惠州油田气举采油过程中天然气冰堵产生原因分析及解决措施探讨

2012-01-15王效东陆姚华

天然气勘探与开发 2012年4期

王效东陆姚华

(中海油烟台港石化仓储有限公司)

0 引言

气举采油技术是通过向油管内注入高压气体，降低油管内流体密度，以降低井筒压力损失，使油气继续流出并举升至地面。气举采油具有举升能力强、适应范围广、油井故障率低等特点，在国内外广泛应用。

在海上平台的采油过程中，气举工艺也多被使用。中海油深圳分公司惠州油田(CACT作业者集团)是国内第一家海洋对外合作采油机构，也是国内较早采用气举采油的生产单位之一。在惠州油田的几十口油井当中，高峰时期，气举井占了半数以上。然而，从第一口气举井投入开始，天然气水合物就时有产生，不断给气举采油带来麻烦，甚至造成过巨额的经济损失。

1 天然气水合物的特征及其历史

天然气水合物是天然气和水在一定的温度、压力条件下相互作用所形成的貌似冰状可以燃烧的固体，俗称可燃冰。在早期天然气交易时期，其生产和运输都是在压力相对较低的情况下进行的，因此，从未出现过水合物。随着天然气工业的发展，天然气的生产、处理和分输变为高压运行，在高压下除了温度高而不能结冰外，人们发现管道和处理设备出现了被冰堵的情况，直到二十世纪三十年代，名叫 Hammercchmidt 的人才证明了所谓的冰实际是天然气水合物[1,2]。

2 天然气水合物的形成条件

一般情况下，水合物形成有三个基本条件[3,4]：

(1)低温：温度足够低，在0℃以上可以生成。高于20℃时高压也不会生成。

(2)高压：压力要足够大。0℃时，3MPa以上就可能生成。

(3)液态水：要有游离态水存在。

3 惠州油田气举采油中水合物的形成

在惠州油田的气举采油过程当中，很容易具备天然气水合物的形成条件。目前中海油惠州油田HZ26平台上的气举井的生产参数见表1。

表1 惠州油田HZ26平台气举井生产参数

天然气经压缩、脱水后，干燥的压缩气体(9MPa)经气举管线注入到气举井底进行采油。在此过程中，压缩后的天然气要面临输送过程中的降温以及控制阀开启时的节流降压等过程，如果生产参数控制不当，就可能造成冰堵事故。

惠州油田多年的经验表明，以下三种情况下容易导致冰堵的产生：

(1)注气压力为10MPa时，注入温度在20℃及其以下；

(2)注气压力为9MPa时，注入温度在10℃及其以下；

(3)井底节流阀开启过快，压力变化超过0.35MPa /min。

4 天然气水合物的防治措施

为了防止天然气水合物的形成，尽可能地减少气举采油过程中的损失，必须解决冰堵的难题。通过多年的采油实践经验，结合天燃气水合物的形成机理，逐渐摸索出了以下两种方法来抑制水合物的形成。

4.1 脱水

从气体中分离水分(被称为脱水)是首选，没有水分就不可能形成水合物，这也是生产过程中采用的主要方法。在惠州油田，采用三甘醇脱水，而且使三甘醇能够重生循环利用。通过脱水处理，可以很好地预防冰堵现象。脱水及再生流程如图1。

图1 惠州油田气举气脱水及再生流程

从生产分离器分离出来的气举气进入到吸收塔，经三甘醇脱水后再次被注入到气举井内完成气举循环。富含水分的三甘醇依次经过过滤器除杂、闪蒸罐除气、重沸罐除水等流程，最终被再生为含水极低的三甘醇。

4.2 抑制剂

另外一种重要方法是利用化学制剂来抑制水合物的形成。在HZ26平台，在注气管线中连续注入甲醇来防止水合物的形成。当注气量是5800mscf/d(千立方英尺/天)时，注入甲醇34gpd(加仑/天)，一旦停止注入甲醇，气举井将出现异常。如2010年7月13日晚上22点，生产中控操作人员发现某气举井监控系统显示的生产参数出现异常(图2)：注气压力快速升高，很快压力高报警；井底压力快速降低，很快压力低报警；油井采出液迅速降低，产液量接近零。

检查发现因甲醇泵停止往气举气中注入甲醇，导致井底冰堵，迅速恢复甲醇泵工作，并调节注气量，3个小时后，井底压力逐渐升高，然后慢慢加大注气量至正常值，气井恢复正常生产。

加大甲醇的注入量后，气井在2010年7月14日凌晨1点，井底压力逐渐升高，表明井底气举管线中的“冰”逐渐开始溶化，然后慢慢加大注气量至正常值，最后生产恢复正常(图3)。