为了解决常规洗井无法有效避免煤泥垢严重的井发生卡堵的问题,可采取井筒酸化洗井工艺,通过向油套环空中注入酸液的方式,对沉积在井筒内、射孔段的堵塞物(煤泥垢)进行溶解清洗,利用泵的抽排作用将溶解液排出井筒,起到解除井筒卡堵,清洗炮眼的目的。

图7-59 H338井排采曲线

(一)酸化洗井的原理及工艺

酸化洗井同酸化解堵的主要机理相同,是利用酸液体系将煤泥中的无机矿物成分溶解稀释。所用酸液为盐酸和氢氟酸混合而成的土酸。煤泥垢矿物组分中,碳酸盐矿物和含铁化合物可以与盐酸反应,石英及硅酸盐矿物可与氢氟酸发生反应,只有少量的硫酸盐矿物与酸液不反应。

酸洗工艺的具体反应机理为:

(1)与氢氟酸反应:

SiO2(石英)+4HF SiF4+2H2O

SiF4+2HF H2SiF6

NaAlSi3O8(斜长石)+22HF NaF+AlF3+3H2SiF6+8H2O

KAlSi3O8(钾长石)+22HF KF+AlF3+3H2SiF6+8H2O

韩城区块煤层气井煤粉产出机理及主控因素研究

韩城区块煤层气井煤粉产出机理及主控因素研究

CaCO3(方解石/文石)+2HF CaF2+H2O+CO2

(2)与盐酸反应:

CaCO3(方解石/文石)+2HCl CaCl2+H2O+CO2

CaMg[CO3]2(白云石)+4HCl CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2

韩城区块煤层气井煤粉产出机理及主控因素研究

FeS+2HCl FeCl2+H2S

井筒酸洗工艺的地面工艺设备主要为:酸罐、水罐与离心泵、注入泵通过管线与井口相连,井口处的压力表流量计用以监测注入量,并通过阀门加以控制(图7-60)。

图7-60 井筒酸洗地面工艺流程图

(二)酸化洗井的应用效果

井筒酸洗工艺能够有效解除煤粉卡堵,延长检泵周期。酸洗过程中,水质由浑水连续变为超黑连续,最后变为清水连续,酸洗时清洗出井下大量的煤粉混合物。

酸洗工艺现场应用24井次,其中软卡酸洗12井次,筛管堵塞酸洗6井次,泵漏失酸洗4井次,炮眼酸洗2井次,酸洗井在全区基本都有分布。其中20井次效果极其明显,工艺有效率达到83.3%。

以W108井为例,酸洗前泵堵不出液,示功图显示,下冲程时悬点载荷难以顺利减小(图7-61);酸洗后出液正常,示功图形态恢复正常(图7-62),泵效从0%上升到83%。目前已经连续排采233天,有效延长检泵周期2.6倍(图7-63)。

图7-61 W108井酸洗前功图形态

图7-62 W108井酸洗后功图形态

另一方面,酸洗井工艺在清洗炮眼、提高单井产能方面具有显著效果,H5022井酸洗后,日气量大幅度上涨,目前达到1340m3/d,累计产气26.5×104m3。

图7-63 W108井排采曲线

(三)酸化洗井注意的问题

由于韩城区块不同开发单元、不同开发层系中煤粉矿物组分分布规律不同,需要研究出适合韩城区块不同区域对应酸液体系;并针对不同井下故障类型,制定出适合不同井下排除设备和地面生产设备的最优酸洗配套参数。

为了防止酸洗对地层的伤害,在进入地层的酸液中加入黏土稳定剂与铁离子稳定剂等相关试剂。黏土稳定剂能够吸附于黏土表面,防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移而对地层造成的伤害。铁离子稳定剂作用是络合或螯合铁离子,防止铁离子凝胶沉淀,达到稳定铁离子的目的。