气井防堵措施及解堵方法探讨

1、气井防堵措施及解堵方法探讨第29卷第9期2010年9月石油化工应用PETROCHEMICALINDUSTRYAPPLICATIONV0l.29No.9Sept.2010气井防堵措施及解堵方法探讨梅明华,史福军,李军,李玉兴(中国石油长庆油田分公司第二采气厂,陕西榆林719000)摘要:榆林气田地处鄂尔多斯盆地,冬春季节持续时问较长,气温低,气井在生产过程中,经常出现油管堵塞,采气树冻堵,采气管线堵塞等现象,给气井生产带来不便,尤其是在冬季供气高峰期,降低气井非正常关井次数,提高气井开井时率,是气井平稳生产,保证外供气任务顺利完成的基础,结合现场生产情况,对气井堵塞原因进行分析,提出了防止气井堵

2、塞的措施,并结合现场实际对解堵方法进行探讨,提出建议.关键词:气井;防堵措施;解堵;探讨中图分类号:TE377文献标识码:A文章编号:16735285(2010)09005605WellsattemptstopreventthemeasuresandmethodsofblockingsolutionMEIMinghua,SHIFujun,LIJun,LiYuxing(GasProductionPlant2ofPetroChinaChangqingOilfieldCompany,YulinShanxi719000,China)Abstract:Thegasfieldislocatedintheo

3、rdosbasin,thedurationofwinterandspringlong,theweatheriscoldtemperature,gasintheproductionprocess,oftenpipeplug,gastreefreezeplugging,gaspipelineblockagephenomenon,tobringgasproductioninconvenience,especiallyinthepeakwintersupply,reducethenumberofgaswellsshut-inofnon-normal,openwells,gasrateincreasei

4、sstablegasproduction,toensurethesuccessfulcompletionoftasksoutsidethegassupplybasis,thispaperon-siteproductionofgaswellplugginganalysisofthereasonsputforwardmeasurestopreventthegasplug,andwiththeactualmethodofblockingofthesolutionareproposed.Keywords:gaswell;attemptstopreventthemeasures;bloekingsolu

5、tion;investigate根据榆林南区气田的生产情况,按堵塞部位划分,榆林南区气田常见的堵塞类型有:油管堵塞,采气树冻堵,采气管线堵塞等.堵塞物成分较为复杂,主要有水合物,天然气携带的水,凝析油,气井生产初期井底压裂液,机械杂质,药剂产生的泡沫等引起.1气井堵塞原因分析1.1油管堵塞原因分析收稿日期:201006231.1.1水合物堵塞天然气在地层条件下都饱和着水汽,其水汽的含量取决于压力,温度及气体的组成,在一定的温度和压力条件下,天然气中某些气体组分能和液态水形成水化物白色结晶体.一般而言,井筒中形成水合物的形态有以下几种(见图1).(1)油管光滑管壁上由于附着了水合物变成粗糙管壁,

6、一部份流体通过,另一部份流体滑脱;(2)水合物在管内形成不致密的网状塞子,举升第9期梅明华等气井防堵措施及解堵方法探讨57过程中,气体穿过不致密的水合物网状塞子,而部分液体碰上水合物网状塞子后自动滑脱,使井底的积液越积越多;(3)水合物在管内形成致密塞子,完全把管内截面堵死,使气井无法生产.壁上附着不致密塞子致密塞子图1天然气水合物在管内的三种形态1.1.2井筒脏物堵塞榆林南区气田在气井投产初期,部分气井加砂压裂后投产,井简脏物堵塞是压裂施工后残留在井筒或近井带地层中的陶粒流动到井筒并沉积,而堵塞油管通道.综合分析认为有以下几种因素可能导致压裂砂沉积在井筒内:(1)压裂施工未达到设计要求,支撑

7、剂进入地层数量有限,多数滞留在井筒内;(2)压裂施工后排液速度过快,带出部分裂缝中的压裂砂沉积在井筒;(3)压裂施工后排液流速过小,不足以排除井筒沉积的压裂砂;(4)生产中配产不合理,井筒或地层压裂砂再次运移或沉积.根据气井现场实际生产情况表明,大多数气井都有施工残留物的存在,单纯的地层出砂不足以堵死气流,当混有粘性物质时则可能会完全堵塞气流通道.1.1.3缓蚀剂堵塞尽管使用缓蚀剂能减缓金属腐蚀,但随气井的连续生产,其腐蚀产物也将不断产生,加注的缓蚀剂对腐蚀产物有一定剥离作用,且在井下高温,高压下,极有可能导致缓蚀剂稀释液中的高分子组分性能发生改变,形成裹夹腐蚀产物,地层砂粒的沥青状胶质物质,

8、这些堵塞物粘附在油管内或筛管处,减小气流通道,导致油压,套压差增大,产量下降.另外缓蚀剂的热稳定性,起泡性,乳化倾向等也会对气井造成不同程度的影响,特别是热稳定性影响较大.在井筒高温下缓蚀剂中轻组分不断挥发,粘度增加或者其有效成分发生降解,失效,甚至形成不溶性残渣,粘性沉积物或发生相分离,这些降解产物吸附于产层上污染产层,吸附于油管壁上使油管的有效通道逐渐变窄,产量下降.通过现场解堵排出物观察,多数气井堵塞并不是以上几种单一物质形成的堵塞.而是各种不同组份的物质形成的复合型堵塞,复合型堵塞主要体现在排出物成份多样化,同一口气井在不同阶段有不同的成份,在同一次解堵作业中,排除物也有多种成份出现.

9、通过观察,复合型堵塞主要呈现如下特点:(1)从气井堵塞出现时间看,投产初期堵塞比较频繁,以大量出砂或大量产出压裂液以及黑色的粘稠物为主要特征;(2)从堵塞物排出顺序看,放喷排出物具有一定先后顺序.放喷时首先出现的是水合物,紧接着是黑色粘稠物或砂液混合物;(3)从井口流动压力变化看,当流动压力不稳定或持续下降时,强行输气会导致气井严重堵死.1.2采气树冻堵原因天然气从井底流向井筒的过程中,随着温度和压力的变化,同时,外界环境温度较低,采气树很容易形成水合物,若不及时采取措施,进一步形成冰柱,从而使采气树冻堵.采气树冻堵最直观的现象是井口油压下降,在井口操作过程中,采气树1或4阀门无法关闭,在关闭

10、过程中听到阀芯发出吱吱的声音.1.3采气管线堵塞原因1.3.1水合物堵塞造成采气管线水合物堵塞有以下几方面原因:(1)部分气井产气量小,易造成管线中气流的携液能力差,液体易于聚集到低洼处而对气流造成节流效应,进而易造成水合物堵塞(甚至冰堵),这也是低产井易于反复出现采气管线水合物交替堵塞的主要原因;(2)部分气井采气管线起伏程度较大,弯头较多,降低了气流携液能力,易产生水合物堵塞;(3)部分气井采气管线较长,或采气管线相对气井配产较粗,气流温度损失较大,气井生产过程中带出的液体或机械杂质会沉降于管内,易于造成低洼处积液而出现水合物堵塞.1.3.2井底携带物堵塞井底携带物主要由两种情况堵塞:(1

11、)新投产的气井,由于前期各种井下作业中残留污物较多,在生产过程中携带到采气管线中,而发58石油化工应用2010年第29卷生堵塞:(2)投产时间较长的气井,由于油管及采气管柱的腐蚀产物与缓蚀剂形成沥青状胶质物质,再加上天然气携带的机械杂质,在采气管线低洼处沉降,从而形成堵塞.1.3.3其它堵塞当采气管线积液较多时,气井产量较低,在地势低洼处聚集可形成水堵;部分气井在进行泡沫排水采气,一些气井压力低,产量小,若加药量过大,当泡沫带至采气管线则会形成泡沫堵塞.2气井防堵措施气井防堵措施是指气井尚未堵死之前进行的作业,包括正常生产期间和气井出现异常时防堵.通过对气井堵塞机理及堵塞征兆研究,掌握了防堵最

12、佳时机,可利用各类方法进行油管及采气管线防堵作业,确保气井正常生产.2.1辅助工艺防堵技术2.1.1注醇工艺防堵技术为了防止采气管线和油管中水合物堵塞现象,天然气生产中通常给管线中注入水合物抑制剂一甲醇.通过注人水合物抑制剂,天然气中的水分溶于抑制剂中,改变水分子之间的相互作用,从而降低界面上的水蒸汽分压,达到提高水合物生成压力或降低水合物生成温度,抑制水合物的结晶和生长的目的.加入甲醇预防水化物生成的效果主要取决于甲醇的加入位置和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.榆林南区目前采取的注醇工艺有包括套管注醇,油管注醇,地面注醇.根据现场实践表明,地面注醇能有效

13、控制采气管线中水合物的生成,降低采气管线堵塞频次.但是地面注醇是由采气树井口针阀上游,保护器下游加注,所以不能预防采气树及油管堵塞.油管注醇是通过井口油管注醇阀门和采气树9阀门(阀9)控制,一部分甲醇由天然气携带至采气管线,较少部分甲醇由油管壁流入油管,能有效防治采气树堵塞,保护器节流及地面管线堵塞,目前榆林南区大部分气井采取油管注醇方式.套管注醇是甲醇由油,套管环形空间流人气层段(见图2),在井底积液较多情况下,甲醇与积液速溶充分混合,当瞬时带液时能保证液相中的甲醇浓度;在井底无积液情况下,液态甲醇在气流扰动下能够与天然气中的凝析水(气雾状)充分混合,保证凝析液中甲醇浓度.经过混合后的甲醇经

14、高压天然气携带,由油管进入采气管线,可以更有效的防止油管,采气树以及采气管线中水合物冻堵的发生,从而保证气井的连续生产.注静管线图2套管注醇原理示意图2.1.2井下节流防堵技术井下节流工艺是依靠井下节流嘴来实现井筒节流降压.井下节流气嘴将气井节流位置由地面引至井下,充分利用地温加热,使节流后气流温度基本能恢复到节流前温度,不会在井筒内形成水合物,从而有效地防止气水混合物在井筒和井口产生冻堵,确保气井冬季连续生产.采用井下节流工艺后,由于节流嘴以后油管到集气站的压力大幅度降低,水合物形成初始温度随之降低,从而减少了水合物形成机会.2.2根据堵塞征兆防堵技术气井油管和采气管线堵塞一般情况下不可能在

15、瞬间即可堵死,都是有预见性的,因此正确判断堵塞征兆,提前采取措施,可以有效防止油管及采气管线堵塞的发生.气井在生产过程中,井口油压,套压,进站压力是反映油管和采气管柱流动状态正常与否最直接的参数,也是气井发生堵塞的征兆.(1)当进站压力在单位时间内波动幅度在1.O一2.0MPa之间,同时伴有轻度的流量波动现象,且气井能继续生产,气井的生产状况就应引起重视.此时,应适当提高注醇量,同时适当开大针阀,提高流量,待压力平稳后,降低注醇量,恢复气井配产流量;第9期梅明华等气井防堵措施及解堵方法探讨59(2)当进站压力突然下降和反弹或在单位时间内压力波动大于2.0MPa,气井瞬时流量极不稳定,生产状况已

16、处于严重危险阶段.此时,加大注醇量,开大针阀,提高流量,若提高配产后,压力下降较快,且没有恢复的趋势,应当临时关闭节流针阀,待进站压力恢复至正常压力时在进行开井生产,当然在临时关井过程中,不要降低注醇量;(3)当进站压力呈下降趋势,且无明显波动,油套压差值逐渐拉大或井口油压与进站压力值逐渐拉大至2NPa以上,产量缓慢下滑.此时应尽快关闭针阀,提高注醇量,待压力恢复后再开井;(4)当井口油压与进站压力相差较大,气井能够连续生产,但是气井产量不能达到要求配产时.此时应提前预防,防止堵塞,采取反向吹扫采气管线,即通过大班员工配合,利用集气站天然气吹扫采气管线中的积液及机械杂质,防止水合物发生或机械杂

17、质沉降.2_3其它防堵措施2.3.1采气树保温采气树保温是指在采气树大四通和小四通以及顺着天然气的流向的方向用保温毛毡包裹,然后用玻璃丝布缠紧,在玻璃丝布上刷漆,防止雨水进入,腐蚀采气树.采气树保温能有效防止采气树水合物的形成,避免了因采气树堵塞而进行的高压作业,而且操作成本低廉,安全方便.该方法适用采气树堵塞次数较频繁的气井.2.3.2增加管线埋深通过冬季生产现场实践发现,在采气管线埋深较浅处,容易发生水合物堵塞或冰堵,主要是由于冬季采气管线受N'I-界环境温度的影响,使得采气管线内的温度发生变化,导致水合物的形成,达到冰点时,形成冰堵.一般情况下,管线埋深大于1.2m,受到外界环境

18、温度影响较小,管线埋深小于1.2m,随着深度的降低,受N#I-界环境温度影响越大.因此,采气管线埋深对于防治水合物的生成起着关键的作用.3常用解堵方法探讨及效果分析3.1油管解堵方法探讨及效果分析油管堵塞时,首先要判断堵塞类型,即是什么造成的堵塞,然后根据堵塞类型实施具体的堵塞措施.油管堵塞一般晴况是水合物堵塞,井筒脏物堵塞,缓蚀剂堵塞等.3.1.1注入甲醇解堵注入甲醇解堵方法即通过油管注醇方式向油管内注入甲醇来改变水合物水分子之间相互作用,破坏水合物平衡,从而达到融化水合物塞的作用.该方法适用于水合物形成的堵塞,实践表明,注入甲醇解堵方法对于水合物导致的油管堵塞非常有效.作业三区2009年由

19、于水合物导致的堵塞9井次,其中7井次是通过注甲醇的方法解通.采取注入甲醇解堵方法,能够有效降低井口作业风险,降低大班员工劳动强度,是一种行之有效的解堵方法,在实践中得到广泛应用.3.1.2油管放喷解堵油管放喷解堵是指在井口或站内进行油管放空作业,井口油管放喷作业需要拆除采气树油管和套管注醇方式,然后再接人一套放空流程(见图3),以便利用放空针阀控制井口放空气量,防止放喷过程中井喷事故的发生.同时,需要开挖配套的20m3泥浆池一个,将喷出天然气携带液体收集在泥浆池中,由污水车统一回收处理,防止环境污染事故发生.油管放喷解堵方法主要针对堵塞较为复杂的复合型堵塞,注醇解堵无法解开,且关井时间较长的气

20、井.阀9阀7阀8图3油管放空流程示意图油管放喷解堵作业能有效解通复合型堵塞导致的油管堵塞,同时也对积液导致无法生产的气井能够恢复生产,但是该方法井口解堵作业风险较大,容易造成环境污染事故,操作成本相对较高.站内油管放喷解堵即由集气站内通过进站放空或导人分离器,通过控制该井站内节流针阀进行油管放空作业.该方法通常适用于采气管线较短,且弯头较少的气井.在实践解堵过程中,少部分气井是结合油管注人甲醇和站内油管放喷相结合的方法进行解堵.3.2采气树解堵方法及效果分析3.2.1注入甲醇采气树注甲醇解堵也是通过油管注醇方式向采气树小四通和大四通内注入甲醇,破坏水合物和冰柱形成,从而达到融化水合物塞或冰柱塞

21、的作用.该方法适用于采气树堵塞初期.采气树注人甲醇解堵方法,降低操作员工井口作60石油化工应用2010年第29卷业风险.3.2.2热水浇采气树注入甲醇无法解通时,利用热水浇采气树的方法,主要是通过开热水温度传导至采气树,再传导至水合物塞或冰柱塞上,破坏水合物或冰的形成温度,达到解堵的目的.热水浇采气树解堵方法,操作简单,作业风险小,且成本低廉,只需配备保温桶和足够的开水即可.3.2_3采气树伴热当以上两种方法都无法解通时,可以通过采气树伴热方法进行解堵.即对采气树的大四通,l,4阀门和小四通缠绕伴热,并进行保温.通过临时发电机发电,对采气树加热,从而破坏水合物塞或冰柱塞的形成温度.该方法适用于

22、堵塞时间较长,且外界温度较低时的采气树堵塞.该方法也是一种可行的解堵方法,操作简单,只需发电机和伴热线及保温材料即可,但是操作成本相对增加.图4采气树伴热缠绕示意图在实践解堵过程中,热水浇采气树和采气树伴热解堵方法通常与注入甲醇相结合进行解堵,这样更能加快解堵速度,提高工作效率.当然,在实践中,发现采气树水合物堵塞时,要及时安排解堵,防止受外界温度影响而形成冰堵,增加解堵难度.3.3采气管线解堵方法及效果分析一般情况下,采气管线堵塞成份较为复杂,但是解堵方法比较单一,主要是降压解堵和注醇与管线充压相结合方法.3.3.1降压解堵降压解堵是通过降低管线压力,破坏水合物形成的压力来实现的,该方法包括堵塞段一端降压和堵塞段两边降压两种.(1)堵塞段一端降压即采气管线发生堵塞时,由集气站操作员工通过站内进行放空作业,将管线中天然气放空,使压力在短时间内降低(即相应降低了水合物的形