煤層氣井排采過(guò)程中由于儲(chǔ)層析出煤粉,現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇到煤粉沉降堵塞井筒及煤粉卡泵問(wèn)題,急需針對(duì)井筒內(nèi)煤粉運(yùn)移的分析預(yù)測(cè)方法。該研究建立了井筒內(nèi)垂向和徑向煤粉運(yùn)移數(shù)學(xué)模型及求解方法,在此基礎(chǔ)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(jié)果表明,排水速度越快井筒流體攜出煤粉能力越強(qiáng),對(duì)于直徑200μm以內(nèi)的煤粉,排水速度超過(guò)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(dāng)排水速度達(dá)到5 m3/d(5.79×10^-5m³/s)時(shí)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(huì)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(jìn)行計(jì)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(duì)煤粉顆粒粒徑分布進(jìn)行測(cè)量，結(jié)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(shè)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(jì)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(jì)算結(jié)果如圖2所示。結(jié)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(cè)量的粒徑均值20μm，煤粉顆粒濃度為5%，計(jì)算日產(chǎn)水量分別為1m3、3m3和5m3時(shí)煤粉顆粒濃度沿井筒徑向的分布，結(jié)果如圖3所示。計(jì)算結(jié)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(shí)煤粉顆粒沿井筒徑向濃度分布等值線

計(jì)算結(jié)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(qiáng)。當(dāng)日產(chǎn)水量為1m3時(shí)，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(dāng)日產(chǎn)水量升....

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