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        井下節(jié)流工藝原理和作用

        2019-03-29 10:17:16馮少鵬郭棟史路
        科學(xué)與技術(shù) 2019年12期
        關(guān)鍵詞:水合物節(jié)流氣井

        馮少鵬 郭棟 史路

        摘要:本篇文章主要件數(shù)了井下節(jié)流工藝的基本原理,分析了這項(xiàng)工藝技術(shù)應(yīng)用的一些作用。

        關(guān)鍵詞:井下節(jié)流;氣井

        引言

        天然氣從底層到地面一共包括底層、井筒和地面三個流動過程。因?yàn)樘烊粴庠诟邏?、低溫和含水的情況下很容易生成水合物,壓力越發(fā)的高,那么水合物生成的溫度也就越高,也就會越發(fā)的容易導(dǎo)致水合物堵塞,然后就會導(dǎo)致井筒管柱堵塞,從而進(jìn)一步影響氣井的正常生產(chǎn)。

        井下節(jié)流技術(shù)是在天然氣井的生產(chǎn)管柱里面找到一個合適的位置然后把節(jié)流器安裝好,然后在井筒降壓的時(shí)候,充分利用地溫對流體驚醒加熱,然后把節(jié)流之后的井口溫度恢復(fù)到類似節(jié)流之前的問題,很大程度上防止了氣水混合物在井筒和井口出現(xiàn)凍堵得情況,從而減少地面節(jié)流加熱設(shè)備、簡化地面流程、降低采氣成本,不僅如此,還很有效的降低了井筒壓力和井口到集氣站的管線承壓,,降低了管線的壁厚,很大程度的減少了集輸管線的成本。用最簡單的話來說,井下節(jié)流技術(shù)就是給井下安裝氣嘴。

        1.井下節(jié)流工藝原理

        對于高壓天然氣的節(jié)流來說,其過程是一個降壓、降溫的過程。井下節(jié)流工藝技術(shù)就是把井下的節(jié)流器放置到一個生產(chǎn)管柱的一個相對比較合適的位置里面,從而實(shí)現(xiàn)在井筒里面節(jié)流和降壓的作用,把地面上節(jié)流的過程轉(zhuǎn)移到井筒里面去,然后充分的利用地?zé)峒訜?,使得?jié)流之后氣流的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比節(jié)流之后的壓力條件之下的水合物形成的最高溫度要高,同時(shí)還要把地面上機(jī)器的管道埋到凍土層下面去,這樣的話就可以在井筒里面、井口和地面管線都不會形成水合物而造成堵塞。天然氣在經(jīng)過氣流嘴的時(shí)候,因?yàn)楣軓降淖兓容^大,屬于突縮-突擴(kuò)的管道,并且天然氣井一般縮選用的節(jié)流嘴的直徑一般在1-10mm,而長度I為10-20mm左右,長涇比大多在5-10,可以把節(jié)流嘴看成是突縮接頭和突擴(kuò)接頭的鏈接問題,因?yàn)樵诠?jié)流嘴附近的氣流會發(fā)生擾動,所以節(jié)流是不可逆的過程。節(jié)流的時(shí)候因?yàn)榱魈K很高,氣流在通過孔口的時(shí)候與外界的熱交換一般很小,甚至是可以忽略不計(jì)的,節(jié)流的過程也可以看做為是一個絕熱的過程。

        在使用了井下節(jié)流工藝之后,天然氣就會通過節(jié)流嘴之后的壓力而出現(xiàn)大幅度下降的情況,水合物形成的初始溫度也會隨之下降,從而很大程度的減少水合物形成的概率。

        2.井下節(jié)流的作用

        井下節(jié)流的作用很多,最為主要的就是包括改善流態(tài);減小井段激動,開關(guān)井不影響境地壓力,保護(hù)氣層;穩(wěn)定生產(chǎn),在不影響產(chǎn)量的情況下可以降低井口壓力;實(shí)現(xiàn)低壓管線傳輸;防止水合物的生成等。

        2.1節(jié)流降壓,改善流態(tài)

        ①節(jié)流降壓作用。井下節(jié)流工藝是具有地下節(jié)流降壓的作用的,可以實(shí)現(xiàn)高壓生產(chǎn)井的低壓生產(chǎn)和運(yùn)輸。

        ②提高氣井舉液能力的作用。對于一些出水氣井量比較少的井來說,因?yàn)榫鹿?jié)流之后的氣體是通過氣流碟呈現(xiàn)出噴射狀,而當(dāng)氣夾誰通過了節(jié)流器的時(shí)候,液體一般都會呈現(xiàn)出霧狀的流動形態(tài),降低液柱的重力梯度,然后使得氣體舉升液體能力增加,從而達(dá)到排水采氣的作用效果。

        2.2防止水合物的生成

        對于天然氣水合物的形成條件來說,他形成需要有一個最高溫度,就是臨界溫度,如果說超過了這個溫度的話,那么在怎么高的壓力都不會形成水合物,只有在條件滿足的情況之下,天然氣水合物才可以在管道、井筒和閥門處形成。

        2.3能大幅度降低地面管線運(yùn)行壓力

        井下節(jié)流前后油壓變化情況,井下節(jié)流后的壓力比節(jié)流前均大幅度降低。地面集輸壓力等級的降低極大地節(jié)約投資成本

        2.4效提高氣流攜液能力

        采用井下節(jié)流工藝技術(shù)后,井下節(jié)流器以上的氣流壓力大大降低,使最小攜液流量大大減小。因而,提高了氣流的攜液能力。減少了井筒和地面集氣管線的積液現(xiàn)象。

        2.5有利于防止地層激動

        如果氣嘴處的流動處于臨界流狀態(tài)(P2/P1=0.546),則調(diào)節(jié)針閥時(shí)產(chǎn)量不變;反之,則產(chǎn)量隨針閥開度而變化。所以,上游壓力的變化不會影響到地層本身壓力,從而有效防止了地層壓力激動。

        2.6簡化了地面流程

        井下節(jié)流可以大幅度降低地面系統(tǒng)壓力。若節(jié)流前后的平均油壓由16.4MPa降為約2.6MPa,為節(jié)流前平均油壓的15.85%。這個壓力下,完全可以直接采用中低壓管線集氣流程,降低了地面管線的壓力等級,從而簡化地面流程,大幅度降低建設(shè)投資。

        2.7井下節(jié)流工藝能夠充分的利用底層能量提高節(jié)流之后的天然氣溫度,然后很有效的抑制水合物形成,從而提高井時(shí)率,達(dá)到降壓開采、平穩(wěn)生產(chǎn)的目的。

        2.8在經(jīng)濟(jì)效益這方面的話,井下節(jié)流簡化了地面工藝的流程,減少了地面建設(shè)采氣所需要的生產(chǎn)投資成本,匯報(bào)周期也隨之下降,因此可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1]雷群.井下節(jié)流技術(shù)在長慶氣田的應(yīng)用[1].天然氣工業(yè),2013,23(1):81-83

        [2]金忠臣,張守良.采氣工程[M].北京:室友工業(yè)出版社,2011.

        [3]蔣成銀,賈增強(qiáng),馮朋鑫.井下節(jié)流工藝技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2013,26(3):53-56.

        (作者單位:長慶油田分公司機(jī)械制造總廠)

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