致密氣田地面集輸工藝優化與井下節流工藝方案標準化設計

蔣茂琴，楊恢旻，馮兆陽，李瑞嘉，趙建國

（1.中石油西南油氣田分公司川中油氣礦，四川遂寧 629000；2.四川通通數智科技有限公司，四川成都 610000）

金秋區塊致密氣單井傳統地面集輸工藝主要采用井口截斷、加熱、節流、安全泄放、計量、除砂、清管、出站截斷流程，包含的主要設備有井安閥、水套爐、感應電加熱毯、節流閥、放空分液罐、火炬、安全閥、節流截止放空閥、分離器、高孔流量計、除砂撬、清管閥、氣動切斷閥等。由于工藝復雜，涉及設備種類數量多，導致單井投資成本高。另外傳統工藝需要采用地面加熱（水套爐、感應電加熱毯），加熱設備屬于高能耗設備，導致單井運行成本高。

井下節流工藝，是將井下油嘴及其配套工具通過繩索作業方式座放在油管中設計位置，氣井生產時，天然氣經過井下油嘴節流后，壓力、溫度降低，而降溫降壓后的天然氣又會在井筒中充分吸收地熱，使其溫度重新升高，破壞水合物生成條件，解決節流產生的溫度驟降問題[1-2]，井下節流工藝被認為是一種可行的、安全的、節能的致密氣田的地面工藝[4-6]。近年來，越來越多關于井下節流器設備本身，和其應用的報道[7]。隨著技術應用不斷的成熟，迫切需要一套適用于致密氣井下節流氣井適用的配套工藝方案，以方便后續新井的設計和建設。

1 致密氣井下節流氣井試驗

2022年-2023年冬季保供期，金秋區塊致密氣單井臨時流程，由于無加熱裝置，導致了多次冰堵停產。以JQ511/510平臺1月的停產情況為例，如表1所示，平臺關井時長總計達到153 h，影響產量合計505萬方。

表1 金淺511/510平臺1月停產情況統計

如表1所示，針對以上氣井，安裝井下節流器（無加熱裝置）后未再發生冰堵。截至2023年8月，合計開展25口井井下節流器工藝試驗，均有效避免井口冬季發生水合物堵塞，達到了井下節流現場試驗的預期效果，驗證了井下節流工藝在充分利用地熱防治水合物、優化地面集輸系統等方面提質增效效果良好。

2 井下節流器井的地面集輸工藝優化

金秋區塊致密氣單井開發方案設計地面集輸流程均采用井口截斷、加熱、節流、安全泄放、計量、除砂、清管、出站截斷的工藝流程。根據加熱模塊使用的方式不同，傳統地面混輸工藝模式分為系列一（水套爐加熱）和系列二（電感應加熱）。傳統工藝流程復雜，涉及設備多，相應的建設成本高、運維工作量大。

鑒于井下節流器的推廣及應用效果，有必要對配套地面集輸工藝進行優化簡化，探索適用于致密氣新建井下節流氣井配套地面集輸工藝設計方案。由于QL224平臺內所有的單井都下有井下節流器，且下游有具備放空條件的集氣站以及用于氣質處理的脫水脫烴裝置，故選取該平臺開展井下節流地面配套工藝優化試驗。優化時主要考慮了5個方面的簡化，如圖1所示。

圖1 傳統地面集輸工藝模式

2.1 取消地面加熱節流流程

金秋氣田致密氣地面集輸系統遠端管網壓力在5 MPa左右，根據天然氣水合物生成曲線，出站氣流溫度高于15 ℃就不會形成水合物。同時結合生產管理要求，無大量出砂、產液，井口油壓高于8 MPa，定產低于15萬方，無動態監測計劃，無靈活調產需求即可采用井下節流。井下節流現場試驗效果已驗證不會形成水合物，在滿足生產管理要求的前提下可取消地面加熱節流流程。

2.2 采用兩相流量計工藝替代分離計量工藝

經致密氣生產現場使用驗證，選擇通過流量檢測中心認證的兩相流程計，氣相計量偏差控制在5%以內、液相計量滿足生產動態判斷需求即可采用兩相流量計工藝替代分離計量工藝。

2.3 采用籃式過濾器工藝替代除砂器工藝

井下節流器上裝有防砂罩具有一定防砂效果，現場臨時排采也已證實井口出砂量較少，達到了《致密氣排采除砂器生產運行管理指導意見》中微量出砂標準，可選擇帶壓差變送器的籃式過濾器替代傳統除砂器。

2.4 依托下游集氣站放空，取消平臺放空系統

由于站內生產主工藝流程僅有管線連接，同時下游站場具備放空條件，經評估取消了分離器、除砂器等壓力容器、平臺放空系統，增加手動泄壓管，供檢修緊急泄壓。

2.5 采用井安閥+智控閥兩級截斷工藝替代放空與出站聯鎖切斷工藝

超壓泄放與聯鎖切斷同屬安全受控運行措施，井口兩級截斷較常規井口多出來的智控閥用于確保切斷井口氣源，站內工藝流程優化簡化后僅保留了工藝管線，流程故障、泄漏等風險大幅降低，在切斷氣源并保障下游暢通的情況下，站內超壓風險大幅降低，經設計評估可采用井安閥+智控閥兩級截斷工藝替代放空與出站聯鎖切斷工藝。

3 致密氣井下節流配套地面集輸標準化工藝方案

按照以上五方面的地面工藝優化，形成了“井下節流→井口兩級截斷→計量（手動放散）→過濾→清管→出站”模式的致密氣井下節流配套地面集輸工藝方案，如圖2所示。主要設備從優化前的13件減少至優化后的5件，即井安閥、智控閥、兩相流量計、籃式過濾器、清管閥。

圖2 井下節流配套地面集輸工藝方案

如表2所示為井下節流地面集輸工藝標準化設計與傳統地面工藝建設成本對照表，兩套傳統地面工藝的建設成本分別為929萬和747萬，而按照井下節流配套地面集輸工藝方案，投建成本為450萬。地面集輸建設可節約投資250～400萬元左右，投資費用降低30%以上。

表2 井下節流地面集輸工藝標準化設計與傳統地面工藝建設成本對照表（萬元）

4 結語

本文針對致密氣“QL224平臺”全體氣井，通過引入井下節流器，簡化地面集輸的工藝流程，形成了一套井下節流配套地面集輸標準化工藝方案。按照該標準化工藝方案的設計，工藝流程大大簡化，設備的種類和數量銳減，大幅降低投建成本，驗證了該標準化工藝方案的有效性。同時該井下節流配套地面集輸標準化工藝方案在現場試驗驗證后可在致密氣井下節流氣井類似工程條件下大力推廣應用。