高壓采氣管線堵塞原因及應(yīng)對(duì)措施
作者：張艷玲 李明國(guó) 鄧雄 李善均
評(píng)論： 更新日期：2012年09月10日
摘要：為縮短產(chǎn)能建設(shè)周期，節(jié)省投資，中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦很多補(bǔ)充開發(fā)井都采取了建設(shè)高壓采氣管線、實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的建站方式。但由于管線投產(chǎn)初期井下臟物較多、運(yùn)行壓力高等原因，管線冬季堵塞頻繁，影響了氣井的正常生產(chǎn)。對(duì)重慶氣礦14條高壓呆氣管線投產(chǎn)以來(lái)造成堵塞的各種因素進(jìn)行分析總結(jié)，探討了高壓采氣管線保溫、防凍劑加注、優(yōu)化生產(chǎn)集輸參數(shù)等主要的管線防凍措施，提出了相應(yīng)的意見和建議。
主題詞：高壓；采氣；管道；堵塞；原因；措施；探討
一、高壓采氣管線基本情況
??? 中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦(以下簡(jiǎn)介氣礦)2004年至2007年7月投產(chǎn)無(wú)人值守高壓采氣管線14條，分布于重慶市忠縣、開縣、開江、梁平、萬(wàn)州作業(yè)區(qū)，管線多采用憎水型復(fù)合硅酸鹽保溫材料(600mm×400mm×20mm)，管材為20G高壓鍋爐用鋼管。管線總長(zhǎng)20.23km，設(shè)計(jì)壓力18～32MPa，目前部分高壓管線運(yùn)行壓力已降到10MPa以下，管徑多為Ф83mm、Ф76mm。產(chǎn)水最多3m3/d，產(chǎn)氣量最大28×104m3/d。H2S含量為0.016～6.2g/m3。14條高壓采氣管線投產(chǎn)初期都發(fā)生過(guò)幾次堵塞，其中部分管線堵塞時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了氣井生產(chǎn)。
二、堵塞因素分析
1. 管線輸送壓力和溫度的影響
??? (1) 不同管輸壓力下管線堵塞分析
??? 利用高壓采氣管線水合物預(yù)測(cè)軟件，對(duì)氣井不同工況條件下水合物生成溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)進(jìn)站溫度、水合物形成溫度和管線最大溫降梯度計(jì)算出管線能夠輸送距離，數(shù)據(jù)見表1。
表1 氣井不同工況條件下水臺(tái)物生成溫度預(yù)測(cè)表
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管線 | 壓力(MPa) | 輸氣量(104m3/d) | 出站溫度(℃) | 進(jìn)站溫度(℃) | 水合物形成溫度(℃) | 溫降梯度(℃/100m) | 管線長(zhǎng)度(m) | 管線堵塞 | 計(jì)算管線輸送距離(m) |
天東96井 | 28 7 | 9.0 | 24 0 | 17 | 21.85 | 0.57 | 1500 | 會(huì) | 650 |
25.3 | 12.8 | 27 0 | 20 | 20 88 | 可能 | 1346 |
24.0 | 16.0 | 29.0 | 22 | 20 48 | 不會(huì) | 1780 |
天東00井 | 16.4 | 5.6 | 23.2 | 12 | 19.98 | 0.60 | 1850 | 會(huì) | 520 |
9.8 | 27 0 | 17 | 1600 | 不會(huì) | 2016 |
天東98井—天東1井 | 8.4 | 7.8 | 26.0 | 15 | 1477 | 1.05 | 1427 | 可能 | 1450 |
9.1 | 7.8 | 28.0 | 15 | 15.05 | 1420 |
天東108井—天東55井 | 11.7 | 85.0 | 43.O | 24 | 17.30 | 0.77 | 2460 | 不會(huì) | 3318 |
13.0 | 23.0 | 18.20 | 不會(huì) | 3213 |
池71井—池64井 | 15.9 | 15.3 | 35.3 | 29 | 16.51 | 0.86 | 700 | 不會(huì) | 1453 |
10 0 | 14.7 | 35.2 | 27 | 16.51 | 不會(huì) | 1221 |
峰17并 | 0.86 | 7.5 | 29.0 | 22.5 | 18.20 | 0.56 | 1600 | 不會(huì) | 2368 |
??? 從表1可知，天東96井管線堵塞的原因主要是運(yùn)行壓力高，冬季若以9×104m3/d生產(chǎn)，管輸壓力28.7MPa，計(jì)算管線輸送距離為650m，預(yù)測(cè)管線必然會(huì)堵塞。若按16×104m3/d生產(chǎn)，管輸壓力為24MPa，預(yù)測(cè)管線可輸送1.78km，不會(huì)堵塞，所以通過(guò)改變天東96井的生產(chǎn)制度，可解決管線冬季堵塞問(wèn)題。天東99井在相同氣量下，管輸壓力16.4MPa時(shí)，進(jìn)站溫度低于水合物形成溫度，管線會(huì)堵塞，若管輸壓力降到9.8MPa時(shí)，水合物形成溫度下降，管線不會(huì)發(fā)生堵塞。天東98井—天東1井管線進(jìn)站溫度接近水合物預(yù)測(cè)溫度，值班人員注意摸索規(guī)律，觀察壓差變化，管線不會(huì)發(fā)生堵塞。天東108井—天東55、池71井—池64、峰17井—峰11井3條管線進(jìn)站溫度遠(yuǎn)高于水合物形成溫度，管線不會(huì)發(fā)生堵塞。
??? (2) 溫度對(duì)管線堵塞影響
通過(guò)2006年8月～11月在高壓采氣管線進(jìn)出站處安裝地溫測(cè)試樁(共14處，埋深60～100cm不等)，對(duì)幾條高壓采氣管線所在區(qū)域氣溫、地溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，1～2月、12月為全年氣溫、地溫最低時(shí)期(此段時(shí)間管線堵塞最嚴(yán)重)。2007年最低氣溫l℃，2006年最低氣溫2℃，兩年最低氣溫相差不多。
??? 圖1為池37井在起點(diǎn)溫度為40℃時(shí)，不同地溫下的沿程溫度分布及水合物生成曲線。從圖1可以看出：地溫對(duì)管線沿程溫度的影響非常大，不同地溫下管線沿程溫降不同，地溫越高，管線沿程溫降越小[1]。地溫小于15℃時(shí)(最大溫降11℃/km)池37—池27井管線輸送至2.6km左右基本無(wú)法輸送，所以池37池27井管線在冬季11月至次年4月之間氣溫下降到15℃以后，池27井無(wú)法進(jìn)行氣舉生產(chǎn)。天東99—天東67井管線在地溫為10℃時(shí)，沿程溫降9℃左右，實(shí)際測(cè)得管線最大溫降10.8℃，說(shuō)明修正后理論公式計(jì)算比較符合實(shí)際，當(dāng)天東99井投產(chǎn)初期管輸壓力15MPa時(shí)，水合物形成溫度為19.3℃，由圖1-b可知當(dāng)?shù)販叵陆档?5℃以后，管線可能會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。從以上理論分析及管線實(shí)際運(yùn)行可知，溫度對(duì)管線冬季運(yùn)行影響很大，通過(guò)對(duì)管線的埋深來(lái)提高地溫，減少管線沿程溫降很重要。
2. 井下臟物對(duì)管線堵塞的影響
??? 所有高壓管線投產(chǎn)初期都存在堵塞現(xiàn)象，臟物是堵塞的主要影響因素，并因污物量、氣井工況及投產(chǎn)時(shí)間的不同，導(dǎo)致管線堵塞程度和時(shí)間不同。為減少井下臟物對(duì)氣井生產(chǎn)的影響，投產(chǎn)初期應(yīng)對(duì)氣井進(jìn)行充分放噴，以凈化井底減少管線堵塞時(shí)間。
3. 沿線環(huán)境對(duì)管線堵塞的影響
??? 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘的9條高壓采氣管線，池37池27井及天東98井—天東1井2條管線沿線環(huán)境最惡劣，管線高差最大，對(duì)冬季生產(chǎn)造成一定影響。管線高程對(duì)管線沿線壓力、溫度影響很大，優(yōu)化管線走向設(shè)計(jì)非常重要。分析可知：隨著管線位置變化，由于壓力的變化引起各點(diǎn)的水合物生成溫度也發(fā)生變化。進(jìn)站管線的溫度最低，但并非在進(jìn)站處形成的水合物溫度最低。因此，進(jìn)行管線設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)水合物形成溫度預(yù)測(cè)要綜合考慮，不能以終點(diǎn)不會(huì)形成水合物，就認(rèn)為管線沿程都不生成水合物。
4. 高壓采氣管線流速對(duì)管線堵塞的影響
??? 根據(jù)各管道起終點(diǎn)壓力和管道相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出管流速度(見表2)。
表2 高壓采氣管線流速計(jì)算表
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管線 | 實(shí)際流量(104m3/d) | 實(shí)際流速(m/s) |
天東96—天東90井 | 9.0
16.5 | 4.39
8.04 |
天東99—天東67井 | 5.2
6.5 | 2.28
2.85 |
天東98—天東1井 | 7.5 | 3.29 |
天東108—天東55井 | 28.0
25.0 | 11.09
9.91 |
池37—池27井 | 6.0
5.0 | 4.78
3.99 |
池71—池64井 | 16.1 | 7.85 |
池037-1—池37井 | 25.0 | 12.19 |
峰20—峰6井 | 6.8 | 3.31 |
天東97X—五科1井 | 1.4 | 0.98 |
??? 從表2知，天東99井以(5.2～6.5)×104m3/d、天東97X井以1.4×104m3/a生產(chǎn)時(shí)低于管線最低流速要求(3m/s)，對(duì)于產(chǎn)水氣井且投產(chǎn)初期井下污物較多的氣井(特別是投產(chǎn)時(shí)間在上年11月到次年3月之間的氣井)，如天東99井，其管流速度較低且低于最低攜水能力要求，管線很容易在低洼處形成積液，給水臺(tái)物形成提供了條件，流速低是天東99井—天東67井管線冬季凍堵頻繁的主要原因。而天東97X井—五科1井管流速度更低，但天東97X井本身不產(chǎn)水，流速對(duì)天東97X井—五科1井管線運(yùn)行影響不大。因此，在管徑設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)輸量、壓力、攜液能力綜合考慮，優(yōu)化選擇。
