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《长江大学》 2016年
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气田生产系统中井筒水合物系统预测与防治技术

徐昌晖  
【摘要】:目前,我国进行了大规模的页岩气勘探开发,但由于目前我国的页岩气勘探开发关键技术仍处于落后状态,已经投产的气井,大多数产气量不高,但开采初期压力大,生产过程中极易生成水合物,高压力又对地面工艺流程提出了更高的要求。这些问题都阻碍了我国天然气工业的蓬勃发展,所以需要从气田生产系统的全局出发,从井筒中就开始对水合物做好预测和防治工作,简化下游系统的工艺流程,在整个生产系统中减少水合物的危害。因此,对天然气水合物预测方法和防治措施的研究具有实际意义。本文是以某页岩气田GY生产区块生产系统中的水合物防治问题为研究对象,采用井下节流方式达到在整个生产系统中防治水合物的目的。对天然气水合物的种类、性质以及生成机理和条件进行了简要的概括,同时对水合物防治措施进行了阐述,对比了各类措施方法的优缺点,为后续的生产系统中水合物防治措施的选择明确了方向。然后对生产现场常用预测水合物的经验拟合方法和科研中从不同角度提出的水合物生成预测模型进行了说明,简要论述了每个方法模型的原理和适用情况。阐述了井下节流工艺在气田生产系统防治水合物的概念和原理,推导未节流井筒的压力温度分布模型、井下节流的温降压降模型和节流井筒的温度压力分布,确定了节流工艺的参数设计流程。简要介绍了PIPESIM软件和管流计算所需的流动相关式。然后借助PIPESIM和生产井的实际数据对流动相关式进行了拟合,优选出适合GY生产区块的Hagedorn Brown相关式。通过运用PIPESIM模拟软件,对影响水合物生成的多个敏感性因素进行分析,讨论了不同生产因素对井筒内生成水合物的影响。最后得到结论:(1)节流器直径越小,节流过程中的压降越大,井口压力越低,对应的水合物生成温度越低,越不利于生成水合物。嘴径4.0mmm到4.5mmm之间节流压降效果最明显,随着嘴径的增大,相邻嘴径之间节流压降逐渐减小;(2)当地层压力低时,井筒温度压力曲线和水合物生成曲线没有交点,说明不生成水合物。随着地层压力降低,保持产量不变的情况下,井底到井口的压力也随之降低,对应的水合物生成温度下降,低于井口温度,避免了有水合物生成;(3)产气量和地层压力不变时,不同管径井筒中压力变化不同。不同管径条件下,井底到井口的温度变化相同,但管径越大时,生产过程中的压差越大,到井口的压力越低,对应的水合物生成温度越低,不易生成水合物。所以在满足生产要求的条件下,选用较大管径,可以避免水合物生成。(4)产气量越低,井口压力越高,井口温度越低,越容易生成水合物。随着产气量增大,井口压力逐渐降低,井口温度逐渐升高。产气量变化对生产中温度压力的变化影响较小,但产气量越大,越有利于避免水合物生成。。运用PIPESIM模拟软件对实际生产的气井数据进行了分析对比。通过对未节流和节流的气井分别进行模拟,预测水合物生成的位置,优选节流工艺参数,对比下入节流器和不下入节流器时的气井生产情况,论证所设计工艺参数的有效性。模拟预测结果与现场实际生产数据之间的误差较小,说明设计是可行的。最后针对现场实际应用进行设计模拟,运用PIPESIM对气田实际生产中发生水合物冻堵问题的的现场实际井生产系统进行模拟分析,设计了井下节流工艺参数,在维持配产量的要求下,选择4.5mm嘴径的节流器下入1500m井深处来防治井筒内和井口处生成的水合物。对实际生产有指导意义。通过本文的相关设计,从气田整个生产系统的角度出发,利用井下节流工艺,可以有效防治GY生产区块气田生产系统中的水合物生成问题。
【学位授予单位】:长江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE37

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