长庆油田分公司第一采气厂 陕西靖边 718500
摘要：天然气井内部组成复杂，其在低温高压的环境下会形成天然气和水合物。极易发生水合物作用，降低天然气产量。本文针对天然气井下防治工艺，通过降压处理，让天然气的气流在内部发生降压膨胀反应，通过一些井下节流处理，让降温处理后的天然气吸附地表层热温，降低水合物生成，从而实现降压节流处理。
关键词：气井；井下节流处理；天然气水合物
当天然气气流通过处理油嘴时候，由于流断面的外形变化会让气流瞬间变大，内部阻力也会随之增长，温度也会降低。当温度降低至天然气水合物温度时候，油嘴附近会形成天然气水合物，内部气体内动会受阻。天然气附近会形成大量的水合物，此时，气井底部压力变大，气井产量会降低，直接威胁到气井的安全生产和稳定产值。对此，需要采取气井井下节流降压工艺，提升整个气井运输产量和质量。
1.气井井下节流降压重要性简述
气井井下节流降压技术主要是改善天然气在地面油嘴时冰堵的问题。为了有效缓解这一难题，相关领域人才研究了气井井下节流降压工艺。在正常运输情况下，天然气水合物的产生归咎于气井内部突变的气压和温度。这种含有天然气气体组成和液态水成分的白色结晶固体。密度一般稳定在180-190千克/立方米。
传统改善方式是通过现场灌输抑制剂，通过加热管线来预防现场水合物的生成。由于抑制剂的计量难以控制，操作不当会让原本复杂的气流体系变得更加复杂。同时，抑制剂的使用依赖性需要长期投入使用。除此之外，地面管线也是一种常用的方法，这种方式借助了外界水套加热炉，通过外界燃料燃烧升热方式进行产热。这种反思虽然能够预防水合物生成，有效控制产气量，不过其需要大量的燃料供应，会提高采气成本。
以上两种方式存在着操作性和经济性的弊端，为了改善当代天然气气井采集质量和效率。本文提出了有效的气井井下节流降压工艺，通过将节流器放置于井下适当位置来实现井下节流降压。其能够利用地表加热热量来降低燃料成本。这种方式参考分析了天然气水合物形成的原理，能够从其源端一直水合物生成。同时，经过节流器处理后，天然气内部压力降低，气体体积会发生膨胀，气流流速加快。能够形成一股高流速携带液化排出，改善内部压强。
2.气井井下节流降压温度压力预测
当天然气经过井下油嘴时，受到温度影响，气井井下节流工艺本身就借助了地表热量处理，可见，压力对井下节流工艺参数会受到温度影响。通过预测温度变化对井下节流工艺处理有着重要影响。
2.1气井管内流压温度预测分析
在节流器之外会形成井筒的气流，这种模式类似于可压缩流体灌流流动。结合温度，按照质量守恒和动能守恒原理，分析井筒内部一维径向传热理论，能够获得与井筒内部压力阶梯和温度相关的方程式，让坐标Z作为天然气沿井筒流动正方向，而夹角θ作为管道和水平夹角的方向，其中压力梯度方程为：
（图3：节流后压力Pf2 注：节流前温度Tf1、压力Pf1）
3.相关节流降压仪器介绍
在气井井下节流降压工艺中，相关专家研制了一种专用特性的节流工具-“井下节流器”，。如下图（图4 所示），其主要有打捞头、连接环、节流嘴、卡瓦等。
（图 5 压力深度曲线图）
可见，随着井下节流器深度延伸，井内压强会发生变化，当深度接近井底，下深部位的能量损失较大，极易出现天然气水合物冰堵的可能。与此同时，当井下节流器深入底井2000左右时候（图5：右），井筒内部的流体温度也会井深关系形成特殊的关系曲线，通过分析可知，当井下节流器深入精通流体温度高于水合物时候，内部压力能够得到调整，可以防止水合物的生成，达到节流降压的效果。
5.结语
综上所述，气井井下节流工艺类型多，可以通过添加抑制剂和布设加热管的方式进行处理，不过基于成本和操作难度的考虑，本文建议借助相关工具操作，借助地表发热等技术对内部气压进行处理。本文介绍的降压节流器，结合质量守恒和能量传输定量，能够保证节流后的天然气温度高于节流后的压力，从而抑制水合物的生成。同时，该方式还能借助地表热原理进行处理，减少地面加热装置的使用，控制产量且节约成本。
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论文作者:李华,王九虎,刘雅雯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/26
标签：气井论文; 井下论文; 水合物论文; 天然气论文; 温度论文; 工艺论文; 井筒论文; 《防护工程》2018年第34期论文;