煤層氣集輸管道積液判斷及治理技術(shù)

李 鵬 宋振坤 劉明仁 董建秋 張 潔 師 璐

(1.中國(guó)石油華北油田山西煤層氣勘探開發(fā)分公司，山西 048000；2.中國(guó)石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 062552；3.中國(guó)石油華北油田公司，河北 062552)

1 概述

煤層氣集輸工藝中“集中處理”的特點(diǎn)決定了采出氣至集氣站間的低壓濕氣輸送，隨著氣體在采氣管網(wǎng)的運(yùn)移，氣體溫度、壓力的不斷變化，導(dǎo)致氣體含水飽和率發(fā)生變化，而地勢(shì)的高低起伏更加助推了凝析水的產(chǎn)生，導(dǎo)致冬季局部管道水堵、井口憋壓、計(jì)量閥組凍堵等問題的發(fā)生。針對(duì)運(yùn)行實(shí)際，深入開展采氣管網(wǎng)積水低端排放技術(shù)研究，開展冬季管網(wǎng)積液特征、凝析水產(chǎn)出機(jī)理研究，總結(jié)前期管控方式及針對(duì)性的治理措施，分析目前部分凝液缸放水效率不高的原因。

2 集氣管網(wǎng)積液產(chǎn)出機(jī)理及特征研究

2.1 計(jì)量閥組的凝析水產(chǎn)出認(rèn)識(shí)

當(dāng)氣體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于局部阻力，如遇到縮口和調(diào)節(jié)閥門時(shí)，其壓力若顯著下降，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流。在壓力一定的情況下，隨著溫度的降低，氣液兩相呈分離流狀態(tài)，管壁處流速在增加的狀態(tài)下，氣體滑脫現(xiàn)象顯著。進(jìn)入10月下旬，受單井井口、計(jì)量閥組節(jié)流、溫度雙重影響，煤層氣飽和含水量開始減少，(漸變的過(guò)程)在未形成積聚影響前，積液流入計(jì)量閥組后段，如圖1所示。

圖1 單井計(jì)量閥組示意圖

2.2 結(jié)合排采井不同生產(chǎn)特征，優(yōu)化凝液缸安裝位置

傳統(tǒng)凝液缸安裝原則，只是單純考慮地勢(shì)因素：(1)采氣支、干線出現(xiàn)V形結(jié)構(gòu)，低點(diǎn)爬坡處加裝凝液缸；(2)采氣支、干線出現(xiàn)>30°且連續(xù)爬坡處，加裝凝液缸；(3)井位相對(duì)閥組較高位，適宜在閥組或干線安裝凝液缸。這樣存在的問題是單純考慮地勢(shì)而忽略單井氣量變化規(guī)律，在低洼處設(shè)置凝液缸排液效果較差。

根據(jù)單井不同排采階段，調(diào)整凝液缸。根據(jù)排采井的排采周期，按照提產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、遞減階段的氣量變化來(lái)調(diào)整凝液缸位置，如圖2所示。

圖2 凝液缸不同生產(chǎn)階段按照位置模擬圖

通過(guò)總結(jié)2018～2019年新增凝液缸的使用效果，優(yōu)化部分單井凝液缸安裝位置，現(xiàn)場(chǎng)再部分井場(chǎng)實(shí)施調(diào)整：

華溪1-X原凝液缸放水效果差，分析認(rèn)為，該井氣量較大，氣體流速快，攜液能力增強(qiáng)，判斷積液位置應(yīng)在離井口較遠(yuǎn)，將該井凝液缸位置調(diào)整在管線靠近閥組1/3處，擇低點(diǎn)安裝。調(diào)整后，效果明顯改善。

華加X井原凝液缸設(shè)在井口近端，隨著排采周期延長(zhǎng)，該井進(jìn)入遞減期，排液效果變差，調(diào)整凝液缸后(近井口)，掃線0.3L，凝液缸放水20L，效果明顯，有效降低了非自然遞減的影響。

3 不同排液方式

(1)結(jié)合凝液缸位置的掃線方法

針對(duì)井口地勢(shì)較低的單井，應(yīng)在爬坡位置設(shè)置凝液缸，這樣可先通過(guò)凝液缸放水后，再進(jìn)行反掃將爬坡位置的積水反掃到凝液缸中排出。

華溪2-X井組冬季受積液影響明顯，掃線周期為2天且通過(guò)簡(jiǎn)單地井口掃線無(wú)效果。現(xiàn)場(chǎng)勘查管線走勢(shì)后，在單井井場(chǎng)外，地勢(shì)高點(diǎn)加裝凝液缸后，通過(guò)反掃線，凝液缸放水效果良好，日放水量最高達(dá)到3L，基本恢復(fù)正常氣量。

(2)結(jié)合山區(qū)復(fù)雜地勢(shì)的掃線方法

管線爬坡時(shí)掃線，由于壓力較小在上坡時(shí)水會(huì)停留在上坡的管線中，首先將坡底的凝液缸需先放去水，然后再反掃線，使山坡管線中的水進(jìn)入凝液缸，然后再放將凝液缸徹底放水。有的管線在山坳處，管線兩端A井進(jìn)行正掃，B井進(jìn)行反掃線，將水掃入凝液缸，再?gòu)哪焊字蟹懦?圖3)。

圖3 華溪2-X井組地形模擬圖

(3)結(jié)合不同管網(wǎng)布局的掃線方法

枝狀管網(wǎng)：可直接反掃，管壓能量不會(huì)降低；放射狀管網(wǎng)：管網(wǎng)上各井各有一條線，匯聚到同一閥組，各支線壓力高低不平衡。掃線時(shí)，需關(guān)閉閥組的某條支線，提高管壓，集中掃線(圖4)。

圖4 爬坡井組地形模擬圖

4 技術(shù)設(shè)想

借鑒液面測(cè)試儀原因，設(shè)想聲波裝置產(chǎn)生的聲波沿管道傳播，通過(guò)接收裝置測(cè)量聲波變化可以識(shí)別管道內(nèi)部界面變化情況，從而確定管道內(nèi)的氣液界面位置和積液液位(圖5)。

圖5 氣液界面識(shí)別模擬圖