堵塞及預防處理

采氣作業(yè)

常見堵塞及其預防、處理方法采氣二隊技術組培訓提綱堵塞定義及分類堵塞分類堵塞形成原因堵塞判斷堵塞預防及解堵1、堵塞定義及分類1.1、堵塞定義：廣義的氣井堵塞：是指天然氣采出過程中從地層到井口再到采輸氣管線整個生產(chǎn)系統(tǒng)中天然氣流動受阻無法輸出的現(xiàn)象。狹義的氣井堵塞：具體指天然氣在采氣管柱、采氣管線內(nèi)無法流動或流動受阻的現(xiàn)象。

1.2、堵塞分類按照堵塞物類型分：積液堵塞、水合物堵塞、泡沫堵塞等按照堵塞部位分：井內(nèi)堵塞、采氣樹堵塞、采氣管線堵塞、節(jié)流閥堵塞等。積液堵塞一般發(fā)生在采氣量低、產(chǎn)液量較大，采氣管線長的氣井。我隊主要的產(chǎn)水量大的氣井為山1層或山1合采的單井，如DK25井（產(chǎn)層為山1）、D1-1-107井（產(chǎn)層為山1合采）、D1-1-126井產(chǎn)層為山1層）。水合物堵塞容易發(fā)生在井口壓力高，產(chǎn)液量較小的氣井。泡沫堵塞主要發(fā)生在實施泡排作業(yè)的氣井。當氣泡劑注入量超過井內(nèi)液體的最大起泡濃度時，形成大量的干泡沫，從而導致井內(nèi)油管、采氣管線發(fā)生堵塞。井內(nèi)堵塞以積液、水合物、泡沫堵塞為主，以積液、水合物最多。采氣樹堵塞一般為水合物堵塞，主要集中在采氣樹油管頭和井口節(jié)流針閥處。采氣管線堵塞主要為積液、水合物堵塞，其次為泡沫堵塞。1.3、堵塞形成原因吸附物節(jié)流次生Ⅰ、正常生產(chǎn)Ⅱ、粘附堆積Ⅲ、節(jié)流效應Ⅳ、完全堵死Ⅰ、正常生產(chǎn)——井口流動壓力穩(wěn)定，氣流穩(wěn)定。Ⅱ、粘附堆積——井口流壓在單位時間（1小時）的波動幅度小于0.5MPa，氣流量有輕度不穩(wěn)，是介入防堵的最好時期。Ⅲ、節(jié)流效應——井口流壓在單位時間（1小時）的波幅達1MPa，有突然下降或反彈，氣流量極不穩(wěn)定，防堵迫在眉睫。Ⅳ、完全堵死——井口流壓迅速下降，不能回升，無氣產(chǎn)出，須解堵。當高粘物質(zhì)在采氣管柱內(nèi)的流動摩擦阻力過大時，這些物質(zhì)會停止流動并粘附在管壁上形成堵塞。有時這種堵塞不能完全堵死氣流通道，然而在粘附點氣流通道縮小部位產(chǎn)生的節(jié)流效應會誘使水合物形成；或者有后續(xù)物質(zhì)補充而堵死氣流通道。因此，采氣管柱堵塞機理可歸納為粘附作用及其誘發(fā)的節(jié)流效應。粘附作用是引發(fā)采氣管柱堵塞的必要條件，節(jié)流效應往往在粘附堆積產(chǎn)生后發(fā)生，當節(jié)流點溫度下降較大時就會形成結晶水合物，加重堵塞。1.3.1、積液堵塞氣井積液來源有兩種一是地層中的游離水（包括鉆井液、壓裂液、洗井液等人工液體）二是凝析油或凝析水。1.3.1.1、井底積液堵塞積液的形成當氣體流速太低，沒有足夠能量使井筒中的液體連續(xù)流動時，液體將與氣體呈反方向流動并聚集與井底，氣井開始積液。當積液來源為凝析液時，隨著氣流的上升，壓力、溫度將降低，液體滯留在井筒上部，當氣體流量降低時，凝析液開始下落，造成積液。氣井的積液過程積液對氣井的危害井筒積液將增加對氣層的回壓，限制氣井的產(chǎn)能。積液量大，可使氣井停噴，這種情況發(fā)生在產(chǎn)氣量小，產(chǎn)水量大的氣井。如我隊的D1-1-126井。1.3.1.2、采氣管線積液堵塞采氣管線積液堵塞形成機理基本與井底積液一致，當氣井將液體舉升出井口后，由于氣液兩相流態(tài)發(fā)生了本質(zhì)的變化，有垂直兩相變?yōu)樗絻上?，當氣流速度不足以將管線內(nèi)的液體帶到集氣站時，積液一般會在地勢相對低洼處聚集，增加對氣井井口的回壓，限制氣井的產(chǎn)氣能力，降低氣體流速，進一步加劇井內(nèi)積液的形成，造成惡性循環(huán)，直至氣井停噴。一般我隊單井均有不同程度的產(chǎn)液，氣井生產(chǎn)初期產(chǎn)出液大部分為人工液體（主要是氣井的壓裂液、壓井液）。盒3氣井不產(chǎn)地層水，氣井產(chǎn)液主要是來自人工液體和凝析液，山1氣層產(chǎn)少量地層水。一旦氣井產(chǎn)量較低，加上氣井投產(chǎn)前壓裂液（有研究表明，壓裂液對低滲地層的影響在2-10年）返排不徹底，部分氣井管線較長，就容易在氣井井底、地面集氣管線形成積液堵塞。氣井積液的表現(xiàn)產(chǎn)氣量下降；井口油壓或套壓下降；氣井產(chǎn)出液體的量減少；井底壓力或其梯度增高；氣井出現(xiàn)間噴生產(chǎn)。1.3.2、水合物堵塞水合物形成條件1)天然氣溫度等于或低于天然氣中水蒸汽的露點，或有液態(tài)水存在，均可形成水合物；2)在一定壓力和氣體組成下，溫度低于形成水合物的溫度；3)操作壓力高，使形成水合物的溫度上升。此外，劇烈擾動、固體雜質(zhì)、粗糙管壁以及含有硫化氫、二氧化碳等，對水合物晶粒的形成和聚集生長起促進作用。水合物危害堵塞井筒、油咀、管線、閥門和設備，從而影響天然氣的開采、集輸和加工過程的安全運行。

一般地，大牛地氣田氣藏井流物中都不同程度的含有凝析液、地層水、壓裂殘留液、壓井液等，并沿不光滑油管內(nèi)壁流動，因此具備形成水合物所必需的氣體分子和液態(tài)水等條件，一旦壓力、溫度條件滿足，便會形成水合物，并粘附在管壁上形成水合物結晶層，嚴重時將堵塞整個通道。氣井水合物堵塞的表現(xiàn)與氣井積液基本一致，主要表現(xiàn)為：產(chǎn)氣量下降；井口油壓或套壓下降；氣井產(chǎn)出液體的量減少；氣井出現(xiàn)間噴生產(chǎn)。在工程實踐中，水合物的預測方法常用的有經(jīng)驗圖解法、相平衡常數(shù)法、統(tǒng)計熱力學模型法、實驗法等。這些方法和實驗都無法準確預測井筒非正常溫度和壓力變化而形成的水合物，如氣流通道縮小后引起的降壓、降溫（異常節(jié)流）。但計算結果具有一定的指導意義。現(xiàn)場最常用的方法為經(jīng)驗圖解法。天然氣水合物p-T相圖波諾馬列夫公式可以用來預測冬季或非冬季氣候條件下水合物的生成壓力﹙T＜0℃或T＞0℃﹚，由此計算的水合物生成壓力值可以用來指導塔巴廟區(qū)塊天然氣井的施工與生產(chǎn)。鄂北塔巴廟區(qū)塊天然氣水合物生成壓力預測表層位天然氣相對密度t=-20℃t=-10℃t=0℃t=10℃t=20℃t=30℃水合物生成壓力（MPa）太10.63450.350.520.782.588.9531.12太20.63320.360.530.792.599.0131.32山10.63660.350.520.762.558.8630.81山20.64580.320.480.712.458.5329.64盒10.6289

0.370.550.822.659.2332.06盒20.58960.580.871.293.9113.5947.23盒30.57680.711.061.574.9317.1459.55目前我隊氣井的生產(chǎn)層位主要為盒3和山1層，氣站的集氣工藝采用高壓進站，地面管線壓力與井口壓力基本相當，大部分氣井進站壓力在15MPa左右，井口及管線氣流溫度一般在0-20之間，都在水合物形成范圍內(nèi)。因此，氣井、管線的水合物預防是我隊氣井生產(chǎn)的重點。1.3.3、泡沫堵塞目前部分氣井在進行泡沫排水采氣，一些氣井壓力低、產(chǎn)量小，若加藥量過大，當積液氣泡后，可形成采氣管柱及采氣管線泡沫堵塞。2、堵塞判斷一般情況下，堵塞發(fā)生是一個漸進的過程，是一個量變到質(zhì)變的過程，氣井堵前征兆一般都要經(jīng)歷較長的時間，短則數(shù)小時，長則達數(shù)十天。氣井生產(chǎn)是否正?；蚴欠駥l(fā)生堵塞，從地面各項參數(shù)變化能夠判斷出。分析氣井各項地面參數(shù)變化，從各級壓力、溫度監(jiān)測點數(shù)值、氣流聲音、氣體流量等變化情況，可區(qū)別出是地面堵還是井內(nèi)堵；分析油壓變化趨勢、油套壓差值變化、氣體流量，再結合氣井生產(chǎn)史等，可基本區(qū)分是節(jié)流還是井內(nèi)積液。（1）采氣管柱堵塞，當井內(nèi)采氣管柱堵塞時，油套壓差別不斷增大，氣產(chǎn)量逐漸減小。此類堵塞的判斷要避免與井內(nèi)出液引起的壓差相混淆。這可以從油壓、產(chǎn)氣量來判斷，當井內(nèi)節(jié)流堵塞時油壓、產(chǎn)氣量會很快下降，而井內(nèi)出液產(chǎn)氣量變化不大，且壓力降低較慢。（2）井口附近采氣管線堵塞，若井口附近采氣管線堵塞，油套壓顯示正常，進站壓力迅速下降，當關閉站內(nèi)針閥進站壓力升高較慢或不升高。當關閉采氣樹總閘，從井口采氣樹放空時，油壓表會在幾分鐘內(nèi)回零。（注意：油套同采的油壓表裝在采氣樹針閥后邊，油套壓差別大也可能是井口采氣樹段堵塞。）（3）采氣管線中部堵塞，這種堵塞也會造成進站壓力比油壓小的多的現(xiàn)象，但此類堵塞從井口或站內(nèi)放空都需要較長時間。（4）站內(nèi)附近采氣管線堵塞，此類堵塞也產(chǎn)生進站壓力比油壓小的多的現(xiàn)象，但當從站內(nèi)放空時會很快使進站壓力降至零。當堵塞不太嚴重時，一旦關閉站內(nèi)節(jié)流針閥，壓力迅速上升。3、堵塞預防及解堵3.1、積液堵塞積液堵塞一般采氣的解堵方法主要是提高氣體流速、管線反吹。3.1.1提高流速防（解）堵

提高氣體流速有提產(chǎn)和放空兩種操作方式，多數(shù)氣井都進行了嘗試，防堵有較大成效?，F(xiàn)場防堵、解堵時，難點在于對氣體流速大小的掌握存在問題，若壓差太小、流速不夠，沖蝕及攜帶能力有限，則不能將積液等帶出；若流速過大，由于節(jié)流效應使其他物質(zhì)又可能快速堆積，加重氣井堵塞癥狀，嚴重時可能將井內(nèi)壓裂砂大量攜至地面，破壞井口、地面采氣流程。3.1.2、反吹解堵反吹就是利用集氣站氣體反向流動至井口測試閥門的一種解堵方法。反吹就是改變氣體流向，使積液反方向受力，帶出積液。此方法主要對提產(chǎn)帶液或放空易出砂的氣井解除采氣管線的積液。3.2、水合物堵塞天然氣中含水量是生成水合物的內(nèi)在因素，因此，脫除天然氣中的水分是杜絕水合物的根本途徑。3.2.1水合物預防的方法3.2.1.1

天然氣脫水天然氣中含有凝析水，是天然氣水合物形成的內(nèi)因。除去天然氣中的水分是防止天然氣水合物生成的根本途徑，目前礦場應用有以下幾種方法：（1）固體吸附劑吸附法常用的固體吸購劑主要有硅膠和各種分子篩。（2）液體吸收法天然氣脫水常用的液體吸收劑有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等。如果要求脫水后氣體露點降到-20到-40℃時，選用三甘醇脫水為好，使用乙二醇和二甘醇時損失較大，而三甘醇以其較大的露點降低，技術上的可靠性和經(jīng)濟上的合理性而在天然氣脫水中得到普遍使用。3.2.1.2天然氣加熱如果節(jié)流壓降不變，提高節(jié)流前天然氣溫度，也就等于提高了節(jié)流后的天然氣溫度。如果將節(jié)流后的天然氣溫度提高到高于水合物形成溫度，預防節(jié)流后形成水合物的目的就可達到。目前我隊集氣站氣井來氣在節(jié)流前進行加熱，目的就是為了避免氣體在節(jié)流后溫度不至于降的太低，預防水合物的形成。3.2.1.3注入抑制劑加入水合物抑制劑，水分子之間的結構關系被破壞，從而可降低水合物界面上水蒸汽壓力和水合物生成溫度。常用抑制劑有甲醇、乙二醇、二甘醇、氯化鈣等。目前我隊氣井采用甲醇作為水合物抑制劑，采用泵注法注入套管或采氣管線。

該法的優(yōu)點是注入均勻連續(xù)，能夠同時預防采氣管柱、采氣管線的預防。多用于低溫集氣站流程。甲醇與天然氣水合物生成溫度降低值之間關系的半經(jīng)驗公式式中，M為抑制劑分子量，32.04；W表示抑制劑溶液的重量百分數(shù)；ΔT是水合物生成溫度降；大牛地氣田相關計算表明：當節(jié)流壓降為1MPa時，氣流溫度下降4度左右。當大氣溫度達20°以上時，污水中甲醇含量在25-30％以上時，甚至氣井及采氣管線一般不形成水合物。當大氣溫度低于20°時，污水中甲醇含量需達到40-45%以上，氣井及采氣管線一般不形成水合物。3.2.2水合物解堵的方法當采氣管柱、采氣管線、井站發(fā)生水合物堵塞，管線壓力下降，采氣量減少，嚴重時可完全堵塞管線，影響平穩(wěn)供氣，導致安全事故的發(fā)生。常用的解堵方法有1、堵塞部位注入抑制劑，2、加熱管線，3、放空降壓，4