平黃一期油氣田氣井工藝流程解冰堵實(shí)踐

摘 要：從地層中開(kāi)采出的天然氣在采運(yùn)過(guò)程中極易生成水合物，嚴(yán)重時(shí)堵塞管線及濾器。冰堵不僅增加了油氣田的管理難度，提高了成本，更產(chǎn)生了極大的安全隱患。本文以紹興36-5平臺(tái)為例，介紹了平黃一期油氣田氣井在試運(yùn)行及生產(chǎn)過(guò)程中解堵的諸多實(shí)踐，并從安全性、成本、實(shí)施難度等多個(gè)方面分析了各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，有效控制了冰堵問(wèn)題，保證了海上油氣田運(yùn)行管理的順利。

關(guān)鍵詞：天然氣水合物；冰堵；管線解堵

中圖分類號(hào)：TE257 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0357-02

紹興36-5平臺(tái)隸屬于平黃一期油氣田項(xiàng)目，于2015年9月開(kāi)始試生產(chǎn)。在試生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程頻繁發(fā)生堵塞現(xiàn)象，主要以冰堵為主。開(kāi)井初期、產(chǎn)量調(diào)整期間或環(huán)境溫度較低時(shí)，由于壓力和溫度的不穩(wěn)定，在管線壓力調(diào)節(jié)閥、單向閥處由于節(jié)流產(chǎn)生水合物、冰渣等，造成生產(chǎn)流程管線發(fā)生冰堵；冰堵極大地影響平臺(tái)正常生產(chǎn)，一旦流程發(fā)生堵塞，會(huì)使流程壓力升高超過(guò)ESD關(guān)斷設(shè)定值，導(dǎo)致單元關(guān)停甚至生產(chǎn)關(guān)斷，并且存在極大的安全隱患。

1 水合物形成機(jī)理

1.1 水合物形成原因

生成水合物與天然氣組成（包括含水量）、壓力、溫度等條件有關(guān)，并且是由外部原因和內(nèi)部原因相互作用的結(jié)果，其中內(nèi)部原因主要是天然氣中有一部分游離水，游離水是形成天然氣水合物的重要因素；而外部原因主要是溫度和壓力：如果溫度越低，壓力越高，則越容易形成水合物。此外，在高速流動(dòng)、高壓脈動(dòng)以及快速攪拌等條件下，在輸氣管道的單流閥、彎頭以及粗糙的管壁等比較特殊的位置處，也很容易形成水合物。天然氣水合物形成的臨界溫度是水合物存在的最高溫度，如果外界溫度高于該溫度，則不會(huì)形成水合物。

1.2 水合物形成壓力溫度曲線

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室PVT模擬測(cè)試，得到不同含水率條件下水合物形成與壓力和溫度關(guān)系的曲線，根據(jù)該曲線可知，在目前的操作壓力為68bar、含水率為5%的情況下，查表得水合物形成的最低溫度為18℃左右。而東海冬季的環(huán)境溫度為-5～10℃左右。部分單井操作溫度<18℃，所以在冬季生產(chǎn)時(shí)各節(jié)流點(diǎn)處極易產(chǎn)生水合物，形成冰堵。

1.3 平臺(tái)水合物形成現(xiàn)狀

紹興36-5平臺(tái)于2015年9月開(kāi)始試生產(chǎn)，SHX-PH11井產(chǎn)能低，井溫低，以9月15日～17日期間為例，井溫均<20℃，而剛開(kāi)井時(shí)的溫度<3℃。

統(tǒng)計(jì)投產(chǎn)2015年9月12日～2016年6月30的292d內(nèi)，每天監(jiān)測(cè)記錄12個(gè)點(diǎn)，一共有1280個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的井溫<20℃，<25℃的有2756個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。冰堵在冬季表現(xiàn)得特別明顯，與環(huán)境溫度和井溫線性相關(guān)。

2 水合物的危害

在開(kāi)井初期、產(chǎn)量調(diào)整期間或環(huán)境溫度較低時(shí)，由于壓力和溫度的不穩(wěn)定，會(huì)造成生產(chǎn)管線部分地方發(fā)生冰堵，以至于生產(chǎn)流程發(fā)生堵塞，一方面容易使流程壓力超過(guò)設(shè)定值導(dǎo)致單井關(guān)停并產(chǎn)生安全隱患，也會(huì)使產(chǎn)量下降，影響正常生產(chǎn)[1]。

發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)冰堵的地方有：油嘴處、管匯單流閥、測(cè)試分離器氣相去生產(chǎn)分離器管線單流閥處、測(cè)試分離器油水相去生產(chǎn)分離器管線單流閥處、生產(chǎn)分離器氣相捕霧器處、生產(chǎn)分離器氣相壓力調(diào)節(jié)閥處。

顯然，天然氣水合物在很大程度上減小了管線流通的截面積，使管線的輸送能力下降、產(chǎn)量波動(dòng)較大，影響正常的平穩(wěn)生產(chǎn)；其次水合物的形成產(chǎn)生節(jié)流，進(jìn)一步加速了水合物的形成，造成管線、閥門及部分設(shè)備的堵塞，水合物被流體沖開(kāi)后也會(huì)沖蝕管線，使管線異常振動(dòng)，嚴(yán)重影響管道及設(shè)備的安全運(yùn)行；水合物積聚在彎頭或其他不平整的位置也會(huì)與天然氣中的酸性氣體混合腐蝕管壁；水合物積聚嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生冰堵，造成憋壓，使管線及上游流程壓力增大，產(chǎn)生極大的安全隱患，壓力過(guò)高造成的關(guān)斷對(duì)設(shè)備也有損害。

3 工藝流程解堵實(shí)踐及效果

3.1 流程改造及效果

增加暖管線路，由其它高產(chǎn)能且溫度較高的井口接管線到低溫井，提高低溫井本身溫度，防止溫度過(guò)低發(fā)生冰堵。

以紹興36-5平臺(tái)PH11井（低溫井）為例，將A3井（高溫井）清蠟閥頂部物理油壓表與PH11井嘴后物理壓力表拆卸，用合適壓力等級(jí)的儀表管進(jìn)行連接，當(dāng)PH11井溫度過(guò)低導(dǎo)致管匯單向閥處冰堵時(shí)，打開(kāi)A3井原油壓表針閥與管線上球閥，用A3井的產(chǎn)出物與PH11井的產(chǎn)出物混合，達(dá)到提高PH11井嘴后溫度的作用，解決PH11井管匯單向閥處冰堵問(wèn)題，流程示意圖如圖1所示。

效果：能在一定程度上改善低溫井的嘴后冰堵情況，但對(duì)油嘴處的冰堵作用不明顯，并且由于流程為臨時(shí)管線，存在一定程度的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 化學(xué)藥劑使用及效果

通過(guò)加注合適類型的化學(xué)藥劑，解決生產(chǎn)流程冰堵。根據(jù)甲醇和乙二醇解堵的特點(diǎn)，乙二醇對(duì)于預(yù)防水合物的形成作用明顯，而甲醇對(duì)處理已形成的冰堵作用明顯。

（1）初期化學(xué)藥劑使用方法

當(dāng)管線或油嘴出現(xiàn)壓力頻繁波動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)通過(guò)乙二醇注入泵向管線內(nèi)加注乙二醇，防止水合物形成，從而預(yù)防冰堵的發(fā)生；當(dāng)已產(chǎn)生冰堵且壓力>100bar時(shí)，采取加注甲醇的方式解堵；堅(jiān)持注乙二醇防堵和注甲醇解堵相結(jié)合的方式[2]。

（2）改進(jìn)版化學(xué)藥劑使用方法

由于乙二醇泵和甲醇泵為兩個(gè)泵，使用及切換起來(lái)較為繁瑣，平臺(tái)經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究和認(rèn)真分析，采取在乙二醇泵吸入口量筒內(nèi)直接加入甲醇和乙二醇的混合液體，經(jīng)乙二醇泵一起加注到冰堵管線內(nèi)，效果顯著。

效果：效果顯著，實(shí)施難度低，兼顧解堵和預(yù)防冰堵的雙重作用；一天需多次間歇注入藥劑，按化學(xué)藥劑費(fèi)用計(jì)算，長(zhǎng)期使用成本很高。

（3）敷設(shè)電伴熱線和增加保溫被及效果

對(duì)于經(jīng)常發(fā)生冰堵的單向閥和濾器，在其管線上進(jìn)行敷設(shè)電伴熱和增加保溫被，提高并維持管內(nèi)流體的溫度。

效果：效果較好，不易產(chǎn)生冰堵；實(shí)施難度較低，但對(duì)于只有外操及電儀工兩名可用人員來(lái)說(shuō)捆綁電伴熱及保溫被工作量較大；工作開(kāi)展起始到可以正常使用時(shí)間較長(zhǎng)，但一次完成，長(zhǎng)期可用；材料全部來(lái)自工程余料及不用的備件，無(wú)多余費(fèi)用支出產(chǎn)生。

經(jīng)比較各種方法對(duì)應(yīng)結(jié)果，從效果、安全風(fēng)險(xiǎn)、使用成本等方面來(lái)看可將上述方法對(duì)比情況匯集成表1。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，堅(jiān)持注乙二醇防堵和注甲醇解堵相結(jié)合的方式可以有效應(yīng)對(duì)氣井工藝流程冰堵的情況；根據(jù)水化物形成的溫度點(diǎn)，敷設(shè)電伴熱線和增加保溫被的方式在東海是一種效果較好且成本低廉的方法。建議平臺(tái)建造前期的設(shè)計(jì)方面增加水合物的預(yù)防措施。

參考文獻(xiàn)

[1]龐維新，李清平，程 艷，等.水合物堵塞治理工具和方法研究[J].石油機(jī)械，2016（03）：68～72.

[2]吳海浩，楊 璐，呂曉方，等.天然氣水合物生成速率實(shí)驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014（01）：36～40.

收稿日期：2018-8-4

作者簡(jiǎn)介：仵 鵬（1984-），男，山東菏澤人，工程師，本科，從事開(kāi)采平臺(tái)管理工作。