堵塞及預(yù)防處理

采氣作業(yè)

常見堵塞及其預(yù)防、處理方法采氣二隊(duì)技術(shù)組培訓(xùn)提綱堵塞定義及分類堵塞分類堵塞形成原因堵塞判斷堵塞預(yù)防及解堵1、堵塞定義及分類1.1、堵塞定義：廣義的氣井堵塞：是指天然氣采出過程中從地層到井口再到采輸氣管線整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中天然氣流動(dòng)受阻無法輸出的現(xiàn)象。狹義的氣井堵塞：具體指天然氣在采氣管柱、采氣管線內(nèi)無法流動(dòng)或流動(dòng)受阻的現(xiàn)象。

1.2、堵塞分類按照堵塞物類型分：積液堵塞、水合物堵塞、泡沫堵塞等按照堵塞部位分：井內(nèi)堵塞、采氣樹堵塞、采氣管線堵塞、節(jié)流閥堵塞等。積液堵塞一般發(fā)生在采氣量低、產(chǎn)液量較大，采氣管線長(zhǎng)的氣井。我隊(duì)主要的產(chǎn)水量大的氣井為山1層或山1合采的單井，如DK25井（產(chǎn)層為山1）、D1-1-107井（產(chǎn)層為山1合采）、D1-1-126井產(chǎn)層為山1層）。水合物堵塞容易發(fā)生在井口壓力高，產(chǎn)液量較小的氣井。泡沫堵塞主要發(fā)生在實(shí)施泡排作業(yè)的氣井。當(dāng)氣泡劑注入量超過井內(nèi)液體的最大起泡濃度時(shí)，形成大量的干泡沫，從而導(dǎo)致井內(nèi)油管、采氣管線發(fā)生堵塞。井內(nèi)堵塞以積液、水合物、泡沫堵塞為主，以積液、水合物最多。采氣樹堵塞一般為水合物堵塞，主要集中在采氣樹油管頭和井口節(jié)流針閥處。采氣管線堵塞主要為積液、水合物堵塞，其次為泡沫堵塞。1.3、堵塞形成原因吸附物節(jié)流次生Ⅰ、正常生產(chǎn)Ⅱ、粘附堆積Ⅲ、節(jié)流效應(yīng)Ⅳ、完全堵死Ⅰ、正常生產(chǎn)——井口流動(dòng)壓力穩(wěn)定，氣流穩(wěn)定。Ⅱ、粘附堆積——井口流壓在單位時(shí)間（1小時(shí)）的波動(dòng)幅度小于0.5MPa，氣流量有輕度不穩(wěn)，是介入防堵的最好時(shí)期。Ⅲ、節(jié)流效應(yīng)——井口流壓在單位時(shí)間（1小時(shí)）的波幅達(dá)1MPa，有突然下降或反彈，氣流量極不穩(wěn)定，防堵迫在眉睫。Ⅳ、完全堵死——井口流壓迅速下降，不能回升，無氣產(chǎn)出，須解堵。當(dāng)高粘物質(zhì)在采氣管柱內(nèi)的流動(dòng)摩擦阻力過大時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)停止流動(dòng)并粘附在管壁上形成堵塞。有時(shí)這種堵塞不能完全堵死氣流通道，然而在粘附點(diǎn)氣流通道縮小部位產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)會(huì)誘使水合物形成；或者有后續(xù)物質(zhì)補(bǔ)充而堵死氣流通道。因此，采氣管柱堵塞機(jī)理可歸納為粘附作用及其誘發(fā)的節(jié)流效應(yīng)。粘附作用是引發(fā)采氣管柱堵塞的必要條件，節(jié)流效應(yīng)往往在粘附堆積產(chǎn)生后發(fā)生，當(dāng)節(jié)流點(diǎn)溫度下降較大時(shí)就會(huì)形成結(jié)晶水合物，加重堵塞。1.3.1、積液堵塞氣井積液來源有兩種一是地層中的游離水（包括鉆井液、壓裂液、洗井液等人工液體）二是凝析油或凝析水。1.3.1.1、井底積液堵塞積液的形成當(dāng)氣體流速太低，沒有足夠能量使井筒中的液體連續(xù)流動(dòng)時(shí)，液體將與氣體呈反方向流動(dòng)并聚集與井底，氣井開始積液。當(dāng)積液來源為凝析液時(shí)，隨著氣流的上升，壓力、溫度將降低，液體滯留在井筒上部，當(dāng)氣體流量降低時(shí)，凝析液開始下落，造成積液。氣井的積液過程積液對(duì)氣井的危害井筒積液將增加對(duì)氣層的回壓，限制氣井的產(chǎn)能。積液量大，可使氣井停噴，這種情況發(fā)生在產(chǎn)氣量小，產(chǎn)水量大的氣井。如我隊(duì)的D1-1-126井。1.3.1.2、采氣管線積液堵塞采氣管線積液堵塞形成機(jī)理基本與井底積液一致，當(dāng)氣井將液體舉升出井口后，由于氣液兩相流態(tài)發(fā)生了本質(zhì)的變化，有垂直兩相變?yōu)樗絻上?，?dāng)氣流速度不足以將管線內(nèi)的液體帶到集氣站時(shí)，積液一般會(huì)在地勢(shì)相對(duì)低洼處聚集，增加對(duì)氣井井口的回壓，限制氣井的產(chǎn)氣能力，降低氣體流速，進(jìn)一步加劇井內(nèi)積液的形成，造成惡性循環(huán)，直至氣井停噴。一般我隊(duì)單井均有不同程度的產(chǎn)液，氣井生產(chǎn)初期產(chǎn)出液大部分為人工液體（主要是氣井的壓裂液、壓井液）。盒3氣井不產(chǎn)地層水，氣井產(chǎn)液主要是來自人工液體和凝析液，山1氣層產(chǎn)少量地層水。一旦氣井產(chǎn)量較低，加上氣井投產(chǎn)前壓裂液（有研究表明，壓裂液對(duì)低滲地層的影響在2-10年）返排不徹底，部分氣井管線較長(zhǎng)，就容易在氣井井底、地面集氣管線形成積液堵塞。氣井積液的表現(xiàn)產(chǎn)氣量下降；井口油壓或套壓下降；氣井產(chǎn)出液體的量減少；井底壓力或其梯度增高；氣井出現(xiàn)間噴生產(chǎn)。1.3.2、水合物堵塞水合物形成條件1)天然氣溫度等于或低于天然氣中水蒸汽的露點(diǎn)，或有液態(tài)水存在，均可形成水合物；2)在一定壓力和氣體組成下，溫度低于形成水合物的溫度；3)操作壓力高，使形成水合物的溫度上升。此外，劇烈擾動(dòng)、固體雜質(zhì)、粗糙管壁以及含有硫化氫、二氧化碳等，對(duì)水合物晶粒的形成和聚集生長(zhǎng)起促進(jìn)作用。水合物危害堵塞井筒、油咀、管線、閥門和設(shè)備，從而影響天然氣的開采、集輸和加工過程的安全運(yùn)行。

一般地，大牛地氣田氣藏井流物中都不同程度的含有凝析液、地層水、壓裂殘留液、壓井液等，并沿不光滑油管內(nèi)壁流動(dòng)，因此具備形成水合物所必需的氣體分子和液態(tài)水等條件，一旦壓力、溫度條件滿足，便會(huì)形成水合物，并粘附在管壁上形成水合物結(jié)晶層，嚴(yán)重時(shí)將堵塞整個(gè)通道。氣井水合物堵塞的表現(xiàn)與氣井積液基本一致，主要表現(xiàn)為：產(chǎn)氣量下降；井口油壓或套壓下降；氣井產(chǎn)出液體的量減少；氣井出現(xiàn)間噴生產(chǎn)。在工程實(shí)踐中，水合物的預(yù)測(cè)方法常用的有經(jīng)驗(yàn)圖解法、相平衡常數(shù)法、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)模型法、實(shí)驗(yàn)法等。這些方法和實(shí)驗(yàn)都無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)井筒非正常溫度和壓力變化而形成的水合物，如氣流通道縮小后引起的降壓、降溫（異常節(jié)流）。但計(jì)算結(jié)果具有一定的指導(dǎo)意義?，F(xiàn)場(chǎng)最常用的方法為經(jīng)驗(yàn)圖解法。天然氣水合物p-T相圖波諾馬列夫公式可以用來預(yù)測(cè)冬季或非冬季氣候條件下水合物的生成壓力﹙T＜0℃或T＞0℃﹚，由此計(jì)算的水合物生成壓力值可以用來指導(dǎo)塔巴廟區(qū)塊天然氣井的施工與生產(chǎn)。鄂北塔巴廟區(qū)塊天然氣水合物生成壓力預(yù)測(cè)表層位天然氣相對(duì)密度t=-20℃t=-10℃t=0℃t=10℃t=20℃t=30℃水合物生成壓力（MPa）太10.63450.350.520.782.588.9531.12太20.63320.360.530.792.599.0131.32山10.63660.350.520.762.558.8630.81山20.64580.320.480.712.458.5329.64盒10.6289

0.370.550.822.659.2332.06盒20.58960.580.871.293.9113.5947.23盒30.57680.711.061.574.9317.1459.55目前我隊(duì)氣井的生產(chǎn)層位主要為盒3和山1層，氣站的集氣工藝采用高壓進(jìn)站，地面管線壓力與井口壓力基本相當(dāng)，大部分氣井進(jìn)站壓力在15MPa左右，井口及管線氣流溫度一般在0-20之間，都在水合物形成范圍內(nèi)。因此，氣井、管線的水合物預(yù)防是我隊(duì)氣井生產(chǎn)的重點(diǎn)。1.3.3、泡沫堵塞目前部分氣井在進(jìn)行泡沫排水采氣，一些氣井壓力低、產(chǎn)量小，若加藥量過大，當(dāng)積液氣泡后，可形成采氣管柱及采氣管線泡沫堵塞。2、堵塞判斷一般情況下，堵塞發(fā)生是一個(gè)漸進(jìn)的過程，是一個(gè)量變到質(zhì)變的過程，氣井堵前征兆一般都要經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間，短則數(shù)小時(shí)，長(zhǎng)則達(dá)數(shù)十天。氣井生產(chǎn)是否正?；蚴欠駥l(fā)生堵塞，從地面各項(xiàng)參數(shù)變化能夠判斷出。分析氣井各項(xiàng)地面參數(shù)變化，從各級(jí)壓力、溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)值、氣流聲音、氣體流量等變化情況，可區(qū)別出是地面堵還是井內(nèi)堵；分析油壓變化趨勢(shì)、油套壓差值變化、氣體流量，再結(jié)合氣井生產(chǎn)史等，可基本區(qū)分是節(jié)流還是井內(nèi)積液。（1）采氣管柱堵塞，當(dāng)井內(nèi)采氣管柱堵塞時(shí)，油套壓差別不斷增大，氣產(chǎn)量逐漸減小。此類堵塞的判斷要避免與井內(nèi)出液引起的壓差相混淆。這可以從油壓、產(chǎn)氣量來判斷，當(dāng)井內(nèi)節(jié)流堵塞時(shí)油壓、產(chǎn)氣量會(huì)很快下降，而井內(nèi)出液產(chǎn)氣量變化不大，且壓力降低較慢。（2）井口附近采氣管線堵塞，若井口附近采氣管線堵塞，油套壓顯示正常，進(jìn)站壓力迅速下降，當(dāng)關(guān)閉站內(nèi)針閥進(jìn)站壓力升高較慢或不升高。當(dāng)關(guān)閉采氣樹總閘，從井口采氣樹放空時(shí)，油壓表會(huì)在幾分鐘內(nèi)回零。（注意：油套同采的油壓表裝在采氣樹針閥后邊，油套壓差別大也可能是井口采氣樹段堵塞。）（3）采氣管線中部堵塞，這種堵塞也會(huì)造成進(jìn)站壓力比油壓小的多的現(xiàn)象，但此類堵塞從井口或站內(nèi)放空都需要較長(zhǎng)時(shí)間。（4）站內(nèi)附近采氣管線堵塞，此類堵塞也產(chǎn)生進(jìn)站壓力比油壓小的多的現(xiàn)象，但當(dāng)從站內(nèi)放空時(shí)會(huì)很快使進(jìn)站壓力降至零。當(dāng)堵塞不太嚴(yán)重時(shí)，一旦關(guān)閉站內(nèi)節(jié)流針閥，壓力迅速上升。3、堵塞預(yù)防及解堵3.1、積液堵塞積液堵塞一般采氣的解堵方法主要是提高氣體流速、管線反吹。3.1.1提高流速防（解）堵

提高氣體流速有提產(chǎn)和放空兩種操作方式，多數(shù)氣井都進(jìn)行了嘗試，防堵有較大成效。現(xiàn)場(chǎng)防堵、解堵時(shí)，難點(diǎn)在于對(duì)氣體流速大小的掌握存在問題，若壓差太小、流速不夠，沖蝕及攜帶能力有限，則不能將積液等帶出；若流速過大，由于節(jié)流效應(yīng)使其他物質(zhì)又可能快速堆積，加重氣井堵塞癥狀，嚴(yán)重時(shí)可能將井內(nèi)壓裂砂大量攜至地面，破壞井口、地面采氣流程。3.1.2、反吹解堵反吹就是利用集氣站氣體反向流動(dòng)至井口測(cè)試閥門的一種解堵方法。反吹就是改變氣體流向，使積液反方向受力，帶出積液。此方法主要對(duì)提產(chǎn)帶液或放空易出砂的氣井解除采氣管線的積液。3.2、水合物堵塞天然氣中含水量是生成水合物的內(nèi)在因素，因此，脫除天然氣中的水分是杜絕水合物的根本途徑。3.2.1水合物預(yù)防的方法3.2.1.1

天然氣脫水天然氣中含有凝析水，是天然氣水合物形成的內(nèi)因。除去天然氣中的水分是防止天然氣水合物生成的根本途徑，目前礦場(chǎng)應(yīng)用有以下幾種方法：（1）固體吸附劑吸附法常用的固體吸購(gòu)劑主要有硅膠和各種分子篩。（2）液體吸收法天然氣脫水常用的液體吸收劑有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等。如果要求脫水后氣體露點(diǎn)降到-20到-40℃時(shí)，選用三甘醇脫水為好，使用乙二醇和二甘醇時(shí)損失較大，而三甘醇以其較大的露點(diǎn)降低，技術(shù)上的可靠性和經(jīng)濟(jì)上的合理性而在天然氣脫水中得到普遍使用。3.2.1.2天然氣加熱如果節(jié)流壓降不變，提高節(jié)流前天然氣溫度，也就等于提高了節(jié)流后的天然氣溫度。如果將節(jié)流后的天然氣溫度提高到高于水合物形成溫度，預(yù)防節(jié)流后形成水合物的目的就可達(dá)到。目前我隊(duì)集氣站氣井來氣在節(jié)流前進(jìn)行加熱，目的就是為了避免氣體在節(jié)流后溫度不至于降的太低，預(yù)防水合物的形成。3.2.1.3注入抑制劑加入水合物抑制劑，水分子之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系被破壞，從而可降低水合物界面上水蒸汽壓力和水合物生成溫度。常用抑制劑有甲醇、乙二醇、二甘醇、氯化鈣等。目前我隊(duì)氣井采用甲醇作為水合物抑制劑，采用泵注法注入套管或采氣管線。

該法的優(yōu)點(diǎn)是注入均勻連續(xù)，能夠同時(shí)預(yù)防采氣管柱、采氣管線的預(yù)防。多用于低溫集氣站流程。甲醇與天然氣水合物生成溫度降低值之間關(guān)系的半經(jīng)驗(yàn)公式式中，M為抑制劑分子量，32.04；W表示抑制劑溶液的重量百分?jǐn)?shù)；ΔT是水合物生成溫度降；大牛地氣田相關(guān)計(jì)算表明：當(dāng)節(jié)流壓降為1MPa時(shí)，氣流溫度下降4度左右。當(dāng)大氣溫度達(dá)20°以上時(shí)，污水中甲醇含量在25-30％以上時(shí)，甚至氣井及采氣管線一般不形成水合物。當(dāng)大氣溫度低于20°時(shí)，污水中甲醇含量需達(dá)到40-45%以上，氣井及采氣管線一般不形成水合物。3.2.2水合物解堵的方法當(dāng)采氣管柱、采氣管線、井站發(fā)生水合物堵塞，管線壓力下降，采氣量減少，嚴(yán)重時(shí)可完全堵塞管線，影響平穩(wěn)供氣，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。常用的解堵方法有1、堵塞部位注入抑制劑，2、加熱管線，3、放空降壓，4