長慶氣田預防水合物甲醇用量預測方法研究

齊寶軍，魏克穎，馬 瑾，曹彩云，馮海強

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古烏審旗 017300）

長慶氣田預防水合物甲醇用量預測方法研究

齊寶軍，魏克穎，馬 瑾，曹彩云，馮海強

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古烏審旗 017300）

長慶氣田采用的是多井高壓集氣、集氣站節流降壓脫水技術，井口及采氣管線內的天然氣壓力高，易于形成水合物。為防止水合物堵塞油管及采氣管線，采用集氣站集中注甲醇工藝。筆者經過詳細分析靖邊氣田氣井運行壓力、溫度、產氣量和產水量變化與注醇量的關系，建立公式矯正了原包含Hammerschmidt公式的一套預測方法的不足。經過現場驗證，表明應用修正公式有效地降低了甲醇消耗量。

氣田；高壓氣井；水合物預防；甲醇消耗

根據以往前人的相關經驗，以及長慶靖邊氣田和烏審氣田冬季氣溫環境特點，選擇當前世界上通用水合物抑制劑——甲醇消耗的計算方法，一方面對氣井在不同溫度、壓力、氣量、水量情況進行估算，另一方面，對氣田氣井單井用醇量與計算量進行比對。

1 包括Hammerschmidt公式的單井甲醇用量預測方法的公式簡介

1.1 利用Hammerschmidt公式計算液相中必須具有的抑制劑濃度X（質量百分度）

其中：X—抑制劑最低富液濃度（質量百分數）；Δt—定壓力下水合物形成最高溫度與管道運行最低氣流溫度之差，℃；可以通過查圖1后計算獲得；1297、32.04分別是抑制劑常數和甲醇相對分子質量。

1.2 確定甲醇用量

氣相中所需甲醇量：

其中：Gg—氣相中甲醇量，mg/m3；C—注入甲醇的濃度，質量百分比；α—甲醇在每立方米天然氣（標況下）中的克數與在水中質量濃度的比值，查圖2確定。

1.3 液相中所需甲醇用量：

其中：Gs—液相中所需甲醇的量，mg/m3；X、C 同上；Wf—氣井日產水和日產氣的比值，mg/m3。

根據（1）、（2）、（3）式確定日需用甲醇量。

其中：Gm—日注醇總量，kg/d；Q—日產氣量，m3。

圖1 天然氣水合物生成P-T關系曲線

2 對該套預測方法的分析研究

2.1 運用預測方法計算單井用醇量與實際用醇量進行比較

運用該氣田帶有普遍生產狀況的氣井的生產運行數據，對該方法的計算結果與實際甲醇用量進行規律統計對照（見表1）。從統計結果可以看出，預測計算量較實際用量有較大的出入，尤其預測結果隨著氣井產水量的增加而迅速擴大，但現場實際上在氣井日產水量10 m3/d時，即使在冬季寒冷天氣也基本可以不注醇。

圖2 α 數值曲線

表1 理論注醇量與實際注醇量

2.2 預測方法中不足的分析

顯然，該預測方法無法在靖邊氣田和烏審旗氣田較好的使用。為了具體查找出該預測方法中存在的不足，筆者統計了全廠生產氣井運行壓力、日產氣量、日產水量在大范圍變化上對用醇量的影響（見圖3）。

對照兩組曲線發現，在用醇量與氣井運行壓力、氣流最低溫度、產氣量的變化趨勢上，預測方法所呈現的規律與實際用醇規律基本一致。但在用醇量與產水量的關系上，存在明顯的差異：表現在實際用醇量隨著產水量的增加而先增加后減少，而預測方法顯示的趨勢則隨著產水量的增加而迅速擴大。分析原因在于公式（3）存在不足—其未能考慮氣井產水礦化度變化對甲醇用量的影響，該公式中沒有相關礦化度方面的控制參數。

圖3 利用實際統計和預測方法測算所得到的對比曲線（虛線左側為根據生產氣井統計結果、右側為用該方法作出的曲線）

3 對原預測方法的修正完善

根據全廠氣井實際運行狀況，統計了大量氣井在運行壓力、氣流最低溫度、產氣量、產水量與用醇量的關系，最終在原方法的基礎上，找出合理的計算公式來修正其不足：

（1）對用醇與產水量的計算關系，采用以下公式調整輸出：

（2）在氣流溫度低于5℃，產氣低于3萬立方米/天時，采用下式調整公式（5）的輸出：

運用以上一套運算方法調整了原預測方法的不足后，使整套運算方法的運算規律與長慶氣田用醇規律達到基本一致（見表2）。

表2 原方法修正前、后計算結果與實際用量的對照

4 修正后預測方法在全廠的使用效果

將整理后的方法編制出對應的計算機軟件，冬季將計算結果應用于各作業區，指導單井甲醇用量。經過現場應用，單井甲醇注入量得到了合理有效控制。單井甲醇消耗對比（見圖3）。

圖3 單井甲醇消耗對比曲線

5 結論

（1）本課題對原預防水合物生成中甲醇用量預測方法進行了修正，彌補了原方法對產水量大時預測甲醇用量的不足。

（2）本方法投入現場使用后，較合理的控制了單井甲醇消耗，同時有效降低了甲醇消耗總量，節約了生產成本。

[1] 李士倫，等.天然氣工程[M] .北京：石油工業出版社，2000.

[2] 林存瑛.天然氣礦場集輸[M] .北京：石油工業出版社，1997.

[3] 西南石油學院.計算方法[M] .成都：西南石油學院，1997.

The calculating methods study of methanoluse level for precenting gas hydrate in changqing gas field

QI Baojun，WEI Keying，MA Jin，CAO Caiyun，FENG Haiqiang
（Gas Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Wushenqi Neimenggu 017300，China）

Changqing gas field use the technology of multi-well gathering gas、throttling-dehydrating in GGS.Because the pressure is high in X-tree and flow-line,the hydyate appears in the X-tree and flow-line easily.To prevent the hydrate in tubing and flow-line,the technology of central infusing methanol in GGS was adopt.The author analyses the relationship among methanol use level,pressure,temperature,gas production rate and water production rate,rectifies the shortage of Hammerschmidt formula.Through checking in field application,the result appears that the modifier formula is effectual.

gas field；high pressure gas well；hydrate preventing；methanol consumption level

TE832

A

1673-5285（2012）04-0091-04

2012－02-03

2012－03-11

齊寶軍，男（1974-），油氣田開發工程師，1999年以來一直從事天然氣開采、處理工作，郵箱：qibaojun609@163.com。