书 书 书犐犆犛 ７３ ． ０４０ 犆犆犛犇 １５ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ４０５４６ — ２０２１ 煤层气井排采工程设计规范 犇犲狊犻犵狀狊狆犲犮犻犳犻犮犪狋犻狅狀犳狅狉犮狅犪犾犫犲犱犿犲狋犺犪狀犲狑犲犾犾犱狉犪犻狀犪犵犲犲狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵 ２０２１  ０８  ２０ 发布 ２０２２  ０３  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布书 书 书目 　　 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 设计依据 １ ………………………………………………………………………………………………… ５ 　 设计步骤和内容 ２ ………………………………………………………………………………………… ６ 　 健康 、 安全 、 环保管理 ７ …………………………………………………………………………………… ７ 　 设计书 ７ …………………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 资料性 ） 　 煤层气井排采工程设计附表格式 ８ …………………………………………………… 附录 Ｂ （ 资料性 ） 　 煤层气井排采工程设计书封面格式及编写提纲 １４ …………………………………… 参考文献 １６ …………………………………………………………………………………………………… Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ４０５４６ — ２０２１ 前 　　 言 　　 本文件按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２０２０ 《 标准化工作导则 　 第 １ 部分 ： 标准化文件的结构和起草规则 》 的规定起草 。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。 本文件由中国煤炭工业协会提出 。 本文件由全国煤炭标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ４２ ） 归口 。 本文件起草单位 ： 中煤科工集团西安研究院有限公司 、 中联煤层气有限责任公司 、 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司 。 本文件主要起草人 ： 杜新锋 、 乔康 、 刘嘉 、 张培河 、 降文萍 、 郑玉柱 、 王正喜 、 王宇红 、 胡滨 、 杜志强 、 王成 、 张丁亮 。 Ⅲ 犌犅 ／ 犜 ４０５４６ — ２０２１ 煤层气井排采工程设计规范 １ 　 范围 本文件规定了煤层气井排采工程设计依据 、 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 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。 其中 ， 注日期的引用文件 ， 仅该日期对应的版本适用于本文件 ； 不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ１３６１０ 　 天然气的组成分析 　 气相色谱法 ＡＱ１１１５ — ２０１８ 　 煤层气地面开发建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范 ＳＹ ／ Ｔ５５８７．５ — ２０１８ 　 常规修井作业规程 　 第 ５ 部分 ： 井下作业井筒准备 ＳＹ ／ Ｔ５５８７．９ — ２００７ 　 常规修井作业规程 　 第 ９ 部分 ： 换井口装置 ＳＹ ／ Ｔ５８７３ — ２０１７ 　 有杆泵抽油系统设计 、 施工作法 ＳＹ ／ Ｔ６０８４ — ２０１４ 　 地面驱动螺杆泵使用与维护 ＳＹ ／ Ｔ６２７６ 　 石油天然气工业健康 、 安全与环境管理体系 ＳＹ ／ Ｔ６６６８ 　 游梁式抽油机的安装与维护 ＳＹ ／ Ｔ６９２１ 　 煤层气井排采安全技术规范 ３ 　 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义 。 ４ 　 设计依据 ４ ． １ 　 地质资料 地层 、 构造 、 煤层 、 储层 、 水文地质等资料 。 ４ ． ２ 　 钻井资料 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式见附录 Ａ 的表 Ａ．１ 。 ４ ． ３ 　 测井资料 井斜 、 方位 、 全角变化率 、 固井质量检测数据等 ， 井眼轨迹数据表格式见表 Ａ．２ 。 ４ ． ４ 　 压裂资料 射孔数据 、 压裂施工总结 、 裂缝监测资料 、 压裂液返排数据等 ， 射孔数据表格式见表 Ａ．３ ， 压裂施工 １ 犌犅 ／ 犜 ４０５４６ — ２０２１ 数据表格式见表 Ａ．４ 。 ４ ． ５ 　 测试化验资料 气含量 、 等温吸附 、 试井等分析测试资料 。 ５ 　 设计步骤和内容 ５ ． １ 　 设计步骤 煤层气井排采工程设计步骤见图 １ 。 图 １ 　 煤层气排采工程设计步骤示意图 ５ ． ２ 　 排采方式选择原则 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 ３０ｍ ３ 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 　 抽油机工艺设计 ５ ． ３ ． １ 　 泵的选择 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 。 ２ 犌犅 ／ 犜 ４０５４６ — ２０２１ 表 １ 　 抽油机泵径参数推荐表 泵径 ｍｍ 产水量 ｍ ３ ／ ｄ 抽油机冲程 ｍ １．０ １．２ １．５ １．８ ２．１ ２．５ ３ ２８ 下限 ０．４ ０．５ ０．７ ０．８ ０．９ １．１ １．３ 上限 ７．１ ８．５ １０．６ １２．８ １４．９ １７．７ ２１．３ ３２ 下限 ０．６ ０．７ ０．９ １．０ １．２ １．４ １．７ 上限 ９．３ １１．１ １３．９ １６．７ １９．５ ２３．２ ２７．８ ３８ 下限 ０．８ １．０ １．２ １．５ １．７ ２．０ ２．４ 上限 １３．１ １５．７ １９．６ ２３．５ ２７．４ ３２．７ ３９．２ ４４ 下限 １．１ １．３ １．６ ２．０ ２．３ ２．７ ３．３ 上限 １７．５ ２１ ２６．３ ３１．５ ３６．８ ４３．８ ５２．５ ５６ 下限 １．８ ２．１ ２．７ ３．２ ３．７ ４．４ ５．３ 上限 ２８．４ ３４ ４２．６ ５１．１ ５９．６ ７０．９ ８５．１ ７０ 下限 — ３．３ ４．２ ５．０ ５．８ ６．９ ８．３ 上限 — ５３．２ ６６．５ ７９．８ ９３．１ １１０．８ １３３．０ ５ ． ３ ． ２ 　 抽油杆选择及杆柱结构设计 ５ ． ３ ． ２ ． １ 　 抽油杆及杆径选择 ： ａ ） 　 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 — ２０１７ 中 ７．１ 执行 。 ５ ． 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 ５ ． ３ ． ３ ． １ 　 根据油管下入深度 、 油管柱受力大小 ， 确定油管的材质和规格 。 油管最大允许下入深 （ 长 ） 度 犔 ｙ 计算见公式 （ １ ）， 油管管体和接头轴向拉伸使用性能参见 ＧＢ ／ Ｔ２０６５７ — ２０１１ 的表 Ｋ．５ 。 犔 ｙ ＝ 犘 ｔ － （ 犿犘′ ｇ － 犘 Ｌ ） 犿犪犓狇 ｔ 犵 …………………………（ １ ） 式中 ： 犔 ｙ ——— 油管最大允许下入深 （ 长 ） 度 ， 单位为米 （ ｍ ）； 犘 ｔ ——— 管柱螺纹的抗拉极限负荷 ， 单位为千牛 （ ｋＮ ）； 犿 ——— 管柱螺纹的抗拉安全系数 ， 一般取 １．３ （ ＡＰＩ 油管取 １．０１５ ）； 犘 ｇ ′ ——— 锚定或解封压力 ， 单位为千牛 （ ｋＮ ）； 犘 Ｌ ——— 作用在固定阀上的静液柱载荷 ， 单位为千牛 （ ｋＮ ）； 犪 ——— 考虑摩擦阻力 、 动载荷时的系数 ， 一般取 １．２ ～ １．６ ； 犓 ——— 浮力系数 （ 犓 ＝１－ 犱 ｉｔ ， 犱 ｉｔ 为井内液体相对于管柱钢材的相对密度 ）； 狇 ｔ ——— 油管在空气中每米质量 ， 单位为千克每米 （ ｋｇ ／ ｍ ）； 犵 ——— 重力加速度 ， 单位为米每二次方秒 （ ｍ ／ ｓ ２ ）。 ３ 犌犅 ／ 犜 ４０５４６ — ２０２１ 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 　 抽油机选型 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 — 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 。 图 ２ 　 抽油机井下基本油管柱结构示