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GB／T 40546-2021 煤层气井排采工程设计规范.pdf简介：

GB/T 40546-2021《煤层气井排采工程设计规范》是一部关于煤层气井排采工程的国家标准。该规范主要针对煤层气（又称煤矿瓦斯）的开采和处理过程中的工程设计提出了详细的规定和指南。煤层气是一种重要的能源资源，但其开采过程存在一定的安全风险，因此规范的制定旨在确保煤层气井的排采工程设计与施工过程中的安全性、经济性和环保性。

该规范涵盖了煤层气井的选址、井筒设计、钻井和完井技术、井下开采系统设计、地面处理设施设计、安全防护措施、环境影响评价以及应急处置等方面。它规定了井下和地面设施的建设标准、操作规程、监测要求以及环境保护措施，旨在预防和控制在煤层气开采过程中可能产生的环境问题和安全事故。

遵循该规范，可以保证煤层气的开发达到科学、合理、安全和环保的要求，推动我国煤层气产业的健康发展。

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GB/T 405462021

煤层气井排采工程设计规范

本文件规定了煤层气并排采工程设计依据、设计内容、健康安全环保管理、设计书。 本文件适用于煤层气井的排采工程设计

SH／T 3055-2017标准下载本文件没有需要界定的术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义

地层、构造、煤层、储层、水文地质等资料

井名、井别、井位坐标、井身结构、钻遇煤层、完钻井深等，钻完井基础数据表格 表A.1。

并斜、方位、全角变化率、固并质量检测数据 ，井眼轨迹数据表格式见表A.2

射孔数据、压裂施工总结、裂缝监测资料、压裂液返排数据等，射孔数据表格式见

裂施工总结、裂缝监测资料、压裂液返排数据等，射孔数据表格式见表A.3，压裂施工

GB/T 40546=202

数据表格式见表A.4

气含量、等温吸附、试井等分析测试资料。

煤层气井排采工程设计步骤见图1

5.2排采方式选择原则

图1煤层气排采工程设计步骤示意图

5.2.1依据井型、产水量、煤粉产出特征等综合确定排采方式。 5.2.2直井和定向井宜选择抽油机排采方式。 5.2.3水平井宜选择螺杆泵排采方式，日产水量低于30m²时，选择抽油机排采方式 5.2.4产出液含煤粉等颗粒物较高时.选择螺杆泵排采。

5.2.1依据井型、产水量、煤粉产出特征等综合确定排采方式。 5.2.2直井和定向井宜选择抽油机排采方式 5.2.3水平井宜选择螺杆泵排采方式，日产水量低于30m²时，选择抽油机排采方式。 5.2.4产出液含煤粉等颗粒物较高时.选择螺杆泵排采。

5.3.1.1泵效的选取，宜为60%～80%。 5.3.1.2优先选用Ⅱ级间隙的泵。 5.3.1.3抽油机泵径根据产水量选择.不同产水量泵径见表1

5.3.1.1泵效的选取，宜为60%~80%。

5.3.1.1泵效的选取，宜为60%~80%。

5.3.1.3抽油机泵径根据产水量选择，不同产水量泵径见表

GB/T 40546=2021

表1抽油机泵径参数推荐表

5.3.2抽油杆选择及杆柱结构设讯

5.3.2.1抽油杆及杆径

单级杆径选择时首先根据抽油机悬点最大/最小载荷计算抽油杆柱顶部的最大、最小应力，进 而求出杆柱循环应力的应力幅、折算应力和最大许用应力，最终确定抽油杆杆径。 b） 多级杆径的选择按SY/T5873一2017中7.1执行。 .3.2.2 抽油杆结构自下而上为：柱塞、抽油杆、光杆。

5.3.3油管选择及管柱结构设计

.3.1根据油管下入深度、油 油管最大允许下入深（长 计算见公式（1)，油管管体和接

式中： Ly 油管最大允许下人深（长）度，单位为米（m）； P. 管柱螺纹的抗拉极限负荷，单位为千牛（kN)； m 管柱螺纹的抗拉安全系数，一般取1.3（API油管取1.015）； P 锚定或解封压力，单位为千牛（kN)； PL 作用在固定阀上的静液柱载荷，单位为千牛（kN)； a 考虑摩擦阻力、动载荷时的系数，一般取1.2～1.6； K 浮力系数（K=1一ditdi为井内液体相对于管柱钢材的相对密度）； q 油管在空气中每米质量，单位为千克每米（kg/m）； g 重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s"）。

L 油管最大允许下人深（长）度，单位为米（m）； P 管柱螺纹的抗拉极限负荷，单位为千牛（kN)； m 管柱螺纹的抗拉安全系数，一般取1.3（API油管取1.015）； P 锚定或解封压力，单位为千牛（kN)； PL 作用在固定阀上的静液柱载荷，单位为千牛（kN)； 考虑摩擦阻力、动载荷时的系数，一般取1.2～1.6； K 浮力系数（K=1一dit，di为井内液体相对于管柱钢材的相对密度）； q 油管在空气中每米质量，单位为千克每米（kg/m）； g 重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s）。

GB/T 405462021

5.3.3.2油管柱结构自下而上为：丝堵、沉砂管、筛管、压力计短节、泵、油管等

5.3.4.1抽油机悬点最大载荷和曲柄轴最大扭矩按照SY/T5873一2017中5.1.1的规定执行 5.3.4.2优先选用可调速电机

5.3.5抽油机井下基本油管柱结构

抽油机井下基本油管柱结构示意图见图2

根据泵排量确定泵型，泵排量选择见表2

图2抽油机井下基本油管柱结构示意图

表2泵排量选择推荐表

5.4.2抽油杆选择及杆柱结构设计

5.4.2.1抽油杆强度校核按照SY/T6084一2014中5.2的规定执行 5.4.2.2水平井在全角变化率大于3°/30m的位置应加抽油杆导向器 5.4.2.3抽油杆柱组合基本结构自下而上是转子、抽油杆、光杆

5.4.3油管选择及管柱结构设讯

GB/T 405462021

5.4.3.1油管材质和规格的选择应执行5.3.3.1 5.4.3.2油管柱基本结构自下而上的组成顺序是丝堵、沉砂管、筛管、泵、压力计短节和油管。

5.4.4地面驱动设备

5.4.4.1优先选用可调速电机。 5.4.4.2额定扭矩应不低于抽油杆柱运行总扭矩的1.5倍。 5.4.4.3驱动设备应有防反转装置.且具备方便安全的释放反扭矩功能

5.4.5螺杆泵并下基本油管柱结构

本油管柱结构示意图见图3。锚定器根据实际情

图3螺杆泵井下基本油管柱结构示意图

5.5其他配套工艺设计

5.5.1.1直井、定向井泵挂位置位于全角变化率小于1.2°/30m的井段，宜介于最下部目的煤层以下 5m~10m 5.5.1.2水平井泵挂位置选择在井斜不大于75°的井段。 5.5.1.3吐粉、吐砂量较大的井，泵挂应在煤层顶界以上。进液口在煤层以上时，应安装气锚

5.5.2.1全角变化率大于1°/25m井段，单根抽油杆上加装扶正器应不少于1个；大于3°/25m井段， 单根抽油杆上加装应不少于2个扶正器或直接使用注塑杆，扶正器应固定在抽油杆本体上。 5.5.2.2扶正器位置应选择在距接箍0.3m~0.5m处。 5.5.2.3 螺杆泵工艺优先使用螺旋式结构扶正器。 5.5.2.4水平井抽油杆导向器两端应加扶正器。 5.5.2.5 柱塞以上第一根抽油杆本体加装抽油杆扶正器，加装位置不应影响柱塞行程。 5.5.2.6 5下人压力计电缆的井，在井斜角不大于20°的井段，每根油管应安装1个油管电缆扶正器；井斜 角20°～30°的并段，每根油管应安装2个油管电缆扶正器

5.5.3.1井场内管道规格采用DN50无缝钢管，壁厚不低于3.5mm。 5.5.3.2井场范围内气水管线流程采用矮支架，相对地面高度0.5m，支架间距5m一组。 5.5.3.3弯头、三通、异径管、管帽等对焊管件的压力等级或壁厚规格应与所连接管子一致或相当。 5.5.3.4管线焊接完成后对管线进行试压，系统压力试验用洁净水进行。管道强度试验压力为设计压 力的1.5倍，升压应缓慢，达到试验压力后稳压10min，检查无泄漏、无压降为合格，然后降至设计压力， 进行严密性试验，稳压30min，经检查无泄漏、无压降为合格。试压合格后，应将管段内介质清扫十净。 5.5.3.5井场气管线涂色采用黄色，排水管线采用绿色，井口、抽油机、螺杆泵及其他设备、仪表等均保 持出厂色。 5.5.3.6需要设置放空火炬的井，放空火炬的设置按AQ1115一2018中4.3.3的要求执行。 5.5.3.7为了防止冬季管线冻堵，井场内管线及计量装置采用保温措施

5.5.4智能化排采监控

5.5.4.1采集数据

采集数据包括： 生产参数：井底流压、动液面深度、套管压力、井口压力、井口温度、瞬时产气流量、累计产气流 量、累计产水流量、集气压力； b）工况参数：示功图、冲程、冲次、载荷，螺杆泵转速、扭矩； 动力参数：井场电压、电流、变频器输出频率、输出电压、输出电流，以及排采设备电动机电压和 电流等参数

采集数据包括： a） 生产参数：井底流压、动液面深度、套管压力、井口压力、井口温度、瞬时产气流量、累计产气流 量、累计产水流量、集气压力； b）工况参数：示功图、冲程、冲次、载荷，螺杆泵转速、扭矩； 动力参数：井场电压、电流、变频器输出频率、输出电压、输出电流，以及排采设备电动机电压和 电流等参数

世茂集团工程精细化手册20工艺标准（2019年2月2.0版）.pdf5.5.4.2智能监控

智能监控包括： a）煤层气井排采数据实时展示功能，并能根据实时参数自动绘制变化曲线

智能监控包括： a）煤层气井排采数据实时展示功能，并能根据实时参数自动绘制变化曲线

GB/T 405462021

b）煤层气并排采历史数据查询功能，并能根据存储的历史数据绘制参数变化曲线。 c）报警监视功能，应实现提示音（语音、笛音等）和提示窗等方式，并能管理报警信息 d）通信状态监视及排采控制功能

5.7.1根据储层压力、临界解吸压力、动液面等数据及排采设备类型，针对不同的排采阶段，设计相应 排采工作制度，内容包括设备工作参数、气井生产参数、排采强度、控制方式等。 5.7.2各阶段排采工作制度的制定，应遵循“平稳、连续”的原则，避免排采强度过大，造成煤粉吐出、裂 原堵塞等问题， 5.7.3排采各阶段若出现吐砂、吐粉现象，应分析原因，及时调整排采强度。 5.7.4排采日报表应包括生产时间、冲程、冲次/转速、电机频率、电流、套压、井下压力、动液面、日/累 计产液量、日/累计产气量、水质描述、pH及备注事项等，排采日报表格式见表A.5和表A.6。 5.7.5水质、气组分分析按照GB/T13610执行。 5.7.6对于采用抽油机排采的煤层气井，当井下设备工作异常，要及时录取示功图进行诊断分析。 5.7.7及时对日生产数据进行汇总，排采数据汇总表格式见表A.7和表A.8，并做井底流压、套压、动液 面、产气量、产水量等排采参数的生产曲线，跟踪排采动态，及时修正排采工作制度，使产能达到最佳 状态。

6健康、安全、环保管理

DL／T 1344-2014标准下载按SY/T6276、SY/T6921执行