气井开采单井不加热集输.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 加强气井生产管理加强气井生产管理 实现单井不加热集输实现单井不加热集输 采气一厂采气一厂 郭永超郭永超 吕慧芳吕慧芳 一 前言一 前言 某气田于 1998 年 10 月 28 日建成投产 50 104m3 d 天然气临时 处理装置 1999 年建成投产天然气处理正规处理装置 设计处理能 力为 150 104m3 d 2004 年扩建后生产能力提高到 180 104m3 d 截止到 2008 年底 气田累计生产天然气 47 33389 108m3 凝析油 20 72757 104t 连续安全生产 3690 天 到 2008 年 整个气田单井及处理装置已连续运行了近 10 年 2004 年 11 月为缓解冬季供气紧张局面 进行了气田增产扩建 工 程改建后生产能力最高提高到 180 104Nm3 d 2006 年完成气田工 程改造 单井更换 6 台水套炉 315kw 2 台 500kw 4 台 增设 了自动化监控系统 呼 2 井加装注醇工艺设备 1 套等 随气田开发 地层压力逐年下降 井口油压下降至 12 MPa 节流效应变差 外输 气温度较高 工艺参数变化较大 为达到节能降耗 降低采气成本 的目的 2006 检修后作业区对单井工艺参数校核 优化 通过摸 索从呼 2002 井开始进行水套炉不加热冷输试验 2006 年有 3 口井 不加热冷输 2007 年有 6 口井水套炉夏天不加热 2008 年有五口井 全年不加热集输 作业区全面实现了单井不加热冷输 二 生产现状二 生产现状 1 单井工艺流程介绍单井工艺流程介绍 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 V 1V 2V 3 V 6 V 7 V 8V 9V 10 V 12 I 1 I 2 V 14V 15 V 16 V 17 V 19V 20 V 21 V 22 5 E 3 气井来 气 集气站来干气 V 26V 27V 28V 29 V 30V 31 V 32 V 33 10 V 34 V 35 V 36 V 37 E 5 I 4 V 38 V 39 1 燃气排污 2 3 4 6 9 7 8 j进入集气站 图 1 单井加热节流工艺流程 1 采气树 2 套压 3 油压 4 紧急切断阀 5 水浴炉 6 节流阀 7 安全阀 自动放空 8 手动放空阀 9 外输至集气 站闸门 10 分气包 2 单井主要工艺运行参数 单井主要工艺运行参数 表 1 单井运行工艺参数 2008年 12 月 序 号油压一级前外输压力外输温度一级前温度产量 呼 00111 611 07 4354628 呼 200212 712 56 8254218 呼 200312 011 77 0314220 呼 200411 711 58 2384528 呼 200512 211 87 8344522 呼 200612 411 38 138 停炉 31 4320 3 存在问题存在问题 随气田开发地层压力逐年下降 井口油压下降 节流效应变差 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 外输气温度较高 此外 2006 年通过对气藏地质资料及井口物流资料 分析 天然气含饱和水 天然气含凝析油分率为 493 67kg 104Nm3 远期 凝析油逐年减少 含水率逐年上升 井口温度也呈上升趋势 1 随着井口温度的上升 一些单井夏季已没有点炉的必要 根据节能降耗的要求 部分单井应考虑停炉 2 单井点炉增加了气井无人职守的安全隐患 也增加了员工 的劳动强度 三 单井参数校核三 单井参数校核 1 有关水合物形成的基本知识有关水合物形成的基本知识 1 天然气水合物的定义 天然气水合物 Gas hydrate 也称水化物 它是由碳氢化合物 和水组成的一种复杂的 但又不稳定的白色晶体 一般用 M nH2O 表 示 大量研究水合物结构表明 在水合物中水分子形成了多面体骨 架 其中有孔穴 孔穴体积由气体分子所占据 即水合物是一种笼 形包合物 水分子借氢键结合笼形晶格 气体分子则在范德华力作 用下 被包围在晶格中 中高压下的天然气在 0 甚至 25 以上就能形成水合物 一种固体 天然气集输系统中水合物的存在将堵塞井筒 油咀 管线 阀 门和设备 造成生产故障或事故 在天然气脱水以前必须保证生产 温度大于天然气的露点温度 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 天然气水合物生成条件预测 主要条件 1 必须有水 天然气必须处于或低于水汽的露点 出现 自由 水 2 足够高的压力 即水蒸气的分压等于或超过在水合物体系中 与天然气的温度所对应的水的饱和蒸汽压 3 足够低的温度 天然气的温度必须等于或低于其在给定压力 下的水合物形成温度 次要条件 4 高流速 气流扰动或压力脉动 5 出现小的水合物晶种 6 含有硫化氢或二氧化碳 2 单井进站温度的校核单井进站温度的校核 通过长期的实践或实验的方法 找到了不同相对密度的天然气 生成水合物的条件 并把它绘制成图 见图 2 图中曲线为形成水 合物的压力 温度曲线 曲线上方为水合物的形成区 曲线下方为 不存在区 根据该图可以大致确定水合物形成的压力和温度 但对 含 H2S 的天然气误差较大 不宜使用 某气田天然气有二低一高的特点 天然气密度较低 非烃含量 较低 甲烷含量高 不含硫 所以可以使用水合物压力 温度曲线 来预测水合物的形成 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 表 2 某气田天然气组成表 V C1C2C3i C4n C4 92 71583 74890 65830 16530 2169 i C5n C5C6C7 N2 0 11240 06260 05230 92891 3356 图 2 预测形成水合物的压力 温度曲线 已知目前呼气田各单井的进站压力平均为 P 6 8MPa 天然气 相对密度 0 5992 从 预测形成水合物的压力 温度曲线 中 可以查出 对应的温度值约为 15 根据 GB50350 2005 油气集 输设计规范 水合物的防止规范要求 天然气水合物的防止 应确 保天然气集输温度应高于水合物形成温度 3 以上 因此可确定天 然气的最低进站温度为 18 为安全起见结合处理站实际运行情况 按单井进站温度不低于 20 进行校核 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 3 3 各单井外输温度的校核各单井外输温度的校核 根据 油气集输设计规范 油气集输管道任意点的流体温度应 按下式可计算求得 式 3 e x x tttt 010 1 式中 管道沿线任意点的流体温度 x t 管外环境温度 埋地管道取管中心深度地温 0 t 管道计算段起点的流体温度 1 t 自然对数底数 宜按 2 718 取值 e 系数按式 3 2 计算 管道计算段起点至沿线任意点的长度 用于原油集输管道x 计算时单位为 m 用于集气管道计算时单位为 km 式 3 pv cq KD 6 10256 225 2 式中 管道中气体到土壤的总传热系数 K 2 CmW o 管道外径 m D 气体流量 m3 d v q 气体的相对密度 系数按式 3 2 计算 p c CkgJ o 式中气体的相对密度 为 0 6 传热系数 K 由 可查得 由表 2 天然气组成表通过 hysis 计算软件计算 p c 可得为 2 7 式 3 1 式 3 2 中各参数见下表 CkgkJ o 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 表 3 各计算参数 井号呼 001呼 2002呼 2003呼 2004呼 2005呼 2006 管线长度 x km 5 30 21 73 44 44 4 管道外径 D mm 11489898911489 气体流量 万方 281820182220 传热系数 K 1 361 261 261 261 361 26 已知单井进站最低温度为 20 设 20 0 一般情况 x t 0 t 下管道埋深处 0 0 时计算的单井外输温度为最大值 参 0 t 0 t 考表 3 各参数 由公式 3 1 反算求得单井外输温度 表 4 表 4 同产量情况下单井外输温度校核值与实际值 井号呼 001呼 2002呼 2003呼 2004呼 2005呼 2006 实际外输值 3525313834 38 停炉 31 校核外输值 302123242928 气体流量 万方 281820182220 4 4 一级节流前 井口 温度校核一级节流前 井口 温度校核 单井外输温度已校核得知 外输压力及一级前压力 温度也由 表 1 可得 一级前温度校核可由公式 3 3 计算求得 也根据 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 3 采用图解法 天然气节流中压降与温度的关系的得知校 核后的一级前温度 或井口温度 式 3 1 010ee x X x x PJ tttt 3 式中 焦耳 汤姆逊效应系数 MPa J 长度管段的压降 MPa 其他参数与式 3 2 相同 X P 图 3 天然气节流中压降与温度的关系 表 5 校核后的各单井一级前温度 井号呼 001呼 2002呼 2003呼 2004呼 2005呼 2006 一级前压力 MPa 1112 511 711 511 811 3 单井外输压力 MPa 7 46 87 08 27 8 8 1 节流压差 P MPa 3 65 74 73 34 03 2 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 温度降 t 131916111311 校核温度值 434039354239 实际温度值 464242454543 根据校核结果可知各单井除呼 2 关井 外 均可停炉 四 实际运行结果分析四 实际运行结果分析 由以上校核分析结合 2007 和 2008 年停炉试验结果得知 呼 001 呼 2002 呼 2003 呼 2004 呼 2005 五口单井均可停炉 但 只限于在高产量情况下运行 因为各单井在产量下调时 井温也会 随之下降 当单井产量低于 15 万方情况 仍然需要点炉 所以单井 停炉 拆除水浴炉 后各单井调产时需要合理配产 经 2007 年和 2008 年停炉试验时 呼 2006 虽然理论校核满足停 炉要求 但经试验得知冬季仍需点炉 呼 2002 井虽然满足停炉条件 但考虑到气田每年停产检修期间 要给呼县供气 且产量在 10 万方以下 此时就不满足停炉条件 因此由校核结果结合实际试验运行情况只有呼 001 呼 2003 呼 2004 呼 2005 四口单井可停炉或拆除单井水浴炉 五 效果分析五 效果分析 1 1 经济效益经济效益 通过单井停炉措施的实施 在满足安全生产的前提下 降低了 单井能耗 至今某气田 6 口单井 除呼 2 均停炉 通过计量一台 水浴炉耗气约 550 方 天 6 口单井一年停炉天数平均在 300 天以 上 所以截止