气流量对水合物堵塞影响的试验研究.pdf

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石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年10月第3巻第10期
Journal of Oil and Gas Technology(J JPI) Oct 2011 Vol 33 No 10
?155
气流量对水合物堵塞影响的试验研究
刘建仪,纪国法(“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室?西南石油大学,四川成都610500)
康成瑞(中石化江苏油田分公司试采一厂,江苏扬州226265
唐娟,雷宇
李丽
油气藏地质及开发工程”国家重点实验室?西南石油大学,四川成都610500)
摘要]天然气在生产过程中容易生成水合物使气井停产,确定流动情況下水合物生成条件是防止水合物
生成堵塞管绂技术的主要参数。采用自研的动态水合物试验装置对天然气水合物在流动条件下进行了动
态试验,并与静态试验数据进行对比分析。结果表明、水合物动态堵塞温度点比静态生成温度点低,气
流量越高,水合物生成堵塞温度点越低,越不易堵塞。
关键词]水合物;气流量;静态生成;动态諸塞
[中图分类号]TE37
文献标识码]A
[文章编号]1000-9752(2011)10-0155-03
天然气水合物是指由水和甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮气、二氧化碳以及硫化氢等分子
在一定的温度和压力条件下所形成的笼形结晶状化合物。生成的天然气水合物不但可以导致管道堵
塞、造成分离设备和仪表的堵塞,也可造成气井停产等严重后果;另外,水合物分解释放的大量天然气
还可引起管道爆裂2。因此,防治水合物生成、堵塞已成为天然气开采过程中必须解决的技术问题。目
前水合物生成的测试研究几乎都是在静态条件下进行的,而现场生产井和集输管线中的天然气是流
动的,因此研究在流动条件下水合物的堵塞情况显得更加重要。笔者试验研究了不同气流量下水合物的
堵塞条件,为现场水合物防止技术提供了参考。
1试验准备
1.1试验原理及流程
根据 Mukherjee-bill i两相流压力计算方法可知,压差与管径成反比,即管径变小,压差增大。
气、水以恒定流量经过管线,通过高低温烘箱逐毀降温;当温度足够低时,管线中的水合物就会生成、
聚集;聚集量越多,管壁内径就越小,进而引起压差的增加;出口压力用回压阀恒定,即进口压力增
加。通过计算机采集系统记录进口压力的变化,判断生成的水合物是否堵塞管线。
自研的动态试验装置主要由高低温恒温箱、驱替系统、压力采集系统等组成,其结构流程图见图
高压恒速恒压全自动泵A和B为流动试验提供不同的稳定流速或压力;耐70MPa的中间容器用来盛装高
压的气和水;管线是光滑细管(内径为0.cm,长度5.0m),为气、水两相提供流动途径及水合物生成环
境;高低温烘箱控綢管道环境温度;回压個控制管道出压力;气水计量计用来收集气水并处理
1.2试验步骤
1)清洗中问容器,抽真空约0.5h
2)转气、水样至中间容器,放置高低温烘箱内,稳定指定压力约0,5h。
3)设定烘箱至初始温度,稳定约4h,调整回压阀压力为设定压力,连接试验装置。
收稿日期]2010-12-05
作者简介]刘建仪(1964-),男,1986年西南石油学院毕业,硕士,教授,现从事天然气水合奶、流体相态、注气提高采收率和
采气工艺等方面的研究。
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石油天然气学报(江汉石油学院学报
2011年10月
4)设定气流量,驱替0.5h以上至稳定,开启压
力采集系统,采用相同降温速率降温,记录进口压力
回压阀
变化情况。
5)当进口压力开始增加时,说明水合物堵塞流
气
水高低温烘箱
气水计
量计
通管线。
6)改变气流量,重复步骤4)~5)。
自动自动
泵A上泵B
1.3试验样品
计算机采集系统
试验样品取自江苏油田X8井和YC1-2井气样
图1水合物动态堵塞测定装置结构流程图
样组分组成见表1;X8井地层水是由实验室根据现
场提供的资料配制而成,总矿化度是14477mg/L,属氯化钙型;YC1-2井地层水由现场取样所得,总
矿化度是15293mg/L,属硫酸钠型。水质分析见表2。
表1气样组分组成表
井名
组分含量/%
2.01200.265982.96229.65783.56920.30440.66390.16870.20640.1894
YC1-2井1.46411.010495.60691.32480.31350.07560.08540.033
0.03320.0524
表2水质分析数据表
井名
离子含量/mg?L
总矿化度
K
Mg
CO5
365
412
8007
460
14477
YC1-2井
5230
158
1205
381
15293
2试验结果及分析
2.1气流量对X8井天然气水合物堵塞的影响
设定气流量0.50ml/min稳定0.5h后,采用0.21℃/imin的降温速率开始降温;堵塞之前压力几乎
是稳定的,压力开始骤然上升时,水合物发生堵塞,此时温度是9.8℃,压力是5.68MPa,试验结束。
改变气流量为0.75、2.00ml/min时,测得的堵塞温度分别是9.0、7.2℃。3组气流量的压力变化见图
2,由图2中3条曲线读的数据见表3。图2和表3中数据表明,不同气流量下,水合物堵塞管线时的温
度点不同。
0.50ml/min
6.0
3.9
2.00ml/min
93.6
2.00ml/min
R
5.0
3.0
80100
120140
204060
100120140
时间/min
时间/imi
图2X8井不同气流量下水合物堵塞曲线
图3YC1-2井不同气流量下水合物堵塞曲线
2.2气流量对YC1-2井天然气水合物堵塞的影响
设定气流量0.50ml/min稳定0.5h后,采用0.21C/min的降温速率开始降温;堵塞之前压力几乎
是稳定的,压力开始骤然上升时,水合物发生堵塞,此时温度是3.7℃,压力是3.46MPa,试验结束。