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腰英台气田天然气水合物防治

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腰英台 气田 天然气 水合物 防治
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收 稿 日 期 :2007 - 11 - 12 ;改 回 日 期 :2007 - 12 - 06作 者 简 介 :段 宝 林 (1966 — ) ,男 ,工 程 师 ,2005 年 毕 业 于 中 国 石 油 大 学 石 油 工 程 学 院 ,现 从 事 油 气 田 技 术 研 究 工 作 。文 章 编 号 :1008 - 2336(2008) 01 - 0078 - 04腰 英 台 气 田 天 然 气 水 合 物 防 治段 宝 林 ,钱 卫 明(中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 华 东 分 公 司 采 油 厂 ,江 苏 泰 州 225300)摘   要 :松 辽 盆 地 南 部 长 岭 断 陷 腰 英 台 深 层 构 造 腰 深 1 井 井 筒 及 输 气 管 线 发 生 水 合 物 堵 塞 现 象 ,分 析 认 为 天 然 气 水 合 物是 导 致 堵 塞 的 原 因 。 天 然 气 水 合 物 是 在 一 定 温 度 和 压 力 条 件 下 由 天 然 气 中 烃 分 子 与 游 离 水 结 合 而 形 成 。 计 算 出 腰 深 1井 水 合 物 添 加 甲 醇 的 合 理 量 ,通 过 从 油 管 和 套 管 添 加 甲 醇 ,使 该 井 恢 复 了 正 常 生 产 ,日 产 气 量 (6~ 12) × 104 防 堵 的关 键 是 注 入 甲 醇 和 连 续 平 稳 生 产 。关 键 词 :腰 英 台 气 田 ;天 然 气 ;水 合 物 ;防 治中 图 分 类 号 :       文 献 标 识 码 :of om 25300) In of in in it is is a of in a of to be on by 6~ 12) × 104 At to is to 台 气 田 位 于 吉 林 省 前 郭 县 查 干 花 乡 ,构造 位 置 位 于 松 辽 盆 地 南 部 长 岭 断 陷 达 尔 罕 断 凸 带腰 英 台 深 层 构 造 。 天 然 气 地 质 储 量 588. 62 × 108可 采 储 量 336. 38 × 108 天 然 气 储 量 总 丰度 202. 8 × 108 属 中 深 层 、 高 ~ 低 丰 度 、高 产 、 小 型 水 驱 断 块 型 砂 岩 气 藏 和 构 造 — 岩 性 双重 控 制 的 火 山 岩 气 藏 。 腰 深 1 井 是 松 辽 盆 地 南 部长 岭 断 陷 腰 英 台 深 层 构 造 第 一 口 探 井 ,2006 年 7月 7 日 至 8 月 11 日 经 华 东 石 油 局 井 下 作 业 公 司测 试 求 产 ,试 获 日 产 气 (5. 727~ 17. 693) × 104无 阻 流 量 29. 66 × 104 单 井 控 制 储 量 10. 5× 108 为 高 产 天 然 气 井 ,突 破 该 区 块 工 业 气流 。2006 年 11 月 11 日 起 该 井 开 始 试 采 气 ,生 产方 式 为 间 隙 向 高 压 气 罐 车 充 气 ,供 气 生 产 正 常 ,但2006 年 11 月 26 日 起 ,其 后 井 筒 和 地 面 高 压 管 线几 乎 天 天 堵 塞 ,导 致 气 井 无 法 正 常 生 产 ,监 测 无 法进 行 。 经 分 析 ,堵 塞 物 为 水 化 物 。 通 过 对 油 管 内加 甲 醇 的 方 法 ,虽 能 断 断 续 续 恢 复 生 产 ,但 生 产 数小 时 后 ,又 发 生 水 化 物 堵 塞 现 象 ,无 法 继 续 生 产 。1   水 合 物 形 成 堵 塞 原 因 分 析天 然 气 水 合 物 为 白 色 结 晶 固 体 ,是 在 一 定 温海   洋   石   油· 78    ·           2008 年 3 月度 、 压 力 条 件 下 ,天 然 气 中 的 烃 分 子 与 其 中 的 游 离水 结 合 而 形 成 的 ,其 中 水 分 子 靠 氢 键 形 成 一 种 带有 大 、 小 孔 穴 的 结 晶 晶 格 体 ,这 些 孔 穴 被 小 的 气 体分 子 所 充 填 。 形 成 水 合 物 的 首 要 条 件 是 天 然 气 中含 水 ,且 处 于 过 饱 和 状 态 ,甚 至 有 液 态 游 离 水 存在 ;其 次 是 有 一 定 条 件 的 压 力 和 低 于 水 合 物 形 成的 温 度 。 在 上 述 两 种 条 件 下 的 生 产 运 行 过 程 中 ,如 遇 压 力 波 动 、 温 度 下 降 、 截 流 或 气 流 流 向 突 变 ,很 快 就 可 能 形 成 水 合 物 堵 塞 \[1 - 5 \](图 1) 。图 1   腰 深 1 井 管 线 水 合 物 堵 塞1 in 1   系 统 中 存 在 形 成 水 合 物 的 天 然 气腰 深 1 井 气 分 析 组 成 主 要 为 75. 47 %) 、6 (0. 69 %) 、 19. 86 %) 、 3. 98 %) ,不 含。 其 形 成 水 合 物 的 主 要 天 然 气 为 6 和 1. 2   系 统 中 存 在 自 由 水当 天 然 气 从 地 层 流 入 井 底 后 ,随 着 压 力 、 温 度的 逐 渐 降 低 ,天 然 气 中 的 饱 和 含 水 量 会 凝 析 出 来 ,产 生 游 离 水 。 生 产 时 ,大 部 分 游 离 水 被 天 然 气 从油 管 带 到 井 筒 上 部 及 地 面 。 这 些 水 的 存 在 ,为 油管 中 水 合 物 的 生 成 提 供 了 重 要 条 件 。1. 3   需 要 一 定 的 温 度 和 压 力 条 件按 照 图 2 可 以 得 出 腰 深 1 井 在 10~ 19 内 天 然 气 水 合 物 的 形 成 温 度 为 10~ 25 ℃ 。从 腰 深 1 井 的 情 况 来 看 ,井 口 生 产 压 力 一 般 在 20~ 30 而 在 冬 季 期 间 (每 年 11 月 到 次 年 3月 ) ,天 然 气 到 达 井 口 的 温 度 已 在 20 ℃ 以 下 ,因 而在 生 产 井 内 油 管 、 井 口 、 集 输 管 线 等 处 很 容 易 形 成水 合 物 堵 塞 并 造 成 停 产 。1. 4   与 气 流 高 速 流 动 、 压 力 波 动 以 及 微 小 水 合 物晶 核 的 诱 导 有 关新 井 投 产 后 ,原 来 钻 井 施 工 残 留 在 井 底 的 泥浆 或 地 层 中 的 岩 屑 微 粒 会 随 天 然 气 一 起 进 入 油管 ,一 部 分 粘 在 井 筒 内 壁 上 ,增 加 油 管 壁 粗 糙 度 ,产 生 阻 流 ,导 致 压 力 波 动 、 气 流 不 稳 定 ;此 外 ,细 微的 聚 合 物 泥 浆 颗 粒 极 易 形 成 水 合 物 晶 核 ,加 速 油管 中 水 合 物 的 生 成 ,跟 水 合 物 的 形 成 有 密 切 关 系 。图 2   注 甲 醇 解 除 水 合 物 堵 塞 工 艺 流 程2 of 水 合 物 生 成 后 的 处 理2. 1   抑 制 剂 的 选 择向 天 然 气 中 注 入 各 种 能 降 低 水 合 物 生 成 温 度的 天 然 气 水 合 物 抑 制 剂 。 常 用 的 抑 制 剂 有 甲 醇 和乙 二 醇 ( 等 。 向 天 然 气 中 注 入 的 抑 制 剂 与 冷却 过 程 凝 析 的 水 形 成 冰 点 很 低 的 溶 液 ,天 然 气 中的 水 汽 被 高 浓 度 甘 醇 溶 液 所 吸 收 ,导 致 水 合 物 生成 温 度 明 显 下 降 。甲 醇 和 乙 二 醇 物 理 化 学 性 质 见 表 1。 乙 二 醇的 冰 点 为 - 11. 55 ℃ ,不 适 合 腰 英 台 冬 季 的 地 面环 境 ,推 荐 用 甲 醇 作 为 水 合 物 抑 制 剂 。2. 2   甲 醇 加 药 量 的 计 算喷 注 参 数 可 用 以 下 方 法 计 算 :(1)甲 醇 的 日 喷 注 量 Q g[ ( W 1 - W 2) + W f ] G (1)式 中 : 甲 醇 贫 液 日 喷 注 量 ,d ; 日 处 理气 量 ,104 d ; 醇 喷 注 比 , 醇 ) / ) ; 天 然 气 节 流 前 饱 和 含 水 量 ,104 天 然 气 节 流 后 饱 和 含 水 量 ,104 天 然 气携 带 的 游 离 水 量 ,104 设 计 阶 段 甲 醇 的 加 注 量 是 根 据 气 井 产 量 ,按照 地 层 温 度 与 集 输 系 统 节 流 后 的 最 大 温 差 考 虑 冷凝 水 的 量 ,游 离 水 按 照 0. 5~ 1. 5 d 考 虑 ,并 按均 匀 连 续 出 水 考 虑 ,计 算 结 果 增 加 了 一 定 的 余 量 。(2)甲 醇 喷 注 比 计 算吸 收 1 g 水 所 需 的 甲 醇 贫 液 量 (称 为 甲 醇喷 注 比 ,亦 称 喷 注 速 率 。 喷 注 比 过 小 , 的 水第 28 卷   第 1 期 段 宝 林 ,等 1 腰 英 台 气 田 天 然 气 水 合 物 防 治 · 79    ·表 1   甲 醇 和 乙 二 醇 物 理 化 学 性 质1 of 甲 醇 乙 二 醇分 子 式 2分 子 量 32. 04 62. 07冰 点 / ℃ - 97. 8 - 11. 55沸 点 (760 ℃ 64. 7 197. 3相 对 密 度 0. 791 5 1. 108 8水 溶 性 完 全 互 溶 完 全 互 溶性 状 无 色 易 挥 发 的 易 燃 液 体 ,中 等 毒 性 甜 味 无 色 的 黏 稠 液 体不 能 完 全 为 甲 醇 吸 收 ,造 成 达 不 到 抑 制 目 的 (露 点降 要 求 ) 。 喷 注 比 过 大 ,则 不 经 济 。甲 醇 的 喷 注 比 用 下 式 计 算 :G = W R/ ( W L - W R) (2)式 中 : G 为 甲 醇 喷 注 比 ,甲 醇 ) / 水 ) ; W L 为甲 醇 贫 液 浓 度 ,W % ; W R 为 甲 醇 富 液 浓 度 ,W %。(3)富 液 浓 度 可 用 近 似 计 算W R = 100 MΔ t/ (1228 + MΔ t) (3)式 中 : M 为 甲 醇 分 子 量 , M = 32. 04 ;Δ t 为 露 点降 , ℃ 。根 据 公 式 (3) ~ 公 式 (5) ,可 以 计 算 出 温 度 从25 ℃ ~ - 25 ℃ 的 加 药 量 ,部 分 结 果 见 表 2。表 2   不 同 井 口 温 度 时 的 加 药 量2 of at 管 线 温 度 / ℃ 25 20 15 10 0 - 10 - 15 - 20 - 25每 万 立 方 米 加 甲 醇 量 / 23. 883 35. 641 41. 159 55. 876 60. 173 65. 890 70. 407 81. 875根 据 表 2 可 以 在 不 同 的 季 节 ,按 照 输 送 管 线的 温 度 选 用 不 同 的 加 药 量 ,可 以 确 保 在 天 然 气 输送 过 程 中 没 有 水 化 物 形 成 ,从 而 保 证 腰 深 1 井 的正 常 生 产 。2. 3   腰 深 1 井 实 际 用 量从 2006 年 12 月 15 日 ~ 27 日 使 用 微 量 增 压泵 交 替 向 油 管 和 套 管 注 入 甲 醇 ,累 计 向 油 管 加 入甲 醇 1 150 L ,向 套 管 加 入 甲 醇 2 000 L 后 ,12 月28 日 后 该 井 已 能 恢 复 正 常 生 产 (表 3) ,至 2007 年3 月 15 日 累 计 采 气 1 246 × 104 试 采 结 束 后 ,关 井 测 原 始 地 层 压 力 。表 3   腰 深 1 井 生 产 参 数3 套 压 / 压 / 口 温 度 /℃ 油 /(t· d - 1) 气 /(104 d - 1) 水 /(t· d - 1) 解 堵 措 施2006. 12. 28 31. 0 g 24. 2 29. 0 g 22. 5 18 0 5. 3 0. 1 套 管 注 入 甲 醇 250 12. 29 29. 8 g 27. 0 28. 0 g 25. 2 20 0 13. 2 0. 4 套 管 注 入 甲 醇 480 12. 30 30. 5 g 29. 0 28. 0 g 27. 0 18 0 7. 65 0. 3 套 管 注 入 甲 醇 420 油 嘴 4. 7 孔 板 20. 5   腰 英 台 气 田 水 合 物 防 治 的 发 展 方向目 前 腰 英 台 气 田 的 水 合 物 防 治 工 作 正 处 于 起步 阶 段 ,主 要 进 行 了 一 些 摸 索 性 的 实 践 ,使 水 合 物堵 塞 问 题 得 到 很 大 程 度 缓 解 ,但 是 ,由 于 气 井 瞬 时产 水 的 不 可 预 见 性 ,导 致 瞬 时 注 醇 量 难 以 得 到 保证 ,水 合 物 堵 塞 问 题 尚 未 彻 底 解 决 。 今 后 气 田 水合 物 的 防 治 工 作 应 主 要 从 下 面 几 个 方 面 着 手 。3. 1   改 变 生 产 方 式 ,连 续 平 稳 生 产根 据 腰 英 台 腰 深 1 井 产 量 与 压 差 关 系 分 析 曲线 ,合 理 工 作 制 度 应 为 日 产 气 量 小 于 15. 44 × 104 为 了 保 持 气 井 长 期 稳 产 ,获 得 较 高 的 采 收率 ,建 议 气 井 产 量 控 制 在 无 阻 流 量 的 1/ 4~ 1/ 5 ,无 阻 流 量 为 29. 66 × 104 即 日 产 气 量 控 制 在 (6~ 8) × 104 目 前 该 井 试 生 产 外 输 气 式 为 气 罐 车 罐 装 ,每罐 车 载 量 为 4 000 此 种 生 产 方 式 为 间 隙 开采 ,充 装 初 期 ,由 于 气 罐 为 常 压 ,瞬 时 进 气 速 度 极大 ,造 成 井 口 压 力 瞬 时 大 幅 下 降 ,随 着 充 装 量 的 增· 80    ·     海   洋   石   油 2008 年 3 月加 ,井 口 压 力 迅 速 上 升 ,并 最 终 升 至 20 充 装满 气 罐 车 。 由 于 此 过 程 中 天 然 气 状 态 的 变 化 ,会析 出 游 离 水 ,在 冬 季 地 面 环 境 温 度 较 低 ( - 20℃ ) ,压 力 大 幅 度 上 升 时 ,很 容 易 形 成 水 合 物 ,堵 塞地 面 管 线 和 井 筒 。 因 此 目 前 生 产 方 式 不 够 合 理 ,必 须 严 格 按 配 产 连 续 平 稳 生 产 。3. 2   设 计 甲 醇 回 收 装 置通 常 ,防 止 水 合 物 生 成 的 甲 醇 费 用 约 占 生 产成 本 的 5 %~ 8 %。 2007 年 腰 英 台 气 田 10 × 108a 天 然 气 产 能 建 设 中 ,要 根 据 腰 深 1 井 试 验 取得 的 经 验 ,在 地 面 油 建 中 统 一 考 虑 注 甲 醇 系 统 。3. 3   加 强 理 论 研 究 ,提 高 预 测 能 力 ,变 堵 后 补 救为 堵 前 预 防 。可 以 采 取 的 措 施 包 括 :制 定 合 理 的 抑 制 剂 加注 工 作 制 度 ;定 期 测 试 ,及 时 排 水 ,减 少 井 底 结 液 ;提 高 气 井 产 能 ;安 装 井 下 可 投 捞 气 嘴 ,充 分 利 用 地温 场 ,降 低 井 筒 回 压 。参 考 文 献 :\[ 1 \]杨 川 东 . 气 工 程 \[ M \] :石 油 工 业 出 版 社 ,2001.\[ 2 \]关 昌 伦 ,叶 学 礼 . 天 然 气 水 合 物 抑 制 剂 甲 醇 注 入 量 的 计 算 \[J \] 气 与 石 油 ,1993 (4) :28 - 29.\[3 \]王 宇 ,佘 朝 毅 . 井 下 节 流 — — — 防 止 井 筒 、 管 汇 中 形 成 水 合 物 的新 方 法 \[J \] 科 技 论 坛 ,2006 (1) :46 - 48.\[ 4 \]倪 行 宇 ,王 德 金 ,刘 志 焕 ,等 . 气 井 水 合 物 冻 堵 防 治 技 术 \[J \] 油 地 质 与 开 发 ,2005 ,24 (4) :62 - 63.\[ 5 \]陈 小 锋 ,崔 斌 . 油 田 天 然 气 水 合 物 的 形 成 及 预 防 \[J \] 化 工腐 蚀 与 防 护 ,2006 (2) :23 - 深 水 油 气 投 资 持 续 增 长英 国 权 威 海 洋 石 油 工 业 咨 询 公 司 — — — 道 格 拉 斯 2韦 斯 特 伍 德 公 司 2007 年 10 月 发 布 的 《 全 球 深 水 市场 报 告 2008~ 2012》 ,展 望 了 未 来 5 年 全 球 深 水 油 气 勘 探 开 发 投 资 趋 势 。1   深 水 投 资 总 体 呈 上 升 趋 势近 几 年 ,全 球 深 水 油 气 勘 探 开 发 投 资 快 速 增 长 ,从 2003 年 的 127 亿 美 元 增 至 2006 年 的 190 亿 美元 ,涨 幅 27 %。 预 计 到 2007 年 底 ,全 球 深 水 油 气 勘 探 开 发 投 资 将 达 到 215 亿 美 元 ,较 上 年 增 长 13 %。未 来 5 年 ,全 球 深 水 油 气 勘 探 开 发 投 资 总 体 仍 呈 上 升 趋 势 ,总 投 资 额 将 超 过 1 085 亿 美 元 ,其 中2012 年 将 达 到 246 亿 美 元 。投 资 增 长 的 主 要 原 因 ,其 一 是 国 际 原 油 价 格 一 路 走 高 ,目 前 逼 近 100 美 元 大 关 ,为 需 要 高 投 入 的 深水 油 气 勘 探 开 发 打 开 了 更 大 的 赢 利 空 间 。 其 二 ,全 球 深 水 油 气 勘 探 程 度 不 高 ,近 几 年 在 深 水 不 断 获 得 重大 油 气 发 现 ,而 且 规 模 大 、 产 能 高 。 其 三 ,全 球 深 水 油 气 产 量 不 断 增 长 ,预 计 2011 年 将 比 2007 年 增 长80 %。 其 中 原 油 产 量 将 从 2007 年 的 2. 25 × 108 t 提 高 到 2011 年 的 约 4 × 108 t ,天 然 气 产 量 将 从 2007 年的 8 000 × 104 t 油 当 量 提 高 到 2011 年 的 1. 5 × 108 t 油 当 量 。 2001~ 2006 年 ,全 球 深 水 油 气 产 量 最 大 的10 个 国 家 依 次 是 美 国 、 巴 西 、 安 哥 拉 、 尼 日 利 亚 、 埃 及 、 挪 威 、 赤 道 几 内 亚 、 印 度 、 英 国 、 菲 律 宾 。 预 计 到2010 年 ,美 国 墨 西 哥 湾 将 继 续 领 跑 ,届 时 巴 西 的 深 水 日 产 量 将 达 到 230 × 104 当 量 ,为 2000 年 的 3倍 。 而 2010 年 整 个 西 非 地 区 的 深 水 油 气 产 量 将 和 美 国 墨 西 哥 湾 持 平 。 2007 年 全 球 深 水 油 气 产 量 约 占海 上 油 气 总 产 量 的 15 % ,预 计 未 来 几 年 这 一 比 例 将 提 高 到 20 %。 其 四 ,石 油 巨 头 在 深 水 油 气 勘 探 开 发中 占 主 导 地 位 ,埃 克 森 美 孚 、 壳 牌 、 雪 佛 龙 、 道 达 尔 、 埃 尼 等 国 际 石 油 巨 头 拥 有 2003~ 2007 年 世 界 深水 油 气 产 量 的 73 %。2   非 洲 、 北 美 和 南 美 是 深 水 投 资 热 点 ,亚 洲 深 水 前 景 乐 观非 洲 海 域 、 墨 西 哥 湾 和 巴 西 海 域 被 誉 为 深 水 金 三 角 ,未 来 5 年 总 的 深 水 投 资 将 占 全 球 同 期 深 水 投 资的 84 %。非 洲 深 水 是 一 个 新 兴 的 油 气 区 ,近 几 年 深 水 油 气 投 资 增 长 最 快 ,2005 年 已 超 越 北 美 成 为 全 球 最 大的 深 水 投 资 区 ,也 是 埃 克 森 美 孚 、 壳 牌 、 雪 佛 龙 、 道 达 尔 、 埃 尼 等 国 际 石 油 公 司 争 夺 的 焦 点 之 一 。 非洲 深 水 油 气 投 资 从 2003 年 的 33 亿 美 元 增 长 到 2006 年 的 74 亿 美 元 ,2007 年 有 望 达 到 80 亿 美 元 ,较2003 年 增 长 142 %。 预 计 2008~ 2012 年 间 ,非 洲 将 成 为 全 球 最 大 的 深 水 投 资 热 点 和 最 大 的 深 水 油 气 开发 区 ,总 的 深 水 油 气 投 资 约 占 同 期 全 球 深 水 油 气 投 资 的 40 %。 (下 转 第 87 页 )第 28 卷   第 1 期 段 宝 林 ,等 1 腰 英 台 气 田 天 然 气 水 合 物 防 治 · 81    ·
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