静态受力分析 • 完井管柱动态受力分析 • 完井管柱受力的数值模拟方法 • 完井管柱设计及优化 • 完井管柱受力分析实例
01
完井管柱概述
完井管柱的定义
完井管柱是指油田开发过程中，在钻 井工程完成后，用于封闭井口、实现 油气开采、油水分离等功能的管柱。
05
完井管柱受力的数值 模拟方法
根据B区的地质资料和生产数据，对完井管柱进行受力分析。分析方法与A区相同，考虑轴向力、径向力和弯曲力的 作用，并计算各力的数值。
优化设计
根据受力分析结果，对油田B区完井管柱进行优化设计。针对B区的地质条件和生产条件，选择适合的管 柱材料、直径和壁厚，以及合适的连接方式。同时考虑油井的后期维护和修井作业，对管柱设计进行细 致的优化。
背景介绍
油田A区完井管柱的受力情况是完井工程设计的重要依据，通过对管柱受力分析，可以优 化管柱设计，提高油井产能和延长油井寿命。
受力分析
油田A区完井管柱主要受到轴向力、径向力和弯曲力的作用。轴向力主要由井液压力和管 柱自重产生，径向力主要由井壁摩擦产生，弯曲力主要由管柱与井口装置的碰撞产生。通 过对这些力的计算和分析，可以确定管柱的稳定性、安全性和可靠性。
完井管柱通常由多根不同规格、材质 的管材组成，如油管、套管、尾管等 ，根据设计要求，通过螺纹连接或焊 接等方式组合而成。
完井管柱的作用
01
02
03
04
封闭井口，防止油气泄漏和地 面污染。
实现油气开采、油水分离，提 高采收率。
支撑井壁，保持井筒稳定。
承受地层压力和外部载荷，保 证安全生产。
完井管柱的组成
完井管柱受力分析课件
目录
• 完井管柱概述 • 完井管柱受力分析基础 • 完井管柱静态受力分析 • 完井管柱动态受力分析 • 完井管柱受力的数值模拟方法 • 完井管柱设计及优化 • 完井管柱受力分析实例
01
完井管柱概述
完井管柱的定义
完井管柱是指油田开发过程中，在钻 井工程完成后，用于封闭井口、实现 油气开采、油水分离等功能的管柱。
05
完井管柱受力的数值 模拟方法
注水管柱和注水指示曲线分析讲课文档
地面回放流量
降压法分层流量测试
资料验收
测试成果上报
第四十页，共89页。
工艺流程
分层流量测试
地面回放流量
投捞水嘴 分层流量测试
地面回放流量
降压法分层流量测试
资料验收
测试成果上报
第四十一页，共89页。
工艺流程
孔炮眼处注入）。通过调节配水器中
注入层
堵塞器内水咀的孔径，即可控制分层
注水量，达到地质配注方案要求。
Y341-114封隔器
KPX-115 偏 心 配 水器
减震筒
洗井凡尔
第四页，共89页。
筛管
油套分注（注聚）管柱
在井口使用流量控制器来实 现油管和套管不同注入压力和不同
注水层
注入量，实现两个层段注水，上层 和下层分别由套管和油管注入。
注水 层
注水层
缺点： 分层水量难调整， 测试工艺复杂， 无法细分注水。
注水层
第八页，共89页。
节流器 测试球座 封隔器 节流器
测试球座 封隔器 节流器
球座
2. 空心配水管柱
主要由空心活动配水器、水力压差式 封隔、空心配水器（节流器）、底部单 流阀等组成。由油管连接下入井内。
空心活动配水器由工作筒（固定部分） 和配水芯子（活动部分）两部分组成。水
嘴安装在配水芯子上，调换水嘴时只要将 配水芯子打捞出即可，不用动管柱。
技术要求： 1.各级配水器的开启压力大于0.7MPa； 2.各级空心配水器的配水芯子直径自上 而下依次减小； 3.投送时自下而上逐级投送，打捞时自 下而上逐级打捞。
第九页，共89页。
注水层
注水层 注水层
空心配水器 封隔器 空心配水器 封隔器 空心配水器 撞击筒 球座
井下工艺管柱结构图文
6
钻铣 液压 下工具 热力
3
4
5
6
2. 工具简介
（1）．封隔器型号： 在分注工作过程中,该工艺主要使用的封隔器型号为: Y341-114-60-120/25P 各字母,数字代表含义: Y:分类代号，表示压缩式； 3:支撑方式，表示无支撑,悬挂式； 4:坐封方式代号，表示液压式； 1:解封方式，表示提放管柱解封； 114:封隔器外径，单位mm； 60:封隔器内径，单位mm； 120:所承受最高工作温度， 单位℃； 25:工作压差,单位MPa
一.目录
1.前言 2.工具简介 3.分注工艺流程 4.结束语
1.前言
在油田开发过程中，特别是进入高含水开发阶段后，由于 油藏沉积时的非均质性和开采过程中油层水流状况的不均匀 性，使开发层段的层间差异突出、层间干扰严重，水驱开采 难度增大，开发效果变差。因此，必须通过细分层系，多级 注水技术来提高水驱效率。细分注水是油田稳油控水、提高 采收率的必由之路，在油田开发工作中占有极为重要的地位。 越到油田注水开发后期，对细分注水的要求也越高、依赖性 越强。
长胶筒封隔器
2.工具简介
K344-110扩张式长胶筒封隔器工作原理：
封隔器坐封时，液体从中心管下端进液孔进入，推动下工作筒上行，
使胶筒压缩，同时，液体由中心管进液孔经中心管与胶筒之间缝隙进入胶 筒内，使胶筒扩张，当内压撤出后，导压锥体与上工作筒封住胶筒内的液 体，胶筒不再回弹，实现坐封。 封隔器解封时，洗井液从上部过滤套进入，推动释放活塞下行顶导压锥体，压 缩弹簧，使胶筒内腔与中心管排液孔联通，胶筒内液体流入中心管，胶筒 回弹，封隔器解封，可进行洗井或起出管柱作业。
2. 工具简介
在分注现场施工过程中， 我们主要使用的井下工具 为封隔器、配水器、筛管、 单流阀和丝堵。
井下作业典型管柱图精品PPT课件
斜进井深结构图
长庆油田
表层套管
水泥返高
油 井 返 高 至 洛 河 顶 界 以 上 50 米 ， 注 水 井 返高至地面。
生产套管
造斜点
139.7mm套管
215.9mm 钻 头
射孔段 人工井底 完钻井底
长庆油田公司
压裂工艺管柱图
套管
l油层
压裂油管 K344-114封隔器
lI油层
lII油层
K344-114封隔器 丝堵
l油层 lI油层 lII油层
套管 压裂油管 K344-114封隔器
K344-114封隔器 丝堵
长庆油田公司
油层I 油层II 油层III 油层IIII
滑套式、水力压裂管柱图
工作筒
K344-114封隔器 滑套式喷砂器
K344-114封隔器 滑套式喷砂器 K344-114封隔器
油层I
喷砂器（Ø42mm）
中华人民共和国重庆水泵 厂
投运 时间
出口
进口
泵体
防爆接线盒 电动机
联轴器护罩
加油口 泵头
接地线 底座
基础
长庆油田公司
缓冲罐结构图
主要参数
设备规 数
工工格 量容 作 作Fra bibliotek积压 温
力度
安
投
装 地
生产厂家
运 时
点
间
Φ2000 ×6824
×12
2
1
0 m
3
0.6 MP a
50 ℃
长庆石油 勘探局油 田建设工 程公司金 属结构厂
注水层
注水层
注水层
注水层
注水层
注水层
DDQ0656偏心配水器
井下管柱介绍讲解
特点：该管柱由机械卡瓦式封隔器 等工具组成，采用堵水采油一体化 管柱结构。
四、泵抽管柱
泵抽管柱
采油层
抽油杆扶正器 抽油杆防脱器
释放接头 脱接器
抽油泵
用途：用于有杆泵抽油。
筛管丝堵
长冲程整体抽油泵技术参数
公称直径 （mm）
32 38 44 56 70 83
95
泵筒长度系列 （m）
2.1 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 4.8 5.1 5.7 6.0 6.6 7.3
1)、套管保护分层注水管柱。
注水层 注注水水层层
套管保护液 Y341封隔器
偏配 Y341封隔器
偏配 952-1凡尔
筛管丝堵
用途：主要注水井分层注水， 并保护油套管。
工作原理：油管内蹩压坐封封 隔器，将不同注水层和套管环 空封隔，通过投捞调配偏心配 水器的水咀尺寸，调整不同层 位的注水量。
特点：该管柱注水层数与封隔 器级数相同，套管保护液保护 上部油套管。
注水层
2)、高压注水管柱。
管柱补偿器
连通阀
Y241封隔器 坐封球座
用途：主要用于超高压注水。
工作原理：从油管内投球,打压至 设计压力,打开球座,同时坐封封隔 器,封隔下部注水层与上部油套环 行空间,在高压注水时,对套管实现 保护。连通阀在必要时可实现环空 与油管内外的连通。
特点：该管柱由Y241型封隔器等工 具组成，可有效锚定和扶正管柱并 实现管柱伸缩补偿，满足40MPa以 上超高压注水的需要。
三、堵水采油管柱
采油层 封堵层 采油层
1)、丢手堵水管柱。
抽油泵 丢手接头 Y341堵水封隔器
Y341堵水封隔器 支撑器
坐封球座
四、泵抽管柱
泵抽管柱
采油层
抽油杆扶正器 抽油杆防脱器
释放接头 脱接器
抽油泵
用途：用于有杆泵抽油。
筛管丝堵
长冲程整体抽油泵技术参数
公称直径 （mm）
32 38 44 56 70 83
95
泵筒长度系列 （m）
2.1 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 4.8 5.1 5.7 6.0 6.6 7.3
1)、套管保护分层注水管柱。
注水层 注注水水层层
套管保护液 Y341封隔器
偏配 Y341封隔器
偏配 952-1凡尔
筛管丝堵
用途：主要注水井分层注水， 并保护油套管。
工作原理：油管内蹩压坐封封 隔器，将不同注水层和套管环 空封隔，通过投捞调配偏心配 水器的水咀尺寸，调整不同层 位的注水量。
特点：该管柱注水层数与封隔 器级数相同，套管保护液保护 上部油套管。
注水层
2)、高压注水管柱。
管柱补偿器
连通阀
Y241封隔器 坐封球座
用途：主要用于超高压注水。
工作原理：从油管内投球,打压至 设计压力,打开球座,同时坐封封隔 器,封隔下部注水层与上部油套环 行空间,在高压注水时,对套管实现 保护。连通阀在必要时可实现环空 与油管内外的连通。
特点：该管柱由Y241型封隔器等工 具组成，可有效锚定和扶正管柱并 实现管柱伸缩补偿，满足40MPa以 上超高压注水的需要。
三、堵水采油管柱
采油层 封堵层 采油层
1)、丢手堵水管柱。
抽油泵 丢手接头 Y341堵水封隔器
Y341堵水封隔器 支撑器
坐封球座
《井下分层开采管柱》课件
《井下分层开采管柱》 PPT课件
本课程将介绍井下分层开采管柱的研究背景、定义、优势、应用、设计参数、 施工方法和案例分析。
研究背景
1 需求增加
随着资源开采的不断发 展，井下分层开采管柱 的需求也不断增加。
2 技术挑战
井下分层开采管柱的设 计和施工面临着复杂的 地质环境和工程技术挑 战。
3 效益提升
通过合理应用井下分层开采 管柱，可以减少采矿过程中 的成本和能源消耗。
增加安全性
井下分层开采管柱的使用可 以减少事故风险，保障采矿 工人的安全。
井下分层开采管柱的应用
隧道工程
井下分层开采管柱广泛应用于 隧道工程中的矿石开采。
煤矿开采
井下分层开采管ห้องสมุดไป่ตู้被用于煤矿 等大规模开采工程中，提高开 采效率。
金属矿山
案例三
金属矿山引入井下分层开采管柱后，大幅度提高了矿石开采的效率和安全性。
1
勘察设计
根据地质环境和开采需求，进行勘察设计，确定施工方案。
2
材料采购
采购合适的管柱材料，确保质量和供应。
3
施工实施
根据设计方案，进行管柱的安装和调试，保证施工质量。
井下分层开采管柱的案例分析
案例一
应用井下分层开采管柱的煤矿实现了大规模高效开采，提高了资源利用率。
案例二
隧道工程中采用井下分层开采管柱，成功实现了矿石的定向开采。
合理应用井下分层开采 管柱能够提高采矿效率 和安全性。
井下分层开采管柱的定义
1 结构
井下分层开采管柱是一种特殊结构，由多层管道组成。
2 功能
它被用于在不同层次的地层中进行分层开采，以提高采矿效率。
井下分层开采管柱的优势
本课程将介绍井下分层开采管柱的研究背景、定义、优势、应用、设计参数、 施工方法和案例分析。
研究背景
1 需求增加
随着资源开采的不断发 展，井下分层开采管柱 的需求也不断增加。
2 技术挑战
井下分层开采管柱的设 计和施工面临着复杂的 地质环境和工程技术挑 战。
3 效益提升
通过合理应用井下分层开采 管柱，可以减少采矿过程中 的成本和能源消耗。
增加安全性
井下分层开采管柱的使用可 以减少事故风险，保障采矿 工人的安全。
井下分层开采管柱的应用
隧道工程
井下分层开采管柱广泛应用于 隧道工程中的矿石开采。
煤矿开采
井下分层开采管ห้องสมุดไป่ตู้被用于煤矿 等大规模开采工程中，提高开 采效率。
金属矿山
案例三
金属矿山引入井下分层开采管柱后，大幅度提高了矿石开采的效率和安全性。
1
勘察设计
根据地质环境和开采需求，进行勘察设计，确定施工方案。
2
材料采购
采购合适的管柱材料，确保质量和供应。
3
施工实施
根据设计方案，进行管柱的安装和调试，保证施工质量。
井下分层开采管柱的案例分析
案例一
应用井下分层开采管柱的煤矿实现了大规模高效开采，提高了资源利用率。
案例二
隧道工程中采用井下分层开采管柱，成功实现了矿石的定向开采。
合理应用井下分层开采 管柱能够提高采矿效率 和安全性。
井下分层开采管柱的定义
1 结构
井下分层开采管柱是一种特殊结构，由多层管道组成。
2 功能
它被用于在不同层次的地层中进行分层开采，以提高采矿效率。
井下分层开采管柱的优势
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（3）煤岩性质：沁南3#煤层底部软煤层发育，煤粉远 远高于原生结构煤。
常 见 问
题 煤泥堵塞油管
浦南3-6出煤粉
固定凡尔堵死
活塞拉坏
杆管设计优化过程
第一种方式（2008年以前） 采用割缝筛管或普通筛管孔 径为5~10mm，下入深度基本正 对煤层中部，筛管下连接1根沉 砂管。抽油泵的抽吸力水平作 用于煤层，造成大量煤粉进入 泵筒，易发生卡泵。
5~10米
杆。 缓解了卡泵，出现部分筛
管下部堵塞情况。
井身结构示意图
二级间隙泵 100目绕丝筛管
杆管设计优化过程
华蒲1-13-1完井井身结构示意图
第四种、 2010年9月
表层套管： 244.5mm*60.06m
回音标：200m
至11月
出煤粉多，筛管内部 堵塞的井，在筛管下 部增加了沉砂短节。
煤层井段： 709.30m-714.30m
排
采
高压射流泵（先导实验）
数控电潜管式泵等其它新式举升工艺
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
煤层气排采工艺现状
1、抽油机+管式泵
抽油机型号主要为：三、四、五、 六、八型；管式泵为二级密封，泵径以 38mm、44mm、57mm、70mm为主， 少量使用24mm、28mm、32mm、 83mm泵径。抽油杆主要使用D19mm、 D22mm、D25mm。
排采管柱结构现状及设计
提纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善 2、地面设备载荷计算
煤层气排采工艺现状
励磁电机
抽油机+管式泵
普通抽油机
永磁节能电机
有
杆
煤
排
层
采
数字化抽油机（先导实验） 一级减速（3：1）
气
螺杆泵
二级减速（9：1）
排
采
直驱驱动头
工 艺
电潜离心泵 无
杆
同心管无杆泵（先导实验）
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
3、同心管无杆排采
工作原理为通过地面高压驱动液通过中 心管驱动同心管泵的泵筒，使通过为解决油 管排采设备的杆管偏磨问题，分公司在华固 40-10井、樊试U1H、樊试U2H、郑2-053使用 同心管无杆排采设备，从整体实验效果看， 该工艺技术效果较好，目前有进一步推广实 验和使用的价值。
层砂可进入井筒
滤砂管防砂
充填滤砂 筛管和井壁之间加入充填材料，阻 挡砂粒运移
2、管式泵、筛管选择
若采用一级间隙管式泵，需选择 200目以上的筛管，易堵塞；若采用三 级间隙管式泵，漏失严重。
杆管设计优化过程
第二种方式（2008年前） 筛管改用气锚，深度位于煤层 以上5m左右，气锚下连接1根沉 砂管。气锚虽能防止气锁现象的 产生，但在动液面下降接近煤层 时，泵吸入口大量串气，严重影 响井下泵的正常工作，卡泵问题 仍未解决。
杆管设计优化过程 第三种、2008~2010年9月 以有限防砂理念为指导， 提出综合防卡泵工艺：即采用 二级间隙抽油泵+100目绕丝筛 管+吸入口深度在煤层以下 5~10米，采用无防腐漆的抽油
平衡腔
提纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善 2、地面设备载荷计算
煤灰煤粉
压裂砂
井筒固体颗粒
铁 屑
煤粒煤块
固相颗粒较多：主要是煤层产出的煤粉煤屑，也有压 裂砂和偏磨产生的铁屑。
（1）压裂液作用：压裂液及支撑剂对煤层裂缝表面的 磨蚀及冲击作用产生大量煤粉、煤屑。
（2）应力作用：排采降压，煤基质应力改变，煤岩的 弹性自调节效应导致煤粉、煤屑的产生。
1、防砂措施选择
砂拱防砂
炮眼口处形成砂拱，阻挡地层砂产出；易垮塌。
树脂胶结 ：树脂胶结地层砂
防
化学防砂
人工井壁 ：将井壁材料送到产层，形成挡砂屏障
砂
其他化学固砂法 ：制约条件多，使用不广泛
措
热力焦化
施
防砂
向油层提供热能，使原油在砂粒表 面焦化薄层 ，不适合煤层气开采
机械防砂
管柱滤砂
施工简便、成本低，地 防砂泵防砂
分公司98.1%井使用抽油机+管式 泵排采工艺。
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
2、螺杆泵
螺杆泵主要用于水平井排采，型号主要有：GLB40-25、GLB75-25、
GLB190-25、GLB300-25、GLB400-25。
一、煤层气排采工艺现状
4、射流泵
工作原理为从地面的高速动力液经过
水力泵后，在喷嘴与喉管之间形成负压，
发
电
由于喉管外与外管之间的夹缝与地层是连
机
6
通的，这样，地层流动就会被抽吸上来，
泵压越高流速越快，产生负压越大，对流
体抽吸力就越大，相应产量就越高。
目前分公司在郑试平3H和郑1平3H井 进行射流泵先导实验，目前郑试平3H日 产水量1方，日产气100方，煤没度75米， 郑试1平3H刚投产，日产水量3方，动液 面469米。
螺杆泵地面驱动头有3种 ：
驱动头 减速方式
减速比
电机功率（kW）
理论转速 （转/分
）
DV1
皮带一级
3:1
7.5、11、12.5、15 0-500
国产
齿轮+皮带二 级
9:1
11、15、22、30
0-300
直驱
无
无
8.4、12、15.18.22 0-200
HUABEI oilfield CBM branch company
5、数控电潜管式泵
数控电潜管式泵配套采油技术主要 由直线潜油电机、柱塞式抽油泵、潜 油电缆、电缆保护配件、地面配套控 制系统组成。目前在华固40-2、华固 40-12试验运行，效果还有待观察。
控制柜
高压 危险
油管 潜油电缆
进液口 防砂器 套管
油层
井口
泄油器
固定阀
柱塞总成 推杆 筛管 光杆
直线电机动子 直线电机定子
进入筛管的煤粒沉降落入 套管口袋，不堵塞筛管；短
598.17m-602.1体通过
筛管时不至于带进大颗粒煤
屑。
管式泵 D38mm×603.5m 压力计614m 50目筛管顶：614m 节箍：617.5m
人工井底：647.00m 完钻井深：666.00m
部分井筛管堵塞仍然
管式泵 D38mm×714.5m 80目筛管顶：724m
丝堵：727.5m
没有解决。
人工井底：756.6m
杆管设计优化过程
FZP08-1v设计井身结构示意图
第五种、2010年12月至2012 年
表层套管： 244.5mm*35.56m
对于出灰量大的井，筛管
下部设油管短节，底部开口。 洞穴段
常 见 问
题 煤泥堵塞油管
浦南3-6出煤粉
固定凡尔堵死
活塞拉坏
杆管设计优化过程
第一种方式（2008年以前） 采用割缝筛管或普通筛管孔 径为5~10mm，下入深度基本正 对煤层中部，筛管下连接1根沉 砂管。抽油泵的抽吸力水平作 用于煤层，造成大量煤粉进入 泵筒，易发生卡泵。
5~10米
杆。 缓解了卡泵，出现部分筛
管下部堵塞情况。
井身结构示意图
二级间隙泵 100目绕丝筛管
杆管设计优化过程
华蒲1-13-1完井井身结构示意图
第四种、 2010年9月
表层套管： 244.5mm*60.06m
回音标：200m
至11月
出煤粉多，筛管内部 堵塞的井，在筛管下 部增加了沉砂短节。
煤层井段： 709.30m-714.30m
排
采
高压射流泵（先导实验）
数控电潜管式泵等其它新式举升工艺
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
煤层气排采工艺现状
1、抽油机+管式泵
抽油机型号主要为：三、四、五、 六、八型；管式泵为二级密封，泵径以 38mm、44mm、57mm、70mm为主， 少量使用24mm、28mm、32mm、 83mm泵径。抽油杆主要使用D19mm、 D22mm、D25mm。
排采管柱结构现状及设计
提纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善 2、地面设备载荷计算
煤层气排采工艺现状
励磁电机
抽油机+管式泵
普通抽油机
永磁节能电机
有
杆
煤
排
层
采
数字化抽油机（先导实验） 一级减速（3：1）
气
螺杆泵
二级减速（9：1）
排
采
直驱驱动头
工 艺
电潜离心泵 无
杆
同心管无杆泵（先导实验）
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
3、同心管无杆排采
工作原理为通过地面高压驱动液通过中 心管驱动同心管泵的泵筒，使通过为解决油 管排采设备的杆管偏磨问题，分公司在华固 40-10井、樊试U1H、樊试U2H、郑2-053使用 同心管无杆排采设备，从整体实验效果看， 该工艺技术效果较好，目前有进一步推广实 验和使用的价值。
层砂可进入井筒
滤砂管防砂
充填滤砂 筛管和井壁之间加入充填材料，阻 挡砂粒运移
2、管式泵、筛管选择
若采用一级间隙管式泵，需选择 200目以上的筛管，易堵塞；若采用三 级间隙管式泵，漏失严重。
杆管设计优化过程
第二种方式（2008年前） 筛管改用气锚，深度位于煤层 以上5m左右，气锚下连接1根沉 砂管。气锚虽能防止气锁现象的 产生，但在动液面下降接近煤层 时，泵吸入口大量串气，严重影 响井下泵的正常工作，卡泵问题 仍未解决。
杆管设计优化过程 第三种、2008~2010年9月 以有限防砂理念为指导， 提出综合防卡泵工艺：即采用 二级间隙抽油泵+100目绕丝筛 管+吸入口深度在煤层以下 5~10米，采用无防腐漆的抽油
平衡腔
提纲
一、煤层气排采工艺现状 二、排采工艺完善历程 1、井筒工艺完善 2、地面设备载荷计算
煤灰煤粉
压裂砂
井筒固体颗粒
铁 屑
煤粒煤块
固相颗粒较多：主要是煤层产出的煤粉煤屑，也有压 裂砂和偏磨产生的铁屑。
（1）压裂液作用：压裂液及支撑剂对煤层裂缝表面的 磨蚀及冲击作用产生大量煤粉、煤屑。
（2）应力作用：排采降压，煤基质应力改变，煤岩的 弹性自调节效应导致煤粉、煤屑的产生。
1、防砂措施选择
砂拱防砂
炮眼口处形成砂拱，阻挡地层砂产出；易垮塌。
树脂胶结 ：树脂胶结地层砂
防
化学防砂
人工井壁 ：将井壁材料送到产层，形成挡砂屏障
砂
其他化学固砂法 ：制约条件多，使用不广泛
措
热力焦化
施
防砂
向油层提供热能，使原油在砂粒表 面焦化薄层 ，不适合煤层气开采
机械防砂
管柱滤砂
施工简便、成本低，地 防砂泵防砂
分公司98.1%井使用抽油机+管式 泵排采工艺。
HUABEI oilfield CBM branch company
华北油田煤层气分公司
一、煤层气排采工艺现状
2、螺杆泵
螺杆泵主要用于水平井排采，型号主要有：GLB40-25、GLB75-25、
GLB190-25、GLB300-25、GLB400-25。
一、煤层气排采工艺现状
4、射流泵
工作原理为从地面的高速动力液经过
水力泵后，在喷嘴与喉管之间形成负压，
发
电
由于喉管外与外管之间的夹缝与地层是连
机
6
通的，这样，地层流动就会被抽吸上来，
泵压越高流速越快，产生负压越大，对流
体抽吸力就越大，相应产量就越高。
目前分公司在郑试平3H和郑1平3H井 进行射流泵先导实验，目前郑试平3H日 产水量1方，日产气100方，煤没度75米， 郑试1平3H刚投产，日产水量3方，动液 面469米。
螺杆泵地面驱动头有3种 ：
驱动头 减速方式
减速比
电机功率（kW）
理论转速 （转/分
）
DV1
皮带一级
3:1
7.5、11、12.5、15 0-500
国产
齿轮+皮带二 级
9:1
11、15、22、30
0-300
直驱
无
无
8.4、12、15.18.22 0-200
HUABEI oilfield CBM branch company
5、数控电潜管式泵
数控电潜管式泵配套采油技术主要 由直线潜油电机、柱塞式抽油泵、潜 油电缆、电缆保护配件、地面配套控 制系统组成。目前在华固40-2、华固 40-12试验运行，效果还有待观察。
控制柜
高压 危险
油管 潜油电缆
进液口 防砂器 套管
油层
井口
泄油器
固定阀
柱塞总成 推杆 筛管 光杆
直线电机动子 直线电机定子
进入筛管的煤粒沉降落入 套管口袋，不堵塞筛管；短
598.17m-602.1体通过
筛管时不至于带进大颗粒煤
屑。
管式泵 D38mm×603.5m 压力计614m 50目筛管顶：614m 节箍：617.5m
人工井底：647.00m 完钻井深：666.00m
部分井筛管堵塞仍然
管式泵 D38mm×714.5m 80目筛管顶：724m
丝堵：727.5m
没有解决。
人工井底：756.6m
杆管设计优化过程
FZP08-1v设计井身结构示意图
第五种、2010年12月至2012 年
表层套管： 244.5mm*35.56m
对于出灰量大的井，筛管
下部设油管短节，底部开口。 洞穴段