煤层气水平井煤粉产出规律与防治策略

"煤层气水平井煤粉产出规律及其防治措施" 煤层气开采过程中，水平井煤粉的产出是一个重要的技术问题，因为煤粉的产生不仅会影响井筒的清洁度，还可能导致井下作业的困难，甚至影响煤层气的产量。本文深入探讨了煤层气水平井中煤粉形成的原因、产出规律，并提出了一系列防治措施。 煤层气水平井煤粉的形成主要有以下几个原因： 1. 井壁原始应力状态的改变：当钻井作业打破煤层原有的应力平衡时，煤体内部应力释放可能导致煤粉的产生。 2. 煤岩物质成分和组成：煤层中的黏土矿物是煤粉的主要来源，黏土矿物含量高的煤层更容易产生煤粉。 3. 钻具的碾磨作用：钻具在钻进过程中对煤层产生机械作用，导致煤粉的形成。 4. 井眼轨迹的影响：在钻遇煤层段，如果井眼轨迹弯曲较大，可能会使煤层局部受到钻具的挤压，增加煤粉的产出。 5. 排采工作制度的改变：调整排采工作制度，如改变降液速率，可能使煤粉的产出情况发生变化。 煤粉产出的规律表现为： 1. 排采早期，产出的煤粉颗粒直径范围广泛，从几十微米到几百微米不等，这主要是由于钻具碾磨和井壁原始应力状态改变导致的。 2. 排采后期，煤粉颗粒直径主要集中在几十微米左右，粒径分布相对均匀，这表明煤粉的产出更多地受煤层自身物质成分和排采工作制度的影响。 针对这些规律，防止煤层气水平井煤粉产出的措施包括： 1. 加强水平段的循环清洗工作，以减少煤粉在井筒内的积聚。 2. 优化筛管的设计，合理选择筛管缝隙尺寸、筛管直径和长度，以更有效地过滤和排出煤粉。 3. 选取适合的排煤粉设备，提高煤粉的清除效率。 4. 制定合理的排采制度，控制降液速率的变化，减少因工作制度改变引起的煤粉产出。 理解煤层气水平井煤粉产出的原因和规律，结合有效的防治措施，可以显著降低煤粉对生产过程的影响，提高煤层气的开采效率和井的安全性。通过科学研究和技术改进，可以进一步解决这一技术难题，推动煤层气产业的可持续发展。