Q∕SY 02004-2016 油气井氮气排液技术规程

1、Q/SY中国石油總气釧飼企业标准Q/SY 020042016油汽井氮1排液技术规程Technology procedure of nitrogen discharging in oil & gas wells2017 -04-01 实施2016-12-26 发布中国石油天然气集团公司发布Q/SY 020042016 IQ/SY 020042016 #目 次 TOC o 1-5 h z mwn1 麵1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 2规范性引用文件1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3术语和定义

2、14施工工艺选择原则1 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 4.1 氮气气举排液1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 42氮气混气水排液25施工设备选择原则2 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 6设计原则2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 7作业前准备2 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 7.1设备准备2 HYPERLINK l bookmark14

3、 o Current Document 72流程准备28作业程序2 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 8.1氮气气举排液2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 8.2氮气混气水排液39资料录取要求3 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 9.1氮气气举3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 9.2氮气混气水排液310质量要求3 HYPERLINK l bookmark19 o Current Docume

4、nt 11井控要求3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 12健康安全环保要求4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 附录A （资料性附录）参数计算方法及公式 5Q/SY 020042016 #Q/SY 020042016 II本标准按照GB/T 1.12009标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写给出的规则起草。 本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油工程技术专业标准化技术委员会井下作业分 技术委员会提出。本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油工程技术专业标准化技术委员会归口。

5、 本标准主要起草单位：中国石油集团渤海钻探有限责任公司井下技术服务分公司。本标准参加起草单位：中国石油集团川庆钻探有限责任公司井下技术作业分公司、中国石油集团 长城钻探有限公司井下作业分公司。本标准主要起草人：王玉忠、任秋军、吕选鹏、张世林、马金良、杨庭安、高立彬、董军、陈 万、徐庆祥、刘位、靳磊、何柏桥、李继荣。Q/SY 020042016 Q/SY 020042016 油气井氮气排液技术规程1范围本标准规定了油气井氮气排液作业的施工工艺选择原则、施工设备选择原则、设计原则、作业前 准备、作业程序、资料录取、质量要求、井控要求和健康安全环保要求等。本标准适用于氮气气举和氮气混气水排液作业。2

6、规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 SY5727井下作业安全规程SY/T6610含硫化氢油气井井下作业推荐作法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1氮气气举 nitrogen lifting利用高压气体压缩机对氮气进行增压，再把高压氮气泵人井筒内，置换或举升井筒内液体，达到 降低井筒内液柱压力的施工方法。3.2氮气混气水 water mixed gas & nitrogen氮气气举保持一定压力和氮气注人排量的条件下，同时按一定比例注人清水，形成气液混

7、合流 体，置换或举升井筒内液体，达到降低井筒内液柱压力的施工方法。3.3因子 P divisorP因子表示在泵注压力和泵人氮气段井筒平均温度下的氮气体积与常温常压下氮气体积的比值， 是量纲为1的量。4施工工艺选择原则4.1氮气气举排液4.1.1油套环空承压受到一定限制的油气井，或随着连续油管边加深边排液的油气井，宜选择正注氮 气气举排液。 4.1.2管柱上带有气举阀的油气井，宜选择反注氮气气举排液。42氮气混气水排液氮气气举排液困难时，或管柱上不带气举阀的油气井，宜采用氮气混气水排液。 5施工设备选择原则 5.1遵循排液规模、高效、安全、经济原则选取注氮设备。52管柱上安装有气举阀的井，宜选择

8、额定工作压力35MPa的注氮设备。53液面掏空深度小于或等于2500m,宜选择额定工作压力35MPa的注氮设备。 5.4液面掏空深度大于2500m,宜选择额定工作压力50MPa及以上的注氮设备。6设计原则6.1设计的掏空深度应小于套管允许最大掏空深度和防止该地区地层出砂最大掏空深度（经验值） 之一。6.2油层套管允许掏空深度计算参见A.1 ；氮气气举排液参数计算参见A.2 ；氮气混气水排液参数计 算参见A.3 ； P因子值的选取参见A.4O7作业前准备7.1设备准备 7.1.1根据第5章选择排液施工设备。7.1.2配备足够容量的储液罐；含硫化氢井应配备密闭罐。7.1.3对于气井、含气井，排液出

9、口不能进采气流程，应配备地面分离及相应辅助设备。7.2流程准备7.2.1连接注氮设备至施工井的进口流程；连接施工井至储液罐的出口流程，按照SY 5727的相关规 定执行。7.2.2用清水对进口流程试压至设计泵注压力，30min无渗漏；合格后再用氮气对进口流程试压到设 计泵注压力，30min压降不大于0.5MPa为合格。用清水对出口流程试压lOMPa, 30min压降不大于0.5MPa为合格。7.2.3检查进出口流程，确认阀门处于排液施工状态。8作业程序8.1氮气气举排液8.1.1启动注氮设备向井内注人氮气。8.1.2泵注初期，以小排量注入，观察出口情况，待出口返液正常后再调整至正常施工排量注人

10、。 8.1.3继续向井内泵注氮气，当排出液量、施工泵压二者之一达到设计要求时，或出口有明显举穿显 示时，停止注人氮气，关闭氮气进口流程闸门。8.1.4进口流程用针型阀或油嘴控制放压至零，平衡液面。8.2氮气混气水排液8.2.1执行8.1.1和8.12,泵注压力升至12 MPa以上。8.2.2注氮设备继续向井内注入氮气，同时启动注水设备向井内注水。 8.2.3向井内泵注混气水过程中，观察并根据施工泵压的变化及时调整注氮设备、注水设备的注人排 量，保持施工泵压平稳。 8.2.4在排液过程中，若出口液量增大，有明显喷势应立即停泵。 8.2.5出口液量达到设计液量时，注氮设备和注水设备停泵，用针型阀或

11、油嘴进行控制放压。9资料录取要求9.1氮气气举9.1.1工作目的、气举方式、气举深度、动力设备。 9.1.2管柱结构及深度。9.1.3氮气气举开始时间、结束时间。9.1.4泵压、注氮排量、油压、套压、注氮气量、排液量。9.1.5出口出液时间、压力。9.1.6排出油、水量及累计油、水量。9.1.7放压时间。9.2氮气混气水排液9.2.1 同 9.1.1, 9.1.2, 9.1.3, 9.1.4。9.2.2泵压、注氮排量、注水排量、油压、套压、注氮气量、注水量、排液量。9.2.3 同 9.1.609.2.4放压时间，放压出水量。10质量要求 10.1根据油（气）层的物性特点、套管强度控制放喷，严防

12、地层出砂、地层坍塌或损坏套管。10.2人井氮气纯度大于或等于95%。10.3未联通储层的施工井，氮气排液时排出液量应不大于设计液量；连通储层的施工井，氮气排液 时最高施工泵压应小于设计泵压。10.4排液过程中，观察到出口气量急剧增大同时泵压突降时，可判断为举穿，应停泵。10.5对于设计未明确要求举穿的井，不应举穿。10.6氮气排液应有一定附加量，一般情况附加量不小于泵注设计用量的0.2倍。11井控要求 11.1液面掏空深度不应超过套管允许掏空深度，不允许超过套管抗外挤强度的80%。 112储备1.5倍井筒容积的压井液，以供压井使用。113配备流程用单流阀、泄压阀、针型阀等，排液后若自喷，用油嘴

13、控制放喷。11.4气井、含气井排液，应配备点火装置。12健康安全环保要求12.1现场设置警戒线，注氮设备和注水设备停放在井口和储液罐的上风口，切断井场内不防爆的照 明及其他电气设备，具体要求按照SY5727中相关规定执行。12.2施工前，施工负责人召开设计交底会，将施工工艺、施工步骤、井控、健康安全环保注意事 项、应急处置预案告知全体施工人员。12.3液氮作业的操作人员，应配戴氧气报警仪，监测施工区域氧气含量，防止氧气含量过低造成窒 息；非操作人员应远离作业区域。12.4排液施工期间，应有专人监控泵压、油压、套压、出口出液情况，准确计量出液量。 12.5注氮气过程中，计量罐上不得站人观察计量。

14、12.6出口返出液体中含氮气时，用油嘴控制放喷，直至出液量达到设计要求。12.7排液施工液体应进储液罐，计量罐内液面距罐口应不少于30cm空高。12.8排液施工期间应连续监测氮气的排出温度，将温度保持在5 C 65.5 C。12.9排液施工期间，地面流程发生泄漏或刺漏，应立即停止泵注，泄压后再进行处理。12.10排液施工期间，出口为气液混合流体，则进分离器进行分离，分离出的可燃气体应进气管线 流程或点火进行燃烧处理。12.11对于含硫化氢等有毒有害气体的井，按SY/T6610中有关规定执行。附录A（资料性附录）参数计算方法及公式A.1通用参数计算A.1.1油层套管允许掏空深度计算油层套管允许最

15、大掏空深度方法参见公式（A.1）。max/）/A- p式中：Hmax油层套管允许最大掏空垂直深度，单位为米（m）；Pm油层套管抗外挤强度，单位为兆帕（MPa）；A安全系数，其取值范围为 1-25 ；P油层套管固井时井内钻井液密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）。采用组合套管完井的排液井，应分别计算不同规格套管的允许最大掏空深度，该井的油层套管允 许最大掏空深度应选其最小值。斜井应校核深度。A.1.2环空最大排液深度计算排液深度按设计要求执行，但其垂直深度不得超过油层套管允许最大垂直掏空深度。油层套管允 许最大垂直掏空深度计算方法参见公式（A.2）。(A.2)=P抗外挤(戶完井液- A).Hl

16、0.009812 - pxpx式中：Ho环空最大排液深度，单位为米（m）；A安全系数，其范围值为 1.25 ；P ,液氮排液时井内液体密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）； 油层套管最大垂直下深，单位为米（m）；完井时油层套管内的液体密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）。 A.1.3氮气柱的平均温度氮气柱平均温度计算方法参见公式（A.3）。(A.3)式中：t当气举到压力时，井筒平均温度，单位为摄氏度Cc）； 地表的氮气温度，单位为摄氏度（C ）;t2目前井内气液界面处的温度，单位为摄氏度（C）；Q/SY 020042016Q/SY 020042016A.1.4确定系数因子13因子是以环空最

17、终气液界面压力pB和氮气柱平均温度F为基数，在A.4中查出。A.2氮气气举参数计算A.2.1施工泵压(A.4)A.2.1.1环空最终气液界面压力计算方法参见公式（A.4）。pB = 0.00981 p1 H式中：PB环空最终气液界面压力，单位为兆帕（MPa）；H环空最终气液界面垂直深度，单位为米（m）。A.2.1.2施工压力近似值计算方法参见公式（A.5）。(A.5)-0.03415/.Pl =PB.e T式中：P；施工泵压近似值，单位为兆帕（MPa）;y氮气相对密度，量纲为1，一般取0.967 ；T一氮气柱平均温度，单位为开尔文（K）。A.2.1.3氮气压缩系数计算方法参见公式（A.6）。Z

18、 = 0.0232 x 凡+A +0.9488（A6）6.786式中：Z一氮气压缩系数，量纲为1。A.2.1.4施工压力绝对值计算方法参见公式（A.7）。(A.7)(A.8)-0.03415pgA = PB-e zr式中：px施工泵压绝对值，单位为兆帕（MPa）。A.22环空排出液体体积环空排出液体体积计算方法参见公式（A.8）。VV = Hx1000式中：V排液深度为H时，环空中排出体积，单位为立方米（m3）；S环空容积，单位为升每米（L/m）。Q/SY 020042016 Q/SY 020042016 #A .2.3氮气用量排液用氮气用量计算方法参见公式（A.9）。(A.9)式中：K标准状

19、态下的氮气体积，单位为立方米（m3）。A .2.4液氮体积用量液氮体积用量计算方法参见公式（A.10）。696.5(A.10)式中：V2标准状态下的液氮体积，单位为立方米（m3）。A .2.5液氮质量用量液氮质量用量计算方法参见公式（A.11）。(A.11)式中：G一液氮质量，单位为千克（kg）；P2液氮密度，单位为千克每立方米（kg/m3）, 般取0.808 kg/m3。A .2.6确定液氮量在实际生产中，由于液泵设备运行过程中本身需要消耗部分液氮，所以一般情况下施工备液氮量 按照计算的理论液氮体积（或质量）的1.2倍进行准备。A.3氮气混气水排液参数计算A.3.1气举阶段排出液量计算当气举

20、到压力P时，排出液量用计算方法参见公式（A.12）（忽略摩擦力和氮气重量）。(A.12)式中：V/当气举到压力时，排出液体积，单位为立方米（m3）； P气举压力，单位为兆帕（MPa）；P 井筒液密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）；排液时环空内容积，单位为升每米（L/m）。Q/SY 0200420161000Q/SY 0200420161000A.32气举阶段的氮气用量计算气举阶段的氮气用量计算方法参见公式（A.13）。v3= Vr /3（A.13）式中：V3气举阶段氮气用量标准状态下的体积，单位为立方米（m3）。A.33环空最大排液深度计算环空最大排液深度计算方法参见公式（A.14）。设(

21、A.14)式中：H设设计排液深度，单位为米（m）；环空最大排液深度，单位为米（m）；井筒内油管或钻杆内容积，单位为升每米（L/m）。A.3.4混气水阶段掺水量计算氮气到达最大深度时受到的最大压力计算方法参见公式（A.15）。1000(A.15)式中：P匾氮气达到最大深度时的压力，单位为兆帕（MPa）；g重力加速度，一般取9.81m/s2。按公式（a.3）计算出氮气达到最大深度时的井筒平均温度r ,然后查因子表，查出压力 PmaK和T温度对应的p 因子数值。氮气到达最大深度时，气举阶段注人氮气在井筒内所占高度计算方法参见公式（A.16）。(A.16)1000%式中：H.氮气到达最大深度时，气举阶

22、段所注人氮气在井筒内所占高度，单位为米（m）。 混气水施工时，水柱的分压计算方法参见公式（A.17）。，二P .笆（好环maxh2)(A.17)式中：P混气水施工时，水柱的分压，单位为兆帕（MPa）。Q/SY 020042016 Q/SY 020042016 Q/SY 020042016 掺水量计算方法参见公式（A.18）。=-（A.18）Pg式中：V/K混气水施工时，掺水的体积，单位为立方米（m3）。A.3.5混气水阶段氮气用量计算混气水阶段注人的氮气在井筒内所占体积计算方法参见公式（A.19）。(A.19)式中：V3混气水阶段注人的氮气在井筒内所占体积，单位为立方米（m3）。 混气水阶段注

23、人的氮气所收到的最大压力计算方法参见公式（A.20）。(A.20)打环瞧-巧）1000式中：P 混气水阶段注人的氮气所收到的最大压力，单位为兆帕（MPa）。用公式（A.3）计算出混气水阶段注人的氮气到达最大深度时的井筒平均温度F,然后查冷因 子表，查出压力和温度对应的 因子数值。混气水阶段的氮气用量计算方法参见公式（A.21）。(A.21)式中：V4气举阶段的氮气用量，单位为立方米（m，）。A.3.6总计氮气用量计算整个施工过程中的氮气总计用量计算方法参见公式（A.22）。(A.22)v=v2+v4式中：V总计氮气用量，单位为立方米（m3）。A.4 因子与压力、平均温度对应表P因子与压力、平均

24、温度对应表参见表A.1。表A.1 f因子与压力、平均温度对应表压力MPa冷因子oc10C20 C30 C40 C50 C60 C70 C111.511.110.710.310.09.79.49.1222.021.220.419.719.118.517.917.4332.631.330.229.228.227.326.425.6443.141.540.038.537.236.034.833.8553.751.649.747.946.244.743.341.9664.261.759.457.255.253.451.650.0774.771.869.066.564.260.059.958.0885.

25、281.878.675.773.070.568.266.0995.591.788.284.981.879.076.473.910105.8101.597.694.090.687.484.581.711115.9111.3107.0102.999.295.792.589.412126.0120.9116.2111.8107.7103.9100.497.113135.9130.4125.3120.6116.2112.1108.2104.714145.6139.71343129.2124.2120.1116.0112.115155.1148.9143.1137.7132.7128.0123.6119.516164.5157.9151.8146.1140.8135.3131.1126.817173.6166.8160.3154.3148.8143.4136.5133.918182.6175.4168.7162.4156.5151.0145.8141.019191.3183.8176.9170.3164.1158.4153.0147.92