試油測試作業中天然氣放噴管線求產極限探討

周子奇

摘要：在試油測試過程中，天然氣放噴管線求產需要采取有效的方式，保證測試結果的準確性。為了給開發生產提供參考依據，應對天然氣放噴管線求產進行闡述，還需明確放噴管線終點壓力的計算內容，結合放噴管線局部阻力的計算以及放噴管線的受力計算來獲得相應的結果。

關鍵詞：天然氣;放噴管線;試油測試

引言：

天然氣井的產量統計需要通過在井口將產出流體進行地面測試之后導入到分離器中，在分離器中進行油氣水三相分離、計量。進行天然氣放噴管線長度等參數推算的時候，可采取從放噴管線終點壓力計算的方式，結合終點壓力來計算防噴管線的起點壓力，可獲得更加準確的結果，結合相應的參數來明確其對產氣量產生的影響，使試油測試順利進行，為油氣開發的進行提供相應的參考。

1天然氣放噴管線求產概述

天然氣井產量的計算過程中需要按照以下流程進行，首先，需要將井口產出流體進行節流，使用地面測試流程。其次，需要將分離器導入其中，并且進行油氣水三相分離及計量，在分離器使用中的是兩相分離器，額定工作壓力為1440 Psi臥式三相分離器。將天然氣分離之后，可與分離器氣路后的放噴管線之間連接起來，將其導入到燃燒池中進行燃燒。這個時候分離器的處理會對單套流程最大測試能力產生影響，同時，其他因素也會帶來一定的影響，其中包括了放噴管線的長度、走向、通徑等。一般在進行計算的時候放噴管線最大日噴放氣量需要參考輸氣管道水力計算公式，沒有參考天然氣在放噴出口的流動狀態。因此，應結合放噴管線終點壓力來進行計算，使用終點壓力進行反算，可得到放噴管線的起點壓力，保證計算得到的放噴管線內徑及長度更加合理。

2放噴管線終點壓力的計算

天然氣放噴管線流動中存在著三種工況，第一種為亞臨界工況，出口的流速小于音速，出口位置壓力大于大氣壓力。第二種為臨界工況，出口流速等于音速，出口位置的壓力為臨界壓力。第三種為超臨界工況，出口速度為音速，但出口壓力相比臨界壓力更大，出口外射流為音速流，氣流會產生膨脹。在某油田試油測試中，放噴管線使用的是鋼級N80的UN油管，將油管作為放噴管線來進行終點壓力的計算。可結合放噴管線的內徑、長度、大氣壓力以及放噴管始端壓力、末端壓力、流量來進行計算。

在進行臨界工況分析的時候，可結合臨界流速公式進行計算，通過對末端壓力、滯止溫度以及天然氣絕熱指數來計算出臨界情況下的臨界流速值，并且計算出天然氣在該情況下的放噴流量。在天然氣小于該數值的時候，表明流動為亞音速流動。當天然氣放噴流量大于該數值 的時候，出口流動工況為超臨界工況，出口位置的流速為音速。

3不考慮局部阻力的起點壓力計算

在不考慮局部阻力的情況下，開展起點壓力計算的時候，放噴管線高差會受到影響，與氣體的質量及流量之間聯系比較小。當起點及終點的高差小于100m的時候，氣體位能變化也比較小，可將其忽略不計。進行測試的時候，放噴管線連接到燃燒匙位置沿線的地形高度通常不超過100m，在計算過程中可使用平坦地區輸氣管道質量流量計算公式，使計算能夠順利完成，可為測試提供相應的參考結果。

4放噴管線局部阻力的計算

天然氣在放噴管線中的壓力降除、管長、流量及壓力等于管徑之間有著一定的聯系，也與彎頭、閥門之間存在聯系，可將等效長度法使用在彎頭以及閥門造成的壓力損失之中，在計算的時候，可使用等效長度法公式計算，結合當量長度、彎頭的等效長度以及局部摩擦壓力損失、流體水力摩阻系數、流體密度來進行計算。對于可壓縮或者不可壓縮流體條件下的閥門、三通的等效長度可使用比較測試法來測量，并且借助相應的公式來計算等效長度。結合直管測量段試驗管長度、彎頭等效長度、管道氣體壓力以及彎頭測量段壓差值來計算。結合分析可知，彎頭對放噴測試管線的起點壓力產生的影響比較小，由于產生的局部阻力比較小，當安全系數為1.15倍，分離器的最高工作壓力為9.9，防噴管線的長度為300m，使用的油管的規格為壁厚為5.51mm的規格，將其天然氣日產氣量最大值計算出來。使用壁厚為9。53mm壁厚的放噴測試管線的時候，內徑為69.9mm，使用該原理來計算出放噴管線長度為300m的時候分離器處計量最大天然氣日產氣量，相比大于第一種規格的產氣量。當使用壁厚為6.45mm的油管的時候，內徑為76mm，相同條件下分離器計量的最大天然氣日產氣量要大于以上規格。

5放噴管線的受力計算

試油測試過程中，放噴管線受摩擦力影響小，當防噴管線被水泥基墩固定的時候，需要計算軸向應力來明確管線的抗拉強度是否符合要求。管線軸向應力為溫度應力及環向應力對軸向應力影響的和，管道環向應力受到管內流體壓力而向管壁周圍產生應力。結合溫度應力的影響情況進行分析，可使用以下公式來進行軸向應力計算。其中包括了流體壓力、管內徑、壁厚、鋼材的線膨脹系數以及工作溫度、施工溫度差。

6實際應用

通過對油氣田的測試，在求產過程中，使用為單套地面測試流程，使用油管壁厚為6.45mm，通過對不同求產情況下放噴管線起點壓力的詳細計算，將其與分離器壓力之間進行比較，當誤差小于5%的時候，吻合度比較高。因此可知，放噴管線起點壓力值計算在出口天然⑦處于不同流動情況的時候更加準確，由于防噴管線起點壓力值受到了管線沿程阻力的影響，放噴管線天然氣流量大小會產生相應的影響。同時，直角彎頭產生的影響比較小。安全系數為1.15倍，分離器最高工作壓力為9.9，放噴管線長度為300m，使用的壁厚為5.51mm規格的管線的時候，可達到更好的日產氣量。

結語：

在油氣田開發中，測試過程中需要進行多環節的計算分析，包括放噴管線終點壓力的計算、不考慮局部阻力的起點壓力計算、放噴管線局部阻力的計算以及放噴管線的受力計算，為了保證計算結果的可靠性，需要對各項參數進行明確，保證使用的計算方式的準確性，使測試順利完成。

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