氣井防堵措施及解堵方法探討

1、氣井防堵措施及解堵方法探討第29卷第9期2010年9月石油化工應(yīng)用PETROCHEMICALINDUSTRYAPPLICATIONV0l.29No.9Sept.2010氣井防堵措施及解堵方法探討梅明華,史福軍,李軍,李玉興(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠,陜西榆林719000)摘要:榆林氣田地處鄂爾多斯盆地,冬春季節(jié)持續(xù)時(shí)問(wèn)較長(zhǎng),氣溫低,氣井在生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)常出現(xiàn)油管堵塞,采氣樹(shù)凍堵,采氣管線堵塞等現(xiàn)象,給氣井生產(chǎn)帶來(lái)不便,尤其是在冬季供氣高峰期,降低氣井非正常關(guān)井次數(shù),提高氣井開(kāi)井時(shí)率,是氣井平穩(wěn)生產(chǎn),保證外供氣任務(wù)順利完成的基礎(chǔ),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況,對(duì)氣井堵塞原因進(jìn)行分析,提出了防止氣井堵

2、塞的措施,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)解堵方法進(jìn)行探討,提出建議.關(guān)鍵詞:氣井;防堵措施;解堵;探討中圖分類號(hào):TE377文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16735285(2010)09005605WellsattemptstopreventthemeasuresandmethodsofblockingsolutionMEIMinghua,SHIFujun,LIJun,LiYuxing(GasProductionPlant2ofPetroChinaChangqingOilfieldCompany,YulinShanxi719000,China)Abstract:Thegasfieldislocatedintheo

3、rdosbasin,thedurationofwinterandspringlong,theweatheriscoldtemperature,gasintheproductionprocess,oftenpipeplug,gastreefreezeplugging,gaspipelineblockagephenomenon,tobringgasproductioninconvenience,especiallyinthepeakwintersupply,reducethenumberofgaswellsshut-inofnon-normal,openwells,gasrateincreasei

4、sstablegasproduction,toensurethesuccessfulcompletionoftasksoutsidethegassupplybasis,thispaperon-siteproductionofgaswellplugginganalysisofthereasonsputforwardmeasurestopreventthegasplug,andwiththeactualmethodofblockingofthesolutionareproposed.Keywords:gaswell;attemptstopreventthemeasures;bloekingsolu

5、tion;investigate根據(jù)榆林南區(qū)氣田的生產(chǎn)情況,按堵塞部位劃分,榆林南區(qū)氣田常見(jiàn)的堵塞類型有:油管堵塞,采氣樹(shù)凍堵,采氣管線堵塞等.堵塞物成分較為復(fù)雜,主要有水合物,天然氣攜帶的水,凝析油,氣井生產(chǎn)初期井底壓裂液,機(jī)械雜質(zhì),藥劑產(chǎn)生的泡沫等引起.1氣井堵塞原因分析1.1油管堵塞原因分析收稿日期:201006231.1.1水合物堵塞天然氣在地層條件下都飽和著水汽,其水汽的含量取決于壓力,溫度及氣體的組成,在一定的溫度和壓力條件下,天然氣中某些氣體組分能和液態(tài)水形成水化物白色結(jié)晶體.一般而言,井筒中形成水合物的形態(tài)有以下幾種(見(jiàn)圖1).(1)油管光滑管壁上由于附著了水合物變成粗糙管壁,

6、一部份流體通過(guò),另一部份流體滑脫;(2)水合物在管內(nèi)形成不致密的網(wǎng)狀塞子,舉升第9期梅明華等氣井防堵措施及解堵方法探討57過(guò)程中,氣體穿過(guò)不致密的水合物網(wǎng)狀塞子,而部分液體碰上水合物網(wǎng)狀塞子后自動(dòng)滑脫,使井底的積液越積越多;(3)水合物在管內(nèi)形成致密塞子,完全把管內(nèi)截面堵死,使氣井無(wú)法生產(chǎn).壁上附著不致密塞子致密塞子圖1天然氣水合物在管內(nèi)的三種形態(tài)1.1.2井筒臟物堵塞榆林南區(qū)氣田在氣井投產(chǎn)初期,部分氣井加砂壓裂后投產(chǎn),井簡(jiǎn)臟物堵塞是壓裂施工后殘留在井筒或近井帶地層中的陶粒流動(dòng)到井筒并沉積,而堵塞油管通道.綜合分析認(rèn)為有以下幾種因素可能導(dǎo)致壓裂砂沉積在井筒內(nèi):(1)壓裂施工未達(dá)到設(shè)計(jì)要求,支撐

7、劑進(jìn)入地層數(shù)量有限,多數(shù)滯留在井筒內(nèi);(2)壓裂施工后排液速度過(guò)快,帶出部分裂縫中的壓裂砂沉積在井筒;(3)壓裂施工后排液流速過(guò)小,不足以排除井筒沉積的壓裂砂;(4)生產(chǎn)中配產(chǎn)不合理,井筒或地層壓裂砂再次運(yùn)移或沉積.根據(jù)氣井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況表明,大多數(shù)氣井都有施工殘留物的存在,單純的地層出砂不足以堵死氣流,當(dāng)混有粘性物質(zhì)時(shí)則可能會(huì)完全堵塞氣流通道.1.1.3緩蝕劑堵塞盡管使用緩蝕劑能減緩金屬腐蝕,但隨氣井的連續(xù)生產(chǎn),其腐蝕產(chǎn)物也將不斷產(chǎn)生,加注的緩蝕劑對(duì)腐蝕產(chǎn)物有一定剝離作用,且在井下高溫,高壓下,極有可能導(dǎo)致緩蝕劑稀釋液中的高分子組分性能發(fā)生改變,形成裹夾腐蝕產(chǎn)物,地層砂粒的瀝青狀膠質(zhì)物質(zhì),

8、這些堵塞物粘附在油管內(nèi)或篩管處,減小氣流通道,導(dǎo)致油壓,套壓差增大,產(chǎn)量下降.另外緩蝕劑的熱穩(wěn)定性,起泡性,乳化傾向等也會(huì)對(duì)氣井造成不同程度的影響,特別是熱穩(wěn)定性影響較大.在井筒高溫下緩蝕劑中輕組分不斷揮發(fā),粘度增加或者其有效成分發(fā)生降解,失效,甚至形成不溶性殘?jiān)?粘性沉積物或發(fā)生相分離,這些降解產(chǎn)物吸附于產(chǎn)層上污染產(chǎn)層,吸附于油管壁上使油管的有效通道逐漸變窄,產(chǎn)量下降.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)解堵排出物觀察,多數(shù)氣井堵塞并不是以上幾種單一物質(zhì)形成的堵塞.而是各種不同組份的物質(zhì)形成的復(fù)合型堵塞,復(fù)合型堵塞主要體現(xiàn)在排出物成份多樣化,同一口氣井在不同階段有不同的成份,在同一次解堵作業(yè)中,排除物也有多種成份出現(xiàn).

9、通過(guò)觀察,復(fù)合型堵塞主要呈現(xiàn)如下特點(diǎn):(1)從氣井堵塞出現(xiàn)時(shí)間看,投產(chǎn)初期堵塞比較頻繁,以大量出砂或大量產(chǎn)出壓裂液以及黑色的粘稠物為主要特征;(2)從堵塞物排出順序看,放噴排出物具有一定先后順序.放噴時(shí)首先出現(xiàn)的是水合物,緊接著是黑色粘稠物或砂液混合物;(3)從井口流動(dòng)壓力變化看,當(dāng)流動(dòng)壓力不穩(wěn)定或持續(xù)下降時(shí),強(qiáng)行輸氣會(huì)導(dǎo)致氣井嚴(yán)重堵死.1.2采氣樹(shù)凍堵原因天然氣從井底流向井筒的過(guò)程中,隨著溫度和壓力的變化,同時(shí),外界環(huán)境溫度較低,采氣樹(shù)很容易形成水合物,若不及時(shí)采取措施,進(jìn)一步形成冰柱,從而使采氣樹(shù)凍堵.采氣樹(shù)凍堵最直觀的現(xiàn)象是井口油壓下降,在井口操作過(guò)程中,采氣樹(shù)1或4閥門(mén)無(wú)法關(guān)閉,在關(guān)閉

10、過(guò)程中聽(tīng)到閥芯發(fā)出吱吱的聲音.1.3采氣管線堵塞原因1.3.1水合物堵塞造成采氣管線水合物堵塞有以下幾方面原因:(1)部分氣井產(chǎn)氣量小,易造成管線中氣流的攜液能力差,液體易于聚集到低洼處而對(duì)氣流造成節(jié)流效應(yīng),進(jìn)而易造成水合物堵塞(甚至冰堵),這也是低產(chǎn)井易于反復(fù)出現(xiàn)采氣管線水合物交替堵塞的主要原因;(2)部分氣井采氣管線起伏程度較大,彎頭較多,降低了氣流攜液能力,易產(chǎn)生水合物堵塞;(3)部分氣井采氣管線較長(zhǎng),或采氣管線相對(duì)氣井配產(chǎn)較粗,氣流溫度損失較大,氣井生產(chǎn)過(guò)程中帶出的液體或機(jī)械雜質(zhì)會(huì)沉降于管內(nèi),易于造成低洼處積液而出現(xiàn)水合物堵塞.1.3.2井底攜帶物堵塞井底攜帶物主要由兩種情況堵塞:(1

11、)新投產(chǎn)的氣井,由于前期各種井下作業(yè)中殘留污物較多,在生產(chǎn)過(guò)程中攜帶到采氣管線中,而發(fā)58石油化工應(yīng)用2010年第29卷生堵塞:(2)投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的氣井,由于油管及采氣管柱的腐蝕產(chǎn)物與緩蝕劑形成瀝青狀膠質(zhì)物質(zhì),再加上天然氣攜帶的機(jī)械雜質(zhì),在采氣管線低洼處沉降,從而形成堵塞.1.3.3其它堵塞當(dāng)采氣管線積液較多時(shí),氣井產(chǎn)量較低,在地勢(shì)低洼處聚集可形成水堵;部分氣井在進(jìn)行泡沫排水采氣,一些氣井壓力低,產(chǎn)量小,若加藥量過(guò)大,當(dāng)泡沫帶至采氣管線則會(huì)形成泡沫堵塞.2氣井防堵措施氣井防堵措施是指氣井尚未堵死之前進(jìn)行的作業(yè),包括正常生產(chǎn)期間和氣井出現(xiàn)異常時(shí)防堵.通過(guò)對(duì)氣井堵塞機(jī)理及堵塞征兆研究,掌握了防堵最

12、佳時(shí)機(jī),可利用各類方法進(jìn)行油管及采氣管線防堵作業(yè),確保氣井正常生產(chǎn).2.1輔助工藝防堵技術(shù)2.1.1注醇工藝防堵技術(shù)為了防止采氣管線和油管中水合物堵塞現(xiàn)象,天然氣生產(chǎn)中通常給管線中注入水合物抑制劑一甲醇.通過(guò)注人水合物抑制劑,天然氣中的水分溶于抑制劑中,改變水分子之間的相互作用,從而降低界面上的水蒸汽分壓,達(dá)到提高水合物生成壓力或降低水合物生成溫度,抑制水合物的結(jié)晶和生長(zhǎng)的目的.加入甲醇預(yù)防水化物生成的效果主要取決于甲醇的加入位置和甲醇在管線中同氣液流的均勻接觸.甲醇應(yīng)在可能生成水化物的位置之前加入.榆林南區(qū)目前采取的注醇工藝有包括套管注醇,油管注醇,地面注醇.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明,地面注醇能有效

13、控制采氣管線中水合物的生成,降低采氣管線堵塞頻次.但是地面注醇是由采氣樹(shù)井口針閥上游,保護(hù)器下游加注,所以不能預(yù)防采氣樹(shù)及油管堵塞.油管注醇是通過(guò)井口油管注醇閥門(mén)和采氣樹(shù)9閥門(mén)(閥9)控制,一部分甲醇由天然氣攜帶至采氣管線,較少部分甲醇由油管壁流入油管,能有效防治采氣樹(shù)堵塞,保護(hù)器節(jié)流及地面管線堵塞,目前榆林南區(qū)大部分氣井采取油管注醇方式.套管注醇是甲醇由油,套管環(huán)形空間流人氣層段(見(jiàn)圖2),在井底積液較多情況下,甲醇與積液速溶充分混合,當(dāng)瞬時(shí)帶液時(shí)能保證液相中的甲醇濃度;在井底無(wú)積液情況下,液態(tài)甲醇在氣流擾動(dòng)下能夠與天然氣中的凝析水(氣霧狀)充分混合,保證凝析液中甲醇濃度.經(jīng)過(guò)混合后的甲醇經(jīng)

14、高壓天然氣攜帶,由油管進(jìn)入采氣管線,可以更有效的防止油管,采氣樹(shù)以及采氣管線中水合物凍堵的發(fā)生,從而保證氣井的連續(xù)生產(chǎn).注靜管線圖2套管注醇原理示意圖2.1.2井下節(jié)流防堵技術(shù)井下節(jié)流工藝是依靠井下節(jié)流嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)井筒節(jié)流降壓.井下節(jié)流氣嘴將氣井節(jié)流位置由地面引至井下,充分利用地溫加熱,使節(jié)流后氣流溫度基本能恢復(fù)到節(jié)流前溫度,不會(huì)在井筒內(nèi)形成水合物,從而有效地防止氣水混合物在井筒和井口產(chǎn)生凍堵,確保氣井冬季連續(xù)生產(chǎn).采用井下節(jié)流工藝后,由于節(jié)流嘴以后油管到集氣站的壓力大幅度降低,水合物形成初始溫度隨之降低,從而減少了水合物形成機(jī)會(huì).2.2根據(jù)堵塞征兆防堵技術(shù)氣井油管和采氣管線堵塞一般情況下不可能在

15、瞬間即可堵死,都是有預(yù)見(jiàn)性的,因此正確判斷堵塞征兆,提前采取措施,可以有效防止油管及采氣管線堵塞的發(fā)生.氣井在生產(chǎn)過(guò)程中,井口油壓,套壓,進(jìn)站壓力是反映油管和采氣管柱流動(dòng)狀態(tài)正常與否最直接的參數(shù),也是氣井發(fā)生堵塞的征兆.(1)當(dāng)進(jìn)站壓力在單位時(shí)間內(nèi)波動(dòng)幅度在1.O一2.0MPa之間,同時(shí)伴有輕度的流量波動(dòng)現(xiàn)象,且氣井能繼續(xù)生產(chǎn),氣井的生產(chǎn)狀況就應(yīng)引起重視.此時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高注醇量,同時(shí)適當(dāng)開(kāi)大針閥,提高流量,待壓力平穩(wěn)后,降低注醇量,恢復(fù)氣井配產(chǎn)流量;第9期梅明華等氣井防堵措施及解堵方法探討59(2)當(dāng)進(jìn)站壓力突然下降和反彈或在單位時(shí)間內(nèi)壓力波動(dòng)大于2.0MPa,氣井瞬時(shí)流量極不穩(wěn)定,生產(chǎn)狀況已

16、處于嚴(yán)重危險(xiǎn)階段.此時(shí),加大注醇量,開(kāi)大針閥,提高流量,若提高配產(chǎn)后,壓力下降較快,且沒(méi)有恢復(fù)的趨勢(shì),應(yīng)當(dāng)臨時(shí)關(guān)閉節(jié)流針閥,待進(jìn)站壓力恢復(fù)至正常壓力時(shí)在進(jìn)行開(kāi)井生產(chǎn),當(dāng)然在臨時(shí)關(guān)井過(guò)程中,不要降低注醇量;(3)當(dāng)進(jìn)站壓力呈下降趨勢(shì),且無(wú)明顯波動(dòng),油套壓差值逐漸拉大或井口油壓與進(jìn)站壓力值逐漸拉大至2NPa以上,產(chǎn)量緩慢下滑.此時(shí)應(yīng)盡快關(guān)閉針閥,提高注醇量,待壓力恢復(fù)后再開(kāi)井;(4)當(dāng)井口油壓與進(jìn)站壓力相差較大,氣井能夠連續(xù)生產(chǎn),但是氣井產(chǎn)量不能達(dá)到要求配產(chǎn)時(shí).此時(shí)應(yīng)提前預(yù)防,防止堵塞,采取反向吹掃采氣管線,即通過(guò)大班員工配合,利用集氣站天然氣吹掃采氣管線中的積液及機(jī)械雜質(zhì),防止水合物發(fā)生或機(jī)械雜

17、質(zhì)沉降.2_3其它防堵措施2.3.1采氣樹(shù)保溫采氣樹(shù)保溫是指在采氣樹(shù)大四通和小四通以及順著天然氣的流向的方向用保溫毛氈包裹,然后用玻璃絲布纏緊,在玻璃絲布上刷漆,防止雨水進(jìn)入,腐蝕采氣樹(shù).采氣樹(shù)保溫能有效防止采氣樹(shù)水合物的形成,避免了因采氣樹(shù)堵塞而進(jìn)行的高壓作業(yè),而且操作成本低廉,安全方便.該方法適用采氣樹(shù)堵塞次數(shù)較頻繁的氣井.2.3.2增加管線埋深通過(guò)冬季生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在采氣管線埋深較淺處,容易發(fā)生水合物堵塞或冰堵,主要是由于冬季采氣管線受N'I-界環(huán)境溫度的影響,使得采氣管線內(nèi)的溫度發(fā)生變化,導(dǎo)致水合物的形成,達(dá)到冰點(diǎn)時(shí),形成冰堵.一般情況下,管線埋深大于1.2m,受到外界環(huán)境

18、溫度影響較小,管線埋深小于1.2m,隨著深度的降低,受N#I-界環(huán)境溫度影響越大.因此,采氣管線埋深對(duì)于防治水合物的生成起著關(guān)鍵的作用.3常用解堵方法探討及效果分析3.1油管解堵方法探討及效果分析油管堵塞時(shí),首先要判斷堵塞類型,即是什么造成的堵塞,然后根據(jù)堵塞類型實(shí)施具體的堵塞措施.油管堵塞一般晴況是水合物堵塞,井筒臟物堵塞,緩蝕劑堵塞等.3.1.1注入甲醇解堵注入甲醇解堵方法即通過(guò)油管注醇方式向油管內(nèi)注入甲醇來(lái)改變水合物水分子之間相互作用,破壞水合物平衡,從而達(dá)到融化水合物塞的作用.該方法適用于水合物形成的堵塞,實(shí)踐表明,注入甲醇解堵方法對(duì)于水合物導(dǎo)致的油管堵塞非常有效.作業(yè)三區(qū)2009年由

19、于水合物導(dǎo)致的堵塞9井次,其中7井次是通過(guò)注甲醇的方法解通.采取注入甲醇解堵方法,能夠有效降低井口作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),降低大班員工勞動(dòng)強(qiáng)度,是一種行之有效的解堵方法,在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用.3.1.2油管放噴解堵油管放噴解堵是指在井口或站內(nèi)進(jìn)行油管放空作業(yè),井口油管放噴作業(yè)需要拆除采氣樹(shù)油管和套管注醇方式,然后再接人一套放空流程(見(jiàn)圖3),以便利用放空針閥控制井口放空氣量,防止放噴過(guò)程中井噴事故的發(fā)生.同時(shí),需要開(kāi)挖配套的20m3泥漿池一個(gè),將噴出天然氣攜帶液體收集在泥漿池中,由污水車(chē)統(tǒng)一回收處理,防止環(huán)境污染事故發(fā)生.油管放噴解堵方法主要針對(duì)堵塞較為復(fù)雜的復(fù)合型堵塞,注醇解堵無(wú)法解開(kāi),且關(guān)井時(shí)間較長(zhǎng)的氣

20、井.閥9閥7閥8圖3油管放空流程示意圖油管放噴解堵作業(yè)能有效解通復(fù)合型堵塞導(dǎo)致的油管堵塞,同時(shí)也對(duì)積液導(dǎo)致無(wú)法生產(chǎn)的氣井能夠恢復(fù)生產(chǎn),但是該方法井口解堵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大,容易造成環(huán)境污染事故,操作成本相對(duì)較高.站內(nèi)油管放噴解堵即由集氣站內(nèi)通過(guò)進(jìn)站放空或?qū)朔蛛x器,通過(guò)控制該井站內(nèi)節(jié)流針閥進(jìn)行油管放空作業(yè).該方法通常適用于采氣管線較短,且彎頭較少的氣井.在實(shí)踐解堵過(guò)程中,少部分氣井是結(jié)合油管注人甲醇和站內(nèi)油管放噴相結(jié)合的方法進(jìn)行解堵.3.2采氣樹(shù)解堵方法及效果分析3.2.1注入甲醇采氣樹(shù)注甲醇解堵也是通過(guò)油管注醇方式向采氣樹(shù)小四通和大四通內(nèi)注入甲醇,破壞水合物和冰柱形成,從而達(dá)到融化水合物塞或冰柱塞

21、的作用.該方法適用于采氣樹(shù)堵塞初期.采氣樹(shù)注人甲醇解堵方法,降低操作員工井口作60石油化工應(yīng)用2010年第29卷業(yè)風(fēng)險(xiǎn).3.2.2熱水澆采氣樹(shù)注入甲醇無(wú)法解通時(shí),利用熱水澆采氣樹(shù)的方法,主要是通過(guò)開(kāi)熱水溫度傳導(dǎo)至采氣樹(shù),再傳導(dǎo)至水合物塞或冰柱塞上,破壞水合物或冰的形成溫度,達(dá)到解堵的目的.熱水澆采氣樹(shù)解堵方法,操作簡(jiǎn)單,作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)小,且成本低廉,只需配備保溫桶和足夠的開(kāi)水即可.3.2_3采氣樹(shù)伴熱當(dāng)以上兩種方法都無(wú)法解通時(shí),可以通過(guò)采氣樹(shù)伴熱方法進(jìn)行解堵.即對(duì)采氣樹(shù)的大四通,l,4閥門(mén)和小四通纏繞伴熱,并進(jìn)行保溫.通過(guò)臨時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)電,對(duì)采氣樹(shù)加熱,從而破壞水合物塞或冰柱塞的形成溫度.該方法適用于

22、堵塞時(shí)間較長(zhǎng),且外界溫度較低時(shí)的采氣樹(shù)堵塞.該方法也是一種可行的解堵方法,操作簡(jiǎn)單,只需發(fā)電機(jī)和伴熱線及保溫材料即可,但是操作成本相對(duì)增加.圖4采氣樹(shù)伴熱纏繞示意圖在實(shí)踐解堵過(guò)程中,熱水澆采氣樹(shù)和采氣樹(shù)伴熱解堵方法通常與注入甲醇相結(jié)合進(jìn)行解堵,這樣更能加快解堵速度,提高工作效率.當(dāng)然,在實(shí)踐中,發(fā)現(xiàn)采氣樹(shù)水合物堵塞時(shí),要及時(shí)安排解堵,防止受外界溫度影響而形成冰堵,增加解堵難度.3.3采氣管線解堵方法及效果分析一般情況下,采氣管線堵塞成份較為復(fù)雜,但是解堵方法比較單一,主要是降壓解堵和注醇與管線充壓相結(jié)合方法.3.3.1降壓解堵降壓解堵是通過(guò)降低管線壓力,破壞水合物形成的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的,該方法包括堵塞段一端降壓和堵塞段兩邊降壓兩種.(1)堵塞段一端降壓即采氣管線發(fā)生堵塞時(shí),由集氣站操作員工通過(guò)站內(nèi)進(jìn)行放空作業(yè),將管線中天然氣放空,使壓力在短時(shí)間內(nèi)降低(即相應(yīng)降低了水合物的形