試油測(cè)試作業(yè)中天然氣放噴管線求產(chǎn)極限探討

周子奇

摘要：在試油測(cè)試過(guò)程中，天然氣放噴管線求產(chǎn)需要采取有效的方式，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了給開發(fā)生產(chǎn)提供參考依據(jù)，應(yīng)對(duì)天然氣放噴管線求產(chǎn)進(jìn)行闡述，還需明確放噴管線終點(diǎn)壓力的計(jì)算內(nèi)容，結(jié)合放噴管線局部阻力的計(jì)算以及放噴管線的受力計(jì)算來(lái)獲得相應(yīng)的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：天然氣;放噴管線;試油測(cè)試

引言：

天然氣井的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)需要通過(guò)在井口將產(chǎn)出流體進(jìn)行地面測(cè)試之后導(dǎo)入到分離器中，在分離器中進(jìn)行油氣水三相分離、計(jì)量。進(jìn)行天然氣放噴管線長(zhǎng)度等參數(shù)推算的時(shí)候，可采取從放噴管線終點(diǎn)壓力計(jì)算的方式，結(jié)合終點(diǎn)壓力來(lái)計(jì)算防噴管線的起點(diǎn)壓力，可獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果，結(jié)合相應(yīng)的參數(shù)來(lái)明確其對(duì)產(chǎn)氣量產(chǎn)生的影響，使試油測(cè)試順利進(jìn)行，為油氣開發(fā)的進(jìn)行提供相應(yīng)的參考。

1天然氣放噴管線求產(chǎn)概述

天然氣井產(chǎn)量的計(jì)算過(guò)程中需要按照以下流程進(jìn)行，首先，需要將井口產(chǎn)出流體進(jìn)行節(jié)流，使用地面測(cè)試流程。其次，需要將分離器導(dǎo)入其中，并且進(jìn)行油氣水三相分離及計(jì)量，在分離器使用中的是兩相分離器，額定工作壓力為1440 Psi臥式三相分離器。將天然氣分離之后，可與分離器氣路后的放噴管線之間連接起來(lái)，將其導(dǎo)入到燃燒池中進(jìn)行燃燒。這個(gè)時(shí)候分離器的處理會(huì)對(duì)單套流程最大測(cè)試能力產(chǎn)生影響，同時(shí)，其他因素也會(huì)帶來(lái)一定的影響，其中包括了放噴管線的長(zhǎng)度、走向、通徑等。一般在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候放噴管線最大日噴放氣量需要參考輸氣管道水力計(jì)算公式，沒有參考天然氣在放噴出口的流動(dòng)狀態(tài)。因此，應(yīng)結(jié)合放噴管線終點(diǎn)壓力來(lái)進(jìn)行計(jì)算，使用終點(diǎn)壓力進(jìn)行反算，可得到放噴管線的起點(diǎn)壓力，保證計(jì)算得到的放噴管線內(nèi)徑及長(zhǎng)度更加合理。

2放噴管線終點(diǎn)壓力的計(jì)算

天然氣放噴管線流動(dòng)中存在著三種工況，第一種為亞臨界工況，出口的流速小于音速，出口位置壓力大于大氣壓力。第二種為臨界工況，出口流速等于音速，出口位置的壓力為臨界壓力。第三種為超臨界工況，出口速度為音速，但出口壓力相比臨界壓力更大，出口外射流為音速流，氣流會(huì)產(chǎn)生膨脹。在某油田試油測(cè)試中，放噴管線使用的是鋼級(jí)N80的UN油管，將油管作為放噴管線來(lái)進(jìn)行終點(diǎn)壓力的計(jì)算。可結(jié)合放噴管線的內(nèi)徑、長(zhǎng)度、大氣壓力以及放噴管始端壓力、末端壓力、流量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

在進(jìn)行臨界工況分析的時(shí)候，可結(jié)合臨界流速公式進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)對(duì)末端壓力、滯止溫度以及天然氣絕熱指數(shù)來(lái)計(jì)算出臨界情況下的臨界流速值，并且計(jì)算出天然氣在該情況下的放噴流量。在天然氣小于該數(shù)值的時(shí)候，表明流動(dòng)為亞音速流動(dòng)。當(dāng)天然氣放噴流量大于該數(shù)值 的時(shí)候，出口流動(dòng)工況為超臨界工況，出口位置的流速為音速。

3不考慮局部阻力的起點(diǎn)壓力計(jì)算

在不考慮局部阻力的情況下，開展起點(diǎn)壓力計(jì)算的時(shí)候，放噴管線高差會(huì)受到影響，與氣體的質(zhì)量及流量之間聯(lián)系比較小。當(dāng)起點(diǎn)及終點(diǎn)的高差小于100m的時(shí)候，氣體位能變化也比較小，可將其忽略不計(jì)。進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，放噴管線連接到燃燒匙位置沿線的地形高度通常不超過(guò)100m，在計(jì)算過(guò)程中可使用平坦地區(qū)輸氣管道質(zhì)量流量計(jì)算公式，使計(jì)算能夠順利完成，可為測(cè)試提供相應(yīng)的參考結(jié)果。

4放噴管線局部阻力的計(jì)算

天然氣在放噴管線中的壓力降除、管長(zhǎng)、流量及壓力等于管徑之間有著一定的聯(lián)系，也與彎頭、閥門之間存在聯(lián)系，可將等效長(zhǎng)度法使用在彎頭以及閥門造成的壓力損失之中，在計(jì)算的時(shí)候，可使用等效長(zhǎng)度法公式計(jì)算，結(jié)合當(dāng)量長(zhǎng)度、彎頭的等效長(zhǎng)度以及局部摩擦壓力損失、流體水力摩阻系數(shù)、流體密度來(lái)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于可壓縮或者不可壓縮流體條件下的閥門、三通的等效長(zhǎng)度可使用比較測(cè)試法來(lái)測(cè)量，并且借助相應(yīng)的公式來(lái)計(jì)算等效長(zhǎng)度。結(jié)合直管測(cè)量段試驗(yàn)管長(zhǎng)度、彎頭等效長(zhǎng)度、管道氣體壓力以及彎頭測(cè)量段壓差值來(lái)計(jì)算。結(jié)合分析可知，彎頭對(duì)放噴測(cè)試管線的起點(diǎn)壓力產(chǎn)生的影響比較小，由于產(chǎn)生的局部阻力比較小，當(dāng)安全系數(shù)為1.15倍，分離器的最高工作壓力為9.9，防噴管線的長(zhǎng)度為300m，使用的油管的規(guī)格為壁厚為5.51mm的規(guī)格，將其天然氣日產(chǎn)氣量最大值計(jì)算出來(lái)。使用壁厚為9。53mm壁厚的放噴測(cè)試管線的時(shí)候，內(nèi)徑為69.9mm，使用該原理來(lái)計(jì)算出放噴管線長(zhǎng)度為300m的時(shí)候分離器處計(jì)量最大天然氣日產(chǎn)氣量，相比大于第一種規(guī)格的產(chǎn)氣量。當(dāng)使用壁厚為6.45mm的油管的時(shí)候，內(nèi)徑為76mm，相同條件下分離器計(jì)量的最大天然氣日產(chǎn)氣量要大于以上規(guī)格。

5放噴管線的受力計(jì)算

試油測(cè)試過(guò)程中，放噴管線受摩擦力影響小，當(dāng)防噴管線被水泥基墩固定的時(shí)候，需要計(jì)算軸向應(yīng)力來(lái)明確管線的抗拉強(qiáng)度是否符合要求。管線軸向應(yīng)力為溫度應(yīng)力及環(huán)向應(yīng)力對(duì)軸向應(yīng)力影響的和，管道環(huán)向應(yīng)力受到管內(nèi)流體壓力而向管壁周圍產(chǎn)生應(yīng)力。結(jié)合溫度應(yīng)力的影響情況進(jìn)行分析，可使用以下公式來(lái)進(jìn)行軸向應(yīng)力計(jì)算。其中包括了流體壓力、管內(nèi)徑、壁厚、鋼材的線膨脹系數(shù)以及工作溫度、施工溫度差。

6實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)對(duì)油氣田的測(cè)試，在求產(chǎn)過(guò)程中，使用為單套地面測(cè)試流程，使用油管壁厚為6.45mm，通過(guò)對(duì)不同求產(chǎn)情況下放噴管線起點(diǎn)壓力的詳細(xì)計(jì)算，將其與分離器壓力之間進(jìn)行比較，當(dāng)誤差小于5%的時(shí)候，吻合度比較高。因此可知，放噴管線起點(diǎn)壓力值計(jì)算在出口天然⑦處于不同流動(dòng)情況的時(shí)候更加準(zhǔn)確，由于防噴管線起點(diǎn)壓力值受到了管線沿程阻力的影響，放噴管線天然氣流量大小會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響。同時(shí)，直角彎頭產(chǎn)生的影響比較小。安全系數(shù)為1.15倍，分離器最高工作壓力為9.9，放噴管線長(zhǎng)度為300m，使用的壁厚為5.51mm規(guī)格的管線的時(shí)候，可達(dá)到更好的日產(chǎn)氣量。

結(jié)語(yǔ)：

在油氣田開發(fā)中，測(cè)試過(guò)程中需要進(jìn)行多環(huán)節(jié)的計(jì)算分析，包括放噴管線終點(diǎn)壓力的計(jì)算、不考慮局部阻力的起點(diǎn)壓力計(jì)算、放噴管線局部阻力的計(jì)算以及放噴管線的受力計(jì)算，為了保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行明確，保證使用的計(jì)算方式的準(zhǔn)確性，使測(cè)試順利完成。

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