气井管线水合物堵塞原因与对策分析

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  摘要:由于采气管线投产初期内部杂质较多、运行压力高等原因,管线冬季水合物堵塞频繁,影响了气井的正常生产。本文通过对采气管线造成堵塞的各种因素进行分析总结,探讨了采气管线堵塞的主要原因及防冻措施,为提高生产效益和气田的解防堵工作提供借鉴经验。
  关键词:气井;管线;堵塞;分析;对策
  气井管线比较常见的堵塞主要是水合物堵塞,水合物指的是在一定温度、压力条件下,天然气中某些气体组分和液态分子(水)形成的白色结晶水合物,外观类似松散的冰或致密的雪。气井生产过程中,水合物带到采气管线后,由于气井产量小加上管线弯头多,采气管线走向坡度起伏较大等原因都会导致液体聚集管线中,若不及时处理就会导致采气管线水合物影响气井产气量。
  1.采气管线水合物堵塞原因分析
  气井在生产过程中,自井底采出的地层水和凝析水以及注入的甲醇进入采气管线。气液混合物在采气管线中流态在理想状态下为层流。如是低产气井、单井产量低、地处丘陵地带、管线起伏较大、单井管线离集气站较远、且受气井配产、管线内径与粗糙度等诸多因素影响,所以气液在管线内流态变得十分复杂,由于气液重度与粘度的差异,气相流动较快,而液相流动相对较慢,造成游离水在采气管线低洼部位聚集,为采气管线水合物形成提供了必要条件。气井产液状况与配产有很大关系,产量高于临界携液流量的气井,出水稳定,生产较稳定,但容易造成采气管线积液。处于临界携液流量间歇出水,出水极不稳定,在产液突然增加时,注醇量相对不足,易造成水合物堵塞,生产很不稳定。低于临界携液流量的气井,不产地层水,只产少量凝析水,在冬季生产时,随着开井周期延长,凝析液量在采气管线越聚越多,偶然出现地面管线堵塞问题,生产稳定。
  受气井配产、管径、弯头、管线埋深以及管线周围温度影响,采气管线极易形成水合物,水合物形成温度是水合物存在的最高温度,高于此温度不论压力多高,游离水多少也不会形成水合物。对于组分相同的气体,水合物形成温度随着压力升高而升高,随着压力降低而降低,压力是形成水合物重要因素。在温度一定情况下,冬季进站压力越高越易形成水合物。
  综上所述:采气管线游离水存在,足够高压力和足够低温度,是形成水合物的必备条件,另外,井底污物被高速气流带到采气管线且在局部聚集,气流通过能力降低而产生节流效应,使气流温度降低,也是造成采气管线堵塞的影响因素。
  2.預防采气管线水合物形成的措施
  正常生产气井,依据配产及产液量,确定合理注醇量,给采气管线连续均匀注甲醇,有效防止管线中水合物形成。油、套压差3MPa以上井筒积液气井,在提产带液或放空带液时,加大注醇量,防止产液量增大或放空后管线中游离水未带干净,关井后造成水合物堵塞。对于产液量大,携液能力差,造成管线积液聚集的气井,定期吹扫采气管线,来有效预防水合物的形成。
  3.采气管线水合物堵塞处理措施
  3.1注醇解堵法
  (1)堵塞现象:气井在生产过程中,发现泵压不变,进站压力、产量、温度同时降低,产液量无变化时,则可判断采气管线有水合物堵塞征兆。
  解决办法:关闭加热炉节流阀及进站闸板阀,将注醇泵排量调至最大,注醇2小时左右,待进站压力正常后,按气井配产正常开井,观察进站压力变化情况,进站压力缓慢平稳正常下降时,将注醇流程改至地面注醇,依据配产调整注醇量。
  (2)堵塞现象:气井在生产过程中,发现泵压不变,进站压力、产量、温度同时降低,产液量增大时,则可判断是采气管线有水合物堵塞的征兆。
  解决办法:将注醇泵排量调大,开大或关闭加热炉节流阀的方法来回活动几次,注意观察进站压力变化情况,当进站压力正常后,将注醇流程改至地面注醇,依据配产及产液情况,调整注醇量。注醇解堵适用于进站压力、产量下降,采气管线未形成水合物前的气井应用的解堵方法。
  3.2提产带液法
  (1)堵塞现象:若进站压力波动(一升一降),产气量下降,井口油压与进站压力相差较大,在气量没有变化的情况下,分离器偶然产少量液,同时进站压力与井口油压有回升现象,采气管线积液造成回压增大,产气量下降,用开打或关小的方法,活动加热炉节流阀听到气流中夹杂明显水流或坚硬物体撞击声音,说明采气管线有水合物冰堵现象。
  (2)处理方法:将该井注醇泵排量调至80%左右,提高配产50%以上,达到提高气流速度与温度双重效果,使气流速度保持在3m/s左右,较高气流速度可以提升气流温度,增强对管线积液扰动能力,干扰水合物形成与聚集,注意观察携液情况,否则因井筒积液大量带出,造成采气管线冰堵,同时调高加热炉水温,确保节流后温度在10℃以上,防止节流效应造成节流后管线冰堵而超压。提产带液法适用于采气管线积液造成产量下降,稍有冰堵的情况。
  3.3降压解堵法
  (1)堵塞现象:当气井出现进站压力、产量、温度下降的同时,泵压与井口油压上升时,说明采气管线已经形成水合物冰堵,通过对采气管线进行局部放空的方法,使压力在较短时间降低,使水合物温度低于管壁温度,水合物会从管壁脱落并在压差作用下,将水合物从放空管线推出。
  (2)处理方法:关闭加热炉阀及进站闸板阀,打开该井进站旋塞阀,用放空阀控制气量放空,注意观察分液罐压力不得高于1Mpa,液位不高于满液位的2/3时,否则需立即进行排污,防止污物喷出,造成环境污染,并随时观察变化,分析判断水合物冰堵状况及放空效果。
  当进站压力下降较快,说明堵点离进站较近,否则堵点靠近井口。当进站压力在放空过程中上升,泵压下降,说明水合物已解除,当分液罐液位没有变化时,说明采气管线积液已清理干净,关闭放空阀及放空旋塞阀,将分液罐污水排干净后并关闭排污阀。
  若放空时进站压力为零时没有回升,说明采气管线未解开,注意控制阀开度,防止冰堵突然解开,造成分液罐超压,这样放置一段时间若还未解开,关闭进站放空阀及旋塞阀,需要从井口进行放空,停注醇泵,关闭井口阀,生产闸阀,关闭注醇阀门(或注醇总阀),打开测试阀门,用井口阀控制气量进行放空,当压力下降时,适当开大阀开度,以便达到有效带液的目的。
  待采气管线压力放空为零后,将加热炉水浴温度调高至70℃,打开进站闸板阀,用加热炉阀控制气量,给地面管线倒热气,放置10分钟左右,同时观察进站压力是否下降,否则将凉气放空,用同样方法再次倒热气,如此反复进行2-3次,打开井口测试阀门,若进站压力下降,井口有气流通过,说明采气管线水合物已解除,继续吹扫待气质干净后停止吹扫,在水合物未解除前不能中断吹扫,以防管线温度低于0℃,再次形成冰堵。关闭加热炉阀及进站闸板阀,从井口对采气管线进行缓慢充压,同时打开进站旋塞阀及放空阀,观察气流产液及燃烧情况,无产液,气质干净,火焰竖直向上,燃烧有力,说明采气管线已完全解通。降压解堵法方法适用于已形成水合物冰堵的气井,若用此法未解除情况下,需采用常压解堵法。
  3.4常压解堵法
  (1)堵塞现象:在利用降压解堵法后,水合物未能解除,说明水合物冰堵严重。
  (2)处理方法:打开进站旋塞阀,进站放空阀,打开井口测试阀门,从管线两端进行放空,带压力均为零时,关闭井口与进站所有阀门,将注醇流程改为地面注醇,启用注醇泵,并大排量注醇,关闭测试阀门,继续注醇,当注醇泵压力上升至5MPa以上时,放置1天后,按照放空解堵的方法进行操作解堵,这种解堵方法适用于采气管线堵塞严重的情况,缺点是解堵周期较长,甲醇浪费较大。
  气井管道内水合物的堵塞过程复杂且影响因素较多,有针对性的实施气井管线堵塞预防措施,可以有效减低气井故障率,提高气井的产量。
  参考文献:
  [1]邱晓林;含硫天然气水合物形成条件及预防措施[J];石油与天然气化工;2002年05期
  [2]冯涛,宋承毅,李玉星;水合物形成预测及防止措施优化研究[J];油气田地面工程;2001年05期
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