凝析气田集输防冻工艺适应性研究

发表时间:2020/6/3   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:杨连彬1 邢华东2 高文彬3
[导读] 摘要:凝析气田产气是生产天然气的重要手段。
        1.大庆油田有限责任公司第十采油厂  黑龙江省大庆市  163000;2.大庆油田有限责任公司呼伦贝尔分公司贝28作业区联合站  黑龙江省大庆市  163000;3.大庆油田有限责任公司第八采油厂  黑龙江省大庆市  163000
        摘要:凝析气田产气是生产天然气的重要手段。但是凝析气田出来的天然气中,天然气凝液和饱和水蒸气较多,容易在温度以及压力的外部作用下在地面设备中产生水合物。会对系统的正常运行造成影响,严重的会直接造成下游用户无法用气。笔者针对集输防冻工艺的适应性进行探讨,为相关人员提供必要的参考。
        关键词:凝析气田;集输防冻;工艺;适应性
        凝析气田由于所处环境比较复杂,在进行日常天然气采集生产时会受到来自很多方面的因素干扰。采气管线内容易积攒水汽,这些水汽如果冻住就会堵塞管道,给正常的输气带来困难。如何针对这些不同的干扰因素进行防冻适应性处理是一项很值得研究的课题。
        1、目前凝析气田集输防冻的现状
        1.1凝析气藏
        我国在凝析气藏方面的开采起步较晚,但是发展很快,目前发现的凝析气藏资源较丰富。相较于传统的油藏和天然气藏来说,凝析气藏是介于两者之间的一种能源。具有很高的经济价值,被越来越多的受到重视。但是凝析气藏具有温度和压力较高、埋藏较深、再蒸发和反凝析的特点,在实际开采时具有一定的难度。针对不同的情况,每一个凝析气田的开采方式也略有差异。
        1.2防冻工艺
        针对凝析气田的集输防冻工艺主要是围绕凝析气田实际开采过程中的各种干扰因子,采用特定的技术手段防止出现管道内出现水合物。比较主流的方法为注醇防冻和加热防冻两种方法。注醇防冻的主要原理就是利用防冻剂的防冻功能,来避免采气管道内形成水合物。具体操作为在凝析气田采集的天然气出口部分注入一定量的乙二醇防冻剂,这种防冻也可以有效的避免天然气在后面的输送环节产生回合物而对管道造成堵塞。加热防冻工艺则是利用加热技术对凝析气田产生的天然气运输管道进行加热处理,保证管道内的天然气持续维持一定的温度之上,以确保管道内的天然气不会形成水合物。而天然气形成水合物的温度在3度以下,因此只要对管道持续不断的加热保证管道内的天然气温度维持在3度以上就可以。
        1.3所存在的问题
        凝析气田的设计往往没有很好的评估好气田采气的规模和体量,很多的凝析气田采用的防冻技术是注醇防冻。对于凝析采气的初期天然气量较小的时候是可以满足需求的,但是随着开采的天然气越来越多,这种注醇的方式就不能有效的防冻了。气田产水量上升过快,水合物来不及及时清除,经常会造成天然气输送管道的堵塞。
        2、防冻工艺适应性
        2.1井口注醇
        2.1.1注醇量与水汽
        针对凝析气田天然气井口的注醇量和天然气管道中水汽量的关系比较紧密。影响一口凝析气田气井中注醇量和水汽量的基础因素主要有天然气组成情况及大致配比、气量、凝析油占比,井内平均温度、井口压力、一级节流之后的压力、经过定性节流之后水合物的平均温度等。当这一系列数值选定在一定范围内之后,就可以得到注醇量和水汽量之间的关系。经过多次实验反复论证之后得出结论:在凝析气田所产天然气内组成比例为CH4含量在82%、凝析油量大致维持在98g/m³、天然气气井之内的平均温度维持在24℃、天然气总体的含量在11×11³Nm³/d、天然气气井的井口部分压力为18MPa、经过一级带流之后水合物的转化温度变为9℃的时候,凝析气田中天然气气井端口位置的注醇量会根据水汽比的提升而提升,而且提升的幅度比较大。


        2.1.2注醇量与能耗
        伴随着凝析气田天然气气井端口位置注醇量的不断增加,这些乙二醇防冻剂的消耗来源也成为问题。生产这些乙二醇防冻剂所需要的能耗也就随之增加。经过多次反复的实验对比,对最终的数据进行综合分析之后得出,要生产1t的乙二醇防冻剂所需要消耗的能量,大概在28.8MJ。假设对凝析气田天然气气田的端口位置进行乙二醇防冻液的倾注时,采取的倾注量控制在50L/h,注醇浓度控制在84%,需要消耗大约41.24MJ/d的热量,才能保证凝析气田天然气管道之中不会形成水合物。而如果采取的各种条件都是相同的,改用加热相关工艺来进行防冻的话,则加热炉只需要27.5MJ/d的热量就可以满足凝析气田天然气管道不形成水合物的条件。在对试验数据进行综合对比之后得出发现,当注醇量大于50L/h时,采用注醇防冻工艺来进行凝析气田天然气管道进行防冻的效果不如运用加热防冻技术。相比较之下,加热防冻工艺在能源消耗上性价比远远高于注醇防冻工艺。
        2.2加热防冻工艺
        凝析气田的天然气气井产能并不是持续稳定的,会随着气井内气藏的变化而变化,会有一定的波动,但总体来看,由于气藏含量是有限的,最终气井的产能会逐年呈现递减的趋势。而凝析气田天然气气井产能的下降会直接导致天然气管道内的水合物产量逐年攀升,天然气气井井口本身在日常运转时的温度又比较低,这时候为了保证天然气气井的正常运转,为接下来一系列的管理带来便利,为使每一个运转环节具备更强的可控性,对凝析气田天然气井口的防冻实行加热防冻工艺会更有效果。在对气井加热时,要整体进行考量,除了井口部分要进行加热之外,对于传输天然气的流程管道部分也应当进行适当的加热,要做到整个气井供气系统的全闭环控温,使总体的气温保持在水合物形成温度之上。从根本的形成条件上杜绝水合物的形成。保证天然气输气系统的通畅高效,避免堵塞现象发生。
        3、具体应用
        运用适当的防冻工艺来对凝析气田的各类气井进行防冻处理是非常必要的。凝析气田产气系统由于其复杂性和一体性,如果由于含水量过多而造成堵塞,会直接给整条用气用户带来困扰,带来的经济损失是非常大的。例如比较常见的DX4井,该种型号的气井在设计之初并没有对将来气井产能变化而带来的含水量问题给予足够的应急措施,一旦产水量增大,就会频繁的造成输气管道的阻塞。该气井通常的注醇量大约在0.14t/d,产水量则在1.43t/d,这种情况下,采气管道非常容易形成水合物阻塞。DX4井的情况就属于井流物含量比较大,气井内部的气温和压力的变化也比较大。这种情况下针对性防冻就不能采用以往的注醇防冻工艺了,只有运用加热防冻工艺才能满足实际需求。在实际操作过程中,要对单井的天然气管道实行套炉盘加热,这种加热要持续,维持温度在51℃左右,加热节流至14MPa。最终要确保气井管道内的温度控制在水合物形成温度之上。综合比较之后,加热防冻工艺的性价比是远远高于注醇防冻工艺的。在同等条件下进行天然气气井管道防冻工艺选择时首选加热防冻工艺。
        结束语
        综上所述,凝析气田的实际运行环境是比较复杂的,而且天然气气井中气体的成分配比也是一直在变化的。加之受到的温度和压力等变化的影响,最后造成了产水量的提升。针对凝析气田集输防冻工艺的选择要充分考虑各种影响因素的适应性。相较于注醇防冻工艺,加热防冻工艺在各方面都明显具有优势,可以优先选择。
        参考文献
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