克拉美麗氣田井口防凍工藝研究

董文浩，陶玉林，劉濤，劉斌，韓英澤

1.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川成都610500

2.中國(guó)石油新疆油田采氣一廠，新疆克拉瑪依834000

克拉美麗氣田井口防凍工藝研究

董文浩1，陶玉林2，劉濤2，劉斌2，韓英澤2

1.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川成都610500

2.中國(guó)石油新疆油田采氣一廠，新疆克拉瑪依834000

克拉美麗氣田采氣井口主要采用加熱節(jié)流、注乙二醇節(jié)流和直接節(jié)流三種防凍工藝，在氣田開發(fā)中期產(chǎn)水量增加的情況下，井口防凍工藝出現(xiàn)不適應(yīng)性現(xiàn)象。為此，在簡(jiǎn)述克拉美麗氣田井場(chǎng)工藝的基礎(chǔ)上，分析探討了井口生產(chǎn)參數(shù)的變化規(guī)律、水氣比對(duì)井場(chǎng)工藝的影響、井口溫度對(duì)防凍工藝的影響；對(duì)比研究了井場(chǎng)注醇防凍工藝、井場(chǎng)加熱防凍工藝兩種改造方案。結(jié)果表明：克拉美麗凝析氣田開采中期因產(chǎn)水量增加，實(shí)際井口溫度低于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致了氣田井口工藝不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)要求；與注醇工藝相比，井口加熱節(jié)流工藝具有適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低，工藝簡(jiǎn)單，管理方便等優(yōu)點(diǎn)，較適合克拉美麗氣田的開采。

凝析氣田；防凍工藝；加熱節(jié)流；乙二醇節(jié)流；適應(yīng)性研究

克拉美麗氣田位于準(zhǔn)噶爾盆地陸梁隆起滴南凸起中段，是新疆油田公司發(fā)現(xiàn)的首個(gè)千億方儲(chǔ)量的火山巖氣田。2008年開工建設(shè)，至2014年共建設(shè)采氣井場(chǎng)50座，集氣站3座，天然氣處理站1座。根據(jù)建設(shè)初期氣田三個(gè)區(qū)塊（滴西14、滴西17、滴西18井區(qū)）的不同生產(chǎn)特點(diǎn)，采用不同的井口防凍工藝設(shè)計(jì)。滴西14井區(qū)單井產(chǎn)水量大，主要采用井口加熱保溫輸送工藝，有少數(shù)直井微量產(chǎn)水，采用了井口注醇不保溫輸送。滴西17井區(qū)產(chǎn)水量較大，全部采用井口加熱工藝。滴西18井區(qū)井口溫度較高，主要采用直接節(jié)流工藝（井口沒(méi)有采用防凍工藝），少數(shù)微量產(chǎn)水的單井采用井口注醇工藝。開采初期各個(gè)井口工藝適應(yīng)性良好，隨著進(jìn)入氣田的中期開采，單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化，導(dǎo)致井口工藝無(wú)法滿足生產(chǎn)，出現(xiàn)采氣管道凍堵的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)克拉美麗氣田適應(yīng)性的分析，探討了不同防凍工藝對(duì)該氣田的適應(yīng)性，為氣田的后續(xù)建設(shè)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

克拉美麗氣田井口注醇節(jié)流工藝流程見圖1，井口加熱節(jié)流工藝流程見圖2。

圖1 井口注醇節(jié)流工藝流程

圖2 井口加熱節(jié)流工藝流程

1 影響井場(chǎng)工藝適應(yīng)性的原因分析[1-3]

1.1 井口生產(chǎn)參數(shù)變化規(guī)律

克拉美麗氣田采用的開發(fā)方式為衰竭式開發(fā)，其最大特點(diǎn)為井口壓力不斷下降，產(chǎn)水量逐步升高[4]，2008年10月到2013年8月克拉美麗氣田三個(gè)區(qū)塊的水氣比歷史變化規(guī)律及2014年到2032年的生產(chǎn)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)見圖3，目前平均水氣比達(dá)到1 t/萬(wàn)m3，整個(gè)生產(chǎn)周期平均最高達(dá)到約6 t/萬(wàn)m3，三個(gè)井區(qū)的水氣比隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。

圖3 克拉美麗氣田三個(gè)區(qū)塊的水氣比變化規(guī)律

1.2 水氣比對(duì)井場(chǎng)工藝的影響分析

氣田50座井場(chǎng)中，目前采用井口加熱節(jié)流工藝的26口單井全部正常生產(chǎn)，并可滿足后期生產(chǎn)要求；采用井口注醇節(jié)流工藝的18口單井中有6口單井已經(jīng)不適應(yīng)生產(chǎn)；采用直接節(jié)流工藝的6口單井中有3口不適應(yīng)生產(chǎn)，發(fā)生管道凍堵。氣田平均單井產(chǎn)氣量為10萬(wàn)Nm3/d，采氣管道長(zhǎng)度5 km，井口生產(chǎn)壓力21 MPa，節(jié)流后壓力16 MPa。對(duì)井口生產(chǎn)溫度為30℃的單井進(jìn)行適應(yīng)性分析，采用HYSYS油氣化工軟件模擬計(jì)算不同產(chǎn)水量情況下注醇和加熱工藝能耗的變化規(guī)律見圖4。

圖4 注醇和加熱工藝能耗隨產(chǎn)水量變化的規(guī)律

從圖4可以看出，氣井水氣比為0.07 t/萬(wàn)m3時(shí)，所需注醇量為40 L/h，注醇裝置基本已處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)氣井水氣比上升為0.2 t/萬(wàn)m3時(shí)，所需的注醇量達(dá)到了約130 L/h，遠(yuǎn)大于注醇工藝設(shè)計(jì)值40 L/h，已不能滿足正常的生產(chǎn)需要，因此注醇工藝對(duì)水氣比≥0.07 t/萬(wàn)m3的單井適應(yīng)性很差。

當(dāng)氣井水氣比由0.05 t/萬(wàn)m3增至0.2 t/萬(wàn)m3時(shí)，加熱爐功率僅增加了1.2 kW，變化幅度為2%，最高達(dá)到58 kW，小于井口加熱爐設(shè)計(jì)值120 kW，完全可以滿足生產(chǎn)。因此，加熱節(jié)流工藝對(duì)氣田水氣比變化表現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)性。

1.3 井口溫度對(duì)防凍工藝的影響分析

實(shí)際井口溫度低于預(yù)測(cè)值導(dǎo)致采用直接節(jié)流工藝的采氣管道進(jìn)站溫度低于水合物的形成溫度，造成了管道凍堵。實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

2 改造方案對(duì)比與建議[5-8]

2.1 井場(chǎng)注醇防凍工藝（方案一）

由注醇工藝運(yùn)行費(fèi)用（由圖4中工藝能耗量計(jì)算得到）加上注醇工藝流程建設(shè)投資和維護(hù)費(fèi)用（注醇橇40萬(wàn)元、注醇管道25萬(wàn)元），得到的注醇工藝運(yùn)行10年的投資總費(fèi)用見表2。

表2 注醇工藝投資和運(yùn)行費(fèi)用

2.2 井場(chǎng)加熱防凍工藝（方案二）

同樣，由加熱工藝的運(yùn)行費(fèi)用（由圖4的工藝能耗量計(jì)算得到）加上加熱工藝建設(shè)投資和維護(hù)費(fèi)用（加熱橇75萬(wàn)元、加熱管道保溫35萬(wàn)元），得到的注醇工藝運(yùn)行10年的投資總費(fèi)用見表3。

表3 加熱工藝投資和運(yùn)行費(fèi)用

結(jié)合表2、表3進(jìn)行計(jì)算得到的不同水氣比情況下注醇和加熱工藝10年投資的總費(fèi)用見圖5。

從圖5可以看出，當(dāng)氣井水氣比≥0.1 t/萬(wàn)m3時(shí)，選用加熱集輸工藝比較經(jīng)濟(jì)；當(dāng)水氣比＜0.1 t/萬(wàn)m3時(shí)，選用井口注醇防凍工藝則比較經(jīng)濟(jì)。目前克拉美麗氣田水氣比平均約為1 t/萬(wàn)m3，因此采用加熱節(jié)流工藝更加經(jīng)濟(jì)。

圖5 不同水氣比下注醇和加熱工藝10年投資的總費(fèi)用變化規(guī)律

[1]GB 17820-2012，天然氣[S].

[2]馬國(guó)光.天然氣集輸工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2014：34-35.

[3]曾自強(qiáng)，張育芳.天然氣集輸工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001：40-45.

[4]文軍紅.凝析氣田天然氣處理技術(shù)研究與應(yīng)用[M].鄭州：黃河水利出版社，2011：7-8.

[5]油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)編寫組.油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)（上、下）[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995.

[6]柏艷玲，韓薇.井口注醇技術(shù)在新疆集氣工藝中的應(yīng)用[J].新疆石油科技，2009，19（1）：49-51.

[7]吳志剛，周敏.低產(chǎn)氣井井口防止水合物工藝研究與設(shè)計(jì)[J].油氣田地面工程，2010，29（10）：45-46.

[8]王治紅，張鋒，曹洪貴，等.影響克拉美麗氣田天然氣水合物生成因素分析[J].天然氣與石油，2012，30（5）：1-4.

Research on Wellhead Anti-freezing Process in KelameiliGas Field

DONG Wenhao1，TAO Yulin2，LIU Tao2，LIU Bin2，HAN Yingze2
1.College ofOiland NaturalGas Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China
2.PetroChina Xinjiang Oilfield No.1 Gas Production Plant，Kelamayi83400，China

KelameiliGas Field adopts mainly three kinds of anti-freezing processes for wellheads including heating throttle process，glycol injection throttle process and direct throttling process.But the wellhead anti-freezing processes are unaccommodated during the middle period of gas field development when produced water volume increases.The change rule of wellhead production parameters，the effect of water/gas ratio on station process and the effect of wellhead temperature on anti-freezing process are analyzed，and comparative study on the glycol injection throttle process and the heating throttle process is conducted.It is concluded that the increasing produced water and the low wellhead temperature result in wellhead process mismatching，the heating throttle process has the advantages of excellent adaptability，low operating cost，simple process and convenient management，which is more suitable for KelameiliGas Field production.

condensate gas field；anti-freezing process；heating throttle；glycolinjection throttle；adaptability research

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.001

董文浩（1988-），男，河南安陽(yáng)人，助理工程師，2015年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油與天然氣工程專業(yè)，主要從事天然氣輸配設(shè)計(jì)、科研工作。

2015-04-27