神泉油田氣井水合物防治研究與應用

楊辛更，竇 睿

（中國石油吐哈油田吐魯番采油廠，新疆吐魯番 838200）

神泉油田氣井水合物防治研究與應用

楊辛更，竇 睿

（中國石油吐哈油田吐魯番采油廠，新疆吐魯番 838200）

神泉油田縱向上發育五個油氣藏，分別是中侏羅統三間房油藏（J2s）、下白堊統吐谷魯群組油藏（K1tg）和古新統鄯善群組油藏（Esh），其中鄯善群組油藏從上到下又分為Esh上、Esh中、Esh下三個油藏。2013年1月葡北工區共有氣井21口，工區日產氣61萬方，其中9口高壓氣井時常發生凍堵，凍堵位置主要為油嘴、連接油嘴的地面管線和匯管，氣井凍堵嚴重影響了油氣的正常生產，需要重點解決。

油田氣井；水合物；研究

1993年在神泉潛伏構造上鉆探神1井，在其侏羅系試油獲得成功，從而發現了神泉油田侏羅系油藏。1993年下半年部署三維地震，經過三維資料解釋和早期油藏描述，1994年部署了預探井神2井和兩口評價井神101、神102井，經完鉆試油，神101井失利，神102、神2井先后獲得高產油氣流，由此發現并探明了侏羅系神1、神102、神2三個含油斷塊。

1995年8月和1996年6月通過老井復查，先后在神102井、神1井白堊系發現油層，神102井的第三系底部發現油層，1995年8月和1996年6月，先后對神102井白堊系和第三系下部砂層試油獲工業油流，又發現了白堊系油藏和第三系油藏。1997年初鉆滾動探井神103、104、105、213井，其中神103井失利，發現了神104、105、110等新含油區塊。1998年鉆滾動探井神106、109井，其中神106井侏羅系試油獲得成功，神109井第三系油藏獲得成功。1999年滾動探明神109塊和神220塊。2000年上半年滾動探明神270塊和神250塊。

截止目前，神泉油田探明含油面積10.98km2，探明石油地質儲量1 032.53×104t，可采儲量為275.74×104t。

1996年完成侏羅系開發方案，1997年投入注水開發，先后經歷滾動建產、井網加密調整、穩產階段。2009年侏羅系油藏步入中高含水開發階段。2002年，編制白堊系整體動用方案。提出采用注水開發，并在神202井試注，在此基礎上不斷完善井網，至2004年底，基本形成白堊系注采井網，目前處于中含水穩產階段。神泉第三系上油藏，自1999年探明后，2006年以前僅有個別井試采，2006年整體動用，但隨著含水上升產量下降較快，目前處于高含水開發階段。

2007年，構造西區的神110井完鉆三間房組解釋油層發育，但投產獲得日產5萬方的高產氣流，日產油0.8t，2011年滾動擴邊井神171井射開24-32小層，獲得日產2萬方的氣流，日產油3.1t。2012年，神801井解釋氣層發育，射開18-22號小層，獲得日產5.6萬方的高產氣流，日產油3.4t。補孔13-14號小層，獲得日產8萬方的高產氣流。神110井、神171井、神172井、神1-54井、神801、神802以及神285井相繼獲得高產氣流，從而發現了神泉西塊和北塊三間房組氣藏。

截至2013年11月，整個神泉油田總井數227口，其中油井161口，開井129口，單井日產油1.84t，采油速度為0.88%，采出程度為16.9%，綜合含水76%。注水井66口，開井55口，日注水2 166方，累計注采比為0.8。其中三間房組氣藏有15口產氣井，生產初期日產油55t，日產氣36.8萬方，氣油比6 676方/t。目前日產氣42萬方，日產油22t。

神泉J2s向西南滾動成功新增含氣面積3.2km2，天然氣地質儲量7.6億方。部署開發井25口，建產1.65億方。

2013年1月葡北工區共有氣井21口，工區日產氣61萬方，其中9口高壓氣井時常發生凍堵，凍堵位置主要為油嘴、連接油嘴的地面管線和匯管，氣井凍堵嚴重影響了油氣的正常生產，需要重點解決。

1 主要研究內容及關鍵技術

研究內容一：水合物形成的條件

天然氣水合物是天然氣開采過程中，水和烴類氣體通過物理、化學作用結合的一種產物，類似于冰或雪，是白色結晶體。

通過文獻調查天然氣水合物形成的主要條件：

1）天然氣中有液態水存在；

2）有足夠高的壓力和足夠低的溫度，即滿足天然氣溫度低于水合物生成的溫度；

3）有輔助條件，如壓力的波動、氣體膨脹突變等。

研究內容二：神泉侏羅系氣藏水合物預測

神泉侏羅系氣藏生產井生產特征表現為初期壓力高且產量高，受油氣水分布關系影響部分井存在液態水。

圖1 神泉侏羅系部分單井連通圖

神泉氣井平均油壓為8~10MPa，通過查圖版查得神泉天然氣水合物形成的溫度為19~21℃。根據區域氣象資料神泉區域平均溫度為11.3℃，因此神泉區域冬季天然氣容易形成水合物，造成管線凍堵。

圖2 神泉J2S氣荂藏分斷塊開發特征統計

研究內容三：神泉侏羅系氣井水合物防治措施

通過現場生產跟蹤，神泉侏羅系氣井夏天不會出現凍堵現象，而冬天高壓氣井容易凍堵，因此分析認為可通過提高井口溫度可有效防治水合物形成。同時采用井下氣嘴方式可有效防治凍堵。

關鍵技術一：安裝井下氣嘴實現井下節流降壓防治水合物生成

對于氣井井口壓力較高、溫度較低的問題，氣體在井口有速度、壓力等的突變，通過安裝井下氣嘴節流，降低井筒壓力，延長氣體在井筒加溫時間，減小井口突變，以此來防止井口凍堵。

根據水合物形成溫度與井深預測曲線，分析認為神泉J2s氣井井下氣嘴深度在1 500m以下井段能抑制水合物的形成，因此對于高壓氣井采用投井下氣嘴的方式防治水合物形成。

最大直徑計算：

最小投放深度計算：

取神162井1月份數據：

qmax–標態下通過油嘴的流量和最大流量，m3/d

d–油嘴直徑，mm

p1p2—–油嘴入口和出口處的壓力MPa

rg–天然氣相對密度，

T1–在油嘴入口狀態下溫度，K

Z1–在油嘴入口狀態下天然氣壓縮系數

K–天然氣絕熱指數

Lmin–井下油嘴最小下入深度，m

Mo–地溫增率，m/℃

th–水合物形成溫度，℃

to–地面溫度，℃

Bk–臨界壓力比

關鍵技術二：采用雙翼流程交替生產解決氣井井口凍堵難題

部分井因井況原因無法投放井下氣嘴，對三口氣井井口加裝雙翼流程，根據凍堵周期確定轉換周期，按凍堵周期在管線凍堵之前轉換流程防治氣井井口凍堵。

流程切換后，停用流程內依然會有少量水合物殘留，首先對原管線進行放空，但殘留水合物較多放空不凈時需進行原油置換處理。

關鍵技術三：通過匯管加熱抑制水合物形成

天然氣進入匯管溫度為11~13℃，輸氣過程中由于能量損耗，溫度降低，特別是在寒冷的冬季容易凍堵。通過對匯管進行加熱，提高進入匯管氣體的溫度，防止匯管因低溫凍堵，同時提高液態烴回收率。

2 項目實施效果分析

1）通過使用雙翼流程，在管線凍堵前轉換流程，有效解決管線凍堵問題。

2）通過加裝井下氣嘴，對天然氣進行節流，明顯的降低了井口油壓，減小了氣體在井口的壓力波動，有效的防止了凍堵。

同時使節流后溫度較低的天然氣在井下進行了較充分加熱，有效提高了天然氣在井口的溫度。

3）通過對匯管進行加熱，有效提高了進入匯管氣體的溫度，解決了匯管凍堵問題，提高了液態烴回收率。

3 經濟效益

1）通過對3口氣井實施雙翼流程改造、對4口氣井下入井下氣嘴節流提高開井時率，日均增氣量5000方，年累計增加氣量約182.2萬方，增效198.6萬元；

2）通過對集輸流程神172閥組安裝水套爐實施集中加熱，使集輸匯管溫度由進口的12.5℃提高到出口的27.5℃，有效的防止了集輸流程凍堵，液態烴日增收2t，年累計增加液態烴約730t，增效438萬元。

累計增效：198.6+438=636.6萬元

Research and Application of Gas Well Hydrate Control in Shenquan Oilfield

Yang Xin-geng，Dou Rui

There are five oil and gas reservoirs in the Shenquan Oilfield，which are the Middle Triassic reservoirs（J2s），the Lower Cretaceous Tuogu Lu Group（K1tg）and the Paleocene Shanshan Group（Esh）Which Shanshan group reservoir from top to bottom is divided into Esh，Esh，Esh the next three reservoirs.In January 2013，the Pak North area had a total of 21 gas wells and 1，600 square meters of gas in the industrial area.Among them，nine high-pressure gas wells were often frozen and blocked.The location of the freeze-throttle was mainly the nozzle and the pipelines and pipelines connected with the nozzle.The normal production of oil and gas，need to focus on solving.

oil field gas well；hydrate；research

TE358.3

A

1003–6490（2017）05–0144–02

2017–04–28

楊辛更，（1988—），男，天津薊縣人，助理工程師，主要從事油氣田開發工作。