分離器工作壓力對測氣施工的影響

大慶油田試油試采分公司

分離器工作壓力對測氣施工的影響

劉明珠

大慶油田試油試采分公司

在地面計量過程中操作人員往往忽視分離器工作壓力對測氣施工的影響，特別是對分離器溫度的影響。高含CO2井測氣容易出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，主要原因是CO2的節(jié)流降溫效應(yīng)。減小CO2降溫效應(yīng)，有利于降低施工風(fēng)險。天然氣的降溫效應(yīng)與CO2含量、上游壓力大小、節(jié)流降壓幅度有明顯的關(guān)系。通過調(diào)節(jié)分離器工作壓力可以控制分離器罐體溫度。

三相分離器；工作壓力；工作溫度；降溫效應(yīng)；測氣

在地面計量過程中操作人員往往忽視分離器工作壓力對測氣施工的影響，特別是對分離器溫度的影響。分離器的工作壓力是指三相分離器測氣孔板下游與氣出口Fisher控制閥間的壓力，一般情況下可近似等于分離器的罐頂壓力。在考慮原油飽和壓力及測氣安全的情況下，操作人員經(jīng)常會選擇低分離器工作壓力。對于發(fā)泡油、凝析油的計量，選擇低分離器工作壓力可以提高資料錄取精度。但是對含CO2井的測氣，選擇較低的分離器工作壓力會使分離器發(fā)生嚴(yán)重的凍堵現(xiàn)象。

1 氣體的降溫效應(yīng)

當(dāng)氣體在管道中流動遇到縮口和節(jié)流閥門時，由于受到局部阻力，其壓力顯著下降，體積迅速膨脹，這種現(xiàn)象叫作“節(jié)流膨脹”。氣體經(jīng)節(jié)流后，流速加大，氣體內(nèi)能和流動功將發(fā)生變化。

實際氣體的焓值是溫度和壓力的函數(shù)，那么實際氣體的節(jié)流將與理想氣體節(jié)流不同。實際氣體節(jié)流后溫度變化會有三種情況，即降溫、升溫、溫度不變。通常把低溫液化氣體節(jié)流后溫度發(fā)生變化這一現(xiàn)象稱之為焦耳—湯姆遜效應(yīng)。

氣體節(jié)流后是降溫、升溫還是溫度不變，完全取決于節(jié)流前后的內(nèi)動能、內(nèi)位能和流動功這三者的變化關(guān)系。

大氣壓下焦耳—湯姆遜效應(yīng)中氦氣和氫氣通常為升溫，而大多數(shù)氣體則是降溫；對于理想氣體焦耳—湯姆遜系數(shù)為零，在焦耳—湯姆遜效應(yīng)中既不升溫也不降溫；輕烴和CO2都為降溫氣體，CO2低溫能力更強。當(dāng)天然氣中CO2濃度升高后其節(jié)流降溫效果更明顯。

2 分離器壓力與分離器溫度的關(guān)系

對相同尺寸油嘴控制下的測氣數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，在測氣時，當(dāng)上游分離器壓力較高時，天然氣節(jié)流降溫效果明顯；CO2含量越高，分離器壓力對節(jié)流降溫效果影響越明顯。

由分離器工作壓力與溫度的變化曲線可以看出，測氣初期分離器工作壓力為1.4MPa時，分離器工作溫度為-3.5℃；當(dāng)分離器工作壓力調(diào)節(jié)到1.68MPa時，分離器工作溫度逐漸上升到4.5℃。由此可見，在測氣過程中，可以通過調(diào)節(jié)分離器工作壓力的方法控制分離器罐體溫度。

3 分離器工作壓力的選擇

位于Betara油田東北部和西部的施工井，CO2濃度為20%～50%，求產(chǎn)一般使用9.52mm油嘴，上游壓力為7～14MPa，控制分離器工作壓力為1.4～2.1MPa。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，將分離器工作壓力控制在1.4～2.1 MPa左右，無需保溫就可以完成測氣施工。針對分離器溫度降到零度以下的個別情況，在滿足測氣公式的條件下，可以適當(dāng)調(diào)高分離器工作壓力，以降低天然氣的節(jié)流降溫效應(yīng)。

4 結(jié)論

（1）高含CO2井測氣容易出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，主要原因是CO2的節(jié)流降溫效應(yīng)。減小CO2降溫效應(yīng)，有利于降低施工風(fēng)險。

（2）天然氣的降溫效應(yīng)與CO2含量、上游壓力大小、節(jié)流降壓幅度有明顯的關(guān)系。

（3）通過調(diào)節(jié)分離器工作壓力可以控制分離器罐體溫度。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.072