气井甲醇注入优化

第28卷第4期石油化工应用Vol.28 No.42009年7月.PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONJuly. 2009气井甲醇注人优化周玉荣,陈兵,马国华,许晓伟,田喜军.(中国石油长庆油田公司第二采气厂,陕西榆林719000)摘要:目前榆林气田南区及子洲-米脂气田天然气开采 主要采用多井高压集气、集中注醇、加热节流、轮换计量、浅度分离、集中净化等工艺流程。在甲醇的使用过程中又存在两方面问题,一方面,只有在集输管线中注入足量的甲醇,才可降低天然气水合温度,使其比天然气可能冷却到的温度还低(如果管线中还有液烃存在,甲醇也必须加到使其在烃液相中达到饱和的程度),破坏水合物的形成条件,抑制水合物的形成;另一方面,由于甲醇在气田生产中大量使用,过量注入又会造成较大的经济损失,因此,只有合理的注醇量,才能有效的抑制水合物的形成,又能节约生产成本。通过工艺参数优化、开展高矿化度气井降低注醇量试验、井下节流等工.艺措施优化气井甲醇注入量,取得了显著的经济效益。关键词:高矿化度气井气井;注入甲醇;实验中團分类号:TE375文献标识码:A 文章编 号:1673- 5285(2009 )04 -0059. -051注醇现状分析100 m/d、150 m2/d, 要求产品甲醇含量≥95 % ,塔底水甲醇含量≤0.1 %。1.1 注醇系统运行现状子洲-米脂气田建集气站13座,建井103口,建产截止2008年底，榆林南区建集气站12座，建井能6.0x10* m/a,单井配产1.84x104 m'/d,注醇系统主172口,建产能20.1x108 m/a,单井配产3.9x10* m'/d，要 是利用站内注醇泵向单井井口注醇，必要时可向集注醇系统主要是利用站内注醇泵向单井井口及进站注输支干线注入甲醇, 建立甲醇回收装置1套,处理量为人甲醇,建立甲醇回收处理装置2套,处理量分别为150 m'/d。甲醇注人与回收生产流程见图1.图2。井口注醇甲醇集气站↑站内注醇购买甲醇甲醇回收围1榆林南区甲醇注入与回收生产流程示意图污水外输管线围2子洲-米脂气田 甲醇注入与回收生产流程示意围收稿日期:2009 -05-01作者简介:周五荣,女(1975-),工程师,1999年毕业于大庆石油学院化学工程专业,主要从事气田工艺技术管理及研究工作。60石油化工应用2009 年第28卷1.2气田甲醇消耗分析◆川特展线科(计障量00加入甲醇预防水合物生成的效果主要取决于甲醇50、-13.811%+ 255.84的加入位置以及甲醇在管线中同气液流的均匀接触。甲醇应在可能生成水化物的位置之前加入，具体应根8据输气管线中的温度、压力分布进行确定。在气体被水饱和的条件下，水合物可能在温度低于水合物生成温20度的任何一点生成并聚集。團4不同温度下甲醇注入量变化曲线为有效地防止地面输气管线中水合物的生成,甲2.1.3 不同产气量甲醇注入量敏感性分析 计算天然醇最好连续加人到可能生成水合物的地方。甲醇的注气在开采过 程中,压力和温度不变,产气量逐渐增加，人方式可以采用自流或泵送。自流方式设备比较简单，甲醇注人量变化趋势如图5所示，气井甲醇注人量随但不能保证甲醇连续注人,不能控制和调节注入量。计气量增大线性增加，但增加幅度不大，从图上可以看量泵不仅可以克服以上缺点,且甲醇通过喷嘴喷人,直出, 气井产气量为1x10* m'd,理论注醇量为107 L产接喷射到管壁上。由于甲醇具有良好的分散性,因此甲气量增 加至20x10* m'/d时,理论甲醇注人量为112 L,醇在压力下通过喷嘴以分散状态加人时，与气体有较只增加了 5 L。当然在气量增加的同时,气井产水量也大的接触面,可保证气相和水溶液被抑制剂饱和,可以逐渐增加,但对于榆林及子洲-米脂气田,气田产凝析获得较好的效果。对注人的甲醇,大部分存在于析出的水,高产井 与低产井的产水量没有大的区别,因此气井水相中,只有少部分存在于天然气中,-般只需回收水产水的影响较小。相中含有的甲醇。,注脖量线性(件鹏量)113122气井甲醇注入优化11110109.yu0.2658x+106.792.1.气井甲醇注入量敏感性分析10807以榆YY-10井为例，该井无阻流量15.0340x10*106m'd,配产1.0x10* m'/d,日均产水量0.463 m',目前油套压为11.6~11.8 MPa,平均进站温度为11 C。.围5不同产气量甲醇注入量变化曲线2.1.1不同压力下甲醇注入量敏感性分析 根据理2.2 优化工艺运行参数论计算公式,计算榆YY-10井不同压力条件下甲醇2.2.1 优化原则 根据输气管道周围土壤温度， 保证注人量(气量、产水量、进站温度不变)如图3所示。在管输过程中天然气处于欠饱 和状态，即不会有凝析可见,随着压力的增加,气井甲醇注入量逐渐增大，水析出(可能 会有少量凝析油析出),实现无凝液输送。但不是线性增加的关系，根据曲线可拟合出对数关2.2.2 参数优化通过大量的现场试验 及清管考察，系式。在保证集输管道无凝液输送的前提下，对榆林南区及子洲-米脂气田地面工艺运行参数进行了优化、调整,●非醇景一曦(注酵量)结果见表1.表2。180工98.228L()- 139.41| 14表l榆林南区集气站优化后运行参数表10名称1-3月4-6月7~9月10~12月节流后控制节流后温度≥-18 ;15温度C外辅困3不同压力下甲醇注入量变化曲线4.0-6.2压力MPa2.1.2不同进站温度下甲醇注入量敏感性分析 不同外输-5--20-33-80~进站温度下气井甲醇注人量变化趋势如图4所示(气温度心C .量、产水量、井口油压不变)可知,进站温度越高,气井甲醇注入量单井甲醇注入量作业区根据夏季和冬季甲醇注人量越低,二者之间的变化呈线性趋势。实际情况摸索、调整。.第4期周玉荣等气井甲醇注 人优化51表2子洲- 米脂气田集气站优化后运行参数表表3试验气井基础数据配产日均产液矿化度名称1~3月4-6月7-9月10~12月.井号1( 10^m)/m’/(mg/L)节流后榆YY-5.0.500.72186 394.00节流后温度≥-18C温度C榆XXX1.001.44174 428.00外输4.0-6.0压力/MPa榆YY-012.000.7047 560.00-5-00-55~10应用到现实生产中的实例，就是根据米脂气田米1站各井产水矿化度普遍较高的特点,2008年降低了甲醇外输注醇4.0 I/10m',注醇量不足泵排量10 %的集气站，甲醇注入量，夏季站内单井不注醇，冬季注醇量较按注醇泵排量的10 %控制,单井甲醇注入量作业区根据2007年明显减少。注入量夏季和冬季实际情况摸索、调整。L10'm'+ 2007年甘2008年2.3高矿 化度气井降低甲醇注入量试验| so2.3.1理论基础根据理论模型, 甲烷气体在不同盐40度孔隙水中要比纯水体系中形成天然气水合物要求300更高的压力或更低的温度条件(图6)。计算结果显20010示，甲烷在含0.01 mol NaCl/mol H2O (31.42 %owt9月1日 .10月1日10月31日11月130日12月30日NaCl) .0.02 mol NaCl/molH20(60.92 %owt NaCl)孔 隙水中在某--压力条件下形成天然气水合物所需的温围7米1集气站注醇量 2008年与2007年同期对比度条件平均要比其在纯水体系中低1.51 C、2.95 C。总体看来，高矿化度气井降醇试验取得了- -定的效果，为气井生产后期出地层水后甲醇注人量积累了276282_ T/K288 294_300宝贵经验。2.4井下节流降低甲醇注入量截止2008年底,全厂共投放井下节流器54口井,其1000中榆林气田南区43口,子洲-米脂气田11口。天然气水合物是否形成主要取决于天然气组分、压力和温度,在天然会2000气组分- -定的条件下,系统的压力越高,形成水合物的初始温度越高,两者成正比,采用井下节流后,由于大幅度降3000低节流器下游系统的压力,从而使水合物形成的初始温度二-HA降低,改善了水合物形成条件,降低了中醇的注人量。- 0.01moLNcCIH.O0.020moLNaCLMHL.O总结榆林气田南区投放井下节流器气井，投放前40000后同期(1年)对比,注人甲醇最小减少量7.08 L10m23 ,围6甲炕在不同盐度水中形成水合物条件对比最多225.555 LI0'*m2 ,单井平均减少甲醇注入量120.76L10*m',达到了节能降耗的目的。2.3.2 降醇试验榆20站榆YY-5井,自3月3日开 2.5 甲醇加注方式优化始降低甲醇试验，自4月1日停止注醇，目前生产平针对甲醇加注方式不合理，根据单井生产情况及稳,未发生井堵。在此基础上,4月25日,在榆15站榆季节特点制定 合理的注醇方式。XXX井、榆YY-01井继续进行降低注醇试验,榆XXX1投放井下节流器且节流效果明显的气井,注醇方井效果较好,自4月30日停止注醇以来生产平稳,未式优选地面管线注醇, 且根据生产情况逐步降低注醇量;发生井堵;榆YY-01井压力波动大,需要站内注醇。榆2夏季,井口温度低于10 C的气井采用油管注11集气站榆YY- -4井2006年以来- -直作为水体观察 醇,其余井均采用地面管线注醇;井,自2008年7月19日开井生产后,基本不注醇。3冬季,配产Q≥3x10* m3的气井优选油管注醇,62石油化工应用2009 年.第28卷井口温度低于15 C的气井优选油管注醇,随着气温的塞密封填料的使用寿命大大延长，减少了泵的维修频降低管线运行温度下降时,适时进行站内注醇辅助,防次, 提高了甲醇的利用率。从现场的使用情况看,隔膜止站内管线堵塞;泵的应用达到了预期的目的。4夏季,进站温度高于20 C的气井,井口及站内根据榆林气田南区注醇设备的改造应用效果,均不注醇,密切关注气井压力变化情况，压力波动,可2008 年底，对子洲- -米脂气田各集气站注醇泵进行改少量注醇;造,至此,榆林南区及子洲-米脂气田注醇泵全部为高5站边井夏季生产不注醇，冬季生产优选站内注压液压隔 膜式计量泵,降低了甲醇的泄露消耗。醇,根据具体情况适时进行井口注醇辅助。注醇方式及时调整，为气井的正常生产提供了有3效 果评价力保障,堵井频次明显降低,有效的节约了甲醇消耗。2.6注醇设备 改造优化3.1注醇量降低榆林气田南区集气站注醇泵2007年以前均为传通过工艺参数优化、开展高矿化度气井降低注醇统的老式柱塞泵，由于泄露严重,上量不稳定,维修频量试验 .井下节流等工艺措施,大大降低了万m2' 气甲次太高,已不能满足生产的需要,为了提高甲醇的利用醇消耗量, 节能降耗效果明显。率,减少注醇泵的维修频次,至2007年底,本厂对123.2 经济效益座集气站的柱塞式泵进行了改造,改造后的注醇泵是2008年相比2007年,榆林南区少注入甲醇3441 m',是杭州大潮泵厂生产的JM系列高压液压隔膜式计量表4为2007年与2008年甲醇用量及回收明细表。泵,该泵可在零泄露工况下输送甲醇,泵上量稳定,同20 C时甲醇的密度为791.3 kg/m',外购甲醇的价时该泵采用内循环压力平衡系统及特殊结构，采用了格为1 159元/吨。每年因节约新鲜甲醇而节约的成本浸人式润滑原理和优质材料，使隔膜泵上的膜片及柱可用下式计算。2007年2008年120100840月5819月10H2H困8榆林南区2008年与2007年万方气注醇量对比表4 2007-2008 年榆林南区甲醇注入与循环使用统计数据表外输气量注醇量回收甲醇循环使用甲醇使用新鲜甲醇万方气用新鲜甲醇时间1( 10^m')m’/n/m1(m/10*m')216 993.729914 358.480012 652.864012 331.42602 027.05400.009342008 s197 868.059910 917.021010 845.905010 167.033749.98800.00379表S 2007-2008 年子洲米脂田甲醇注入与循环使用统计数据表使用新鲜甲醇万方 气用新鲜甲醇1( 10'm)/m’/(m/10m')2007年四季度11 286.45261 253.556807.615445.9410.03952008年四季度10 191.7752860.910870.3690节约成本=本年度的产气量x本年度与上年度万立鲜甲醇成本为:方米气用新鲜甲醇的差值x甲醇密度x甲醇价格。197868.0599x(0.00934 -0.00379 )x791.3/10001则榆林南区2008年对比2007年,节约购买新x1159=100.7147万元(下转第70页)70石油化工应用2009 年第28卷集输管网均得到了很好的保护，为本厂子米气田阴极参考文献:保护系统的优化提供了宝贵的经验。[1]李章亚,等油气田腐 蚀与防护技术手册[M],北京:石油工业2建议集气站进行保温时,确保外输管线绝缘法出版社, 1998.李晓星,防腐涂层对阴极保护的影响[],肩蚀与防护，兰前后不跨接。2002,15(15).3建议各阴极保护站夏季定期给阳极地床浇水，[3] 巫云龙,化工腐蚀与防 护[M],石家庄:河北科学技术出版社，确保恒电位仪运行正常。1994.4建议对榆10-榆9支线无定河穿越处埋设牺牲[4] 陈长军,李春德,等, 阴极保护仪在燃气埋地钢管中的应用阳极,进行局部保护。研究[],应用能源技术,2001.The system of catohodic protection of operationand evaluation zoneYANG Maili'-2, XU Yong, HUANG Xueping", MA Pengfeir, HAN Dongxing' ,ZHU Yongde2(1.Xian Shiyou Uniwersity ,Xi'an Sharxi 710065 China; .2.Gas Production Plant 2 of PetroChina Changqing Oilfield Company , YuLin Shanxi 719000,China )Abstract: Buried pipelines get chemistry corrosion and electrochemistry corrosion . It need the way of external daub anti-corrosion painting layer and cathodic protection to defend corrosion of the buried gas transmitting pipelinesThe paperexpounds simply the coorodent reason and catohodic protection truth or system Analyzes and value system in the south ofYulin the elements of cathodic protection technics, then analyzes briefly puts forward some optimition proposals.Key words: corrosion; catohodic protection; protection radius; protection eletricity(上接第62页)2为防止在气井地面采气管线中水合物的生成，2子洲-米脂气田2008年四季度对比2007年四需要计算甲 醇用量。井口油压、采气管线进站温度气季度,节约购买新鲜甲醇成本为:井产气量及产液量是影响甲醇注入量的几个关键因10191.7752x( 0.0395 -0)x791.3/ 1000x1159素。在相同的产气量下,气井油压越高,甲醇用量越大;=36.9208万元采气管线进站温度越低,甲醇用量越大;同时在相同的3污水拉运节约成本油压及采气管线进站温度下，产气量及产液量越大，甲按照本厂污水拉运合同，拉运1吨污水1公里的醇用量也越大,但增加幅度不是很大。价格是0.54元,榆林南区集气站污水拉运里程平均为3合理的甲醇注人量不仅能大大降低气井产液45 km,子洲-米脂气田目前投运的7座集气站污水拉量,还可以降低甲醇消耗。运里程平均为36公里,2008年榆林南区少注人甲醇34榆林南区及子洲-米脂气田通过地面工艺参数441 m'，子洲米脂气田2008年四季度对比2007年四优化 、开展高矿化度气井降低注醇量试验井下节流等季度少注人甲醇392 m'。则榆林南区少产生气量污水工艺措施,大大降低了万气甲醇消耗量,节能降耗效3 441 m',子洲-米脂气田少产生气田污水392 m',污果明显,气井甲醇注人更经济、更合理。水密度按平均0.90计算,则少拉运污水3 449.7吨,则5通过合理甲醇注人量的理论研究及现场试验,节约污水拉运费用为:大大降低了全厂气井甲醇注入量，节约生产成本约3096.9x0.54x45+352.8x0.54x36=82 113.102元145万元。=8.2113万元4总经济效益参考文献:根据上面计算,则总经济效益为:[1]李士伦:天然气工程M,北京:石油工业出版社2001.8.100.7147+36.9208+8.2113=145.8468万元[2]关昌伦,天然 气水合物抑制剂甲醇注入量的计算[D,天然气与石油，193.11.14结论[3] 黄炳光气藏工程与动 态分析方法M北京石油工业出版社,1合理的甲醇注人量直接影响着气井产液量和2004.12.井堵的发生,注人甲醇量过大也可能导致井堵的发生。[4] 李长俊.天然气管道输送[M.北 京:石油工业出版社,0.0..