一种致密气排水采气管道输送工艺

1.本发明涉及油气储运技术领域，具体是一种致密气排水采气管道输送工艺。


背景技术：

2.致密气(tight gas)一般指孔隙度低、渗透率低(小于0.1md)、含气饱和度低、含水饱和度高、天然气在其中流动速度缓慢的致密砂岩层中的天然气。致密气作为重要的非常规天然气资源，已经逐渐成为天然气产量的主要增长点。非常规天然气资源具有低碳、清洁、环保等优点。
3.目前很多常规及非常规气藏的产水气井普遍存在井筒积液问题，例如涪陵页岩气田随着投产井数逐年增多，积液井数也逐年增多，目前积液井数量在100口左右，亟需选取适合的排水采气工艺治理积液。但是，目前排水采气工艺的选择主要依赖现场经验方法、宏观控制图版法和动态分析图版法，考虑的影响因素不全面，只能初步定性选取排水采气工艺，而无法实现多种排水采气工艺的定量优选，导致应用效果较差。
4.同时气井的开采过程通常包括将气井内部的出气层中的气体通过管柱输送到地面的过程，但是地层水(或其它液体)可能会大量的侵入出气层，导致出气层中的气体与液体混合形成气液混合物，进而使得气体难以通过管柱被输送到地面，导致致密气排水采气管道输送存在困难。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种致密气排水采气管道输送工艺。
6.本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种致密气排水采气管道输送工艺，包括以下步骤：
7.步骤s1、采用排水采气工艺将出气层中的致密气采出；
8.步骤s2、采出的致密气依次经过除砂、加热处理，再将采出的致密气分离出气体和液体；
9.步骤s3、将分离出的气体通过压缩机实现管道增压输送，再通过致密气排水采气管道进行输送；
10.步骤s4、将分离出的液体通过液体管道输入除所述出气层外的其它注水开发地层。
11.进一步的技术方案是，所述步骤s1中的排水采气工艺根据井口压力和外输压力，以及全井筒临界携液进行判断，确定是否选用无补能排水采气工艺；如果选用无补能排水采气工艺，则根据适用性初选无补能排水采气工艺，并根据气井流入动态曲线和每种无补能排水采气工艺的工作曲线确定每种无补能排水采气工艺的压力适用界限和携液适用界限，最终根据每种无补能排水采气工艺的压力适用界限和携液适用界限获得优选的无补能排水采气工艺。
12.进一步的技术方案是，所述步骤s1中通过排水采气装置采气，其排水采气装置包
括管柱和设置在所述管柱上的气液分离组件和管道组件；所述气液分离组件包括动力部件、气液分离器和设置在所述气液分离器上的气液入口、气体出口和液体出口，所述动力部件与所述气液分离器连接，被配置为将气液混合物从所述气液入口吸入所述气液分离器，所述气液分离器被配置为将所述气液混合物中的气体从所述气体出口排出，将所述气液混合物中的液体从所述液体出口排出；所述管道组件包括气体管道和液体管道，所述液体管道的一端与所述液体出口连接，另一端被配置为与除出气层外的其它地层连通，所述气体管道与所述气体出口连通。
13.进一步的技术方案是，所述气液分离器为三相分离器。
14.进一步的技术方案是，所述步骤s2中通过液砂沉降分离器对致密气进行除砂处理。
15.进一步的技术方案是，所述步骤s2中通过加热器对致密气进行加热处理。
附图说明
16.图1为三相分离器的结构示意图；
17.图2为除砂撬装图；
18.图3为除砂器现场应用图；
19.图4为压缩机现场应用图；
20.图5为标准系统结构示意图；
21.图6为致密气田集输系统区域划分；
22.图7为不同流速下的腐蚀规律曲线图。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明的一种致密气排水采气管道输送工艺，包括以下步骤：
25.步骤s1、采用排水采气工艺将出气层中的致密气采出；
26.步骤s2、采出的致密气依次经过除砂、加热处理，再将采出的致密气分离出气体和液体；
27.步骤s3、将分离出的气体通过压缩机实现管道增压输送，再通过致密气排水采气管道进行输送；
28.其中压缩机为活塞压缩机、离心压缩机、螺杆压缩机中的一种；
29.活塞压缩机在工业中使用较为普遍，由活塞和气缸组成，通过活塞做功压缩气体升压，按照气缸形式又分为单作用和双作用两种形式。因气缸承压能力强，活塞压缩机可应用于高压工况。气体在压缩过程中会产生大量的热，必须严格控制气体温度。从安全角度，天然气压缩机对温度有要求，一般小于140℃。同时，随着温度升高，活塞的机械性能也受到影响，活塞压缩机从机械运转角度一般要求小于170℃。活塞压缩机单机功率一般小于2500kw，其初始投资费用较小，但后期维护操作相较离心压缩机更为复杂，维护保养费用较高。
30.离心压缩机是通过叶轮高速旋转对气体做功，转化为气体动能和压能，进而实现输送和压缩的作用。叶轮连续运转，使得气量和压力相较活塞压缩机波动小。高速旋转产生较大压缩空间，使得机组相对紧凑、排气量较大，适用于中高流量工况。离心压缩机在恒定转速下流量调节范围比活塞压缩机小，在流量变化较大工况下，一般采用转速调节或更换叶轮的方式实现，其中更换叶轮费用较高，不推荐多次更换。
31.螺杆压缩机属于回转式压缩机，汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子，两转子都有几个凹形齿，两者互相反向旋转。压缩原理是通过转子啮合产生的腔体进行吸气、压缩和排气，受螺杆长度和速度限制其压缩空间较小，一般适用于小流量、低排压的工况。目前，有油螺杆压缩机最大排压可达到5mpa，通常在2mpa下。同时，对于有油螺杆压缩机，责任单位还需考虑润滑油与天然气相互污染问题。
32.步骤s4、将分离出的液体通过液体管道输入除所述出气层外的其它注水开发地层。
33.在本实施例中，所述步骤s1中的排水采气工艺根据井口压力和外输压力，以及全井筒临界携液进行判断，确定是否选用无补能排水采气工艺；如果选用无补能排水采气工艺，则根据适用性初选无补能排水采气工艺，并根据气井流入动态曲线和每种无补能排水采气工艺的工作曲线确定每种无补能排水采气工艺的压力适用界限和携液适用界限，最终根据每种无补能排水采气工艺的压力适用界限和携液适用界限获得优选的无补能排水采气工艺。
34.具体包括以下步骤：
35.步骤一、收集含水气井现场参数；
36.步骤二、判断井口油压是否大于等于井口外输压力，如果是，则转到步骤三；如果否，则转入步骤十；
37.步骤三、判断标准状况下的气相流量是否大于等于全井筒的最大临界携液流量，如果是，则气井可以正常生产，不需采用排水采气工艺；如果否，则根据适用性初选n种无补能排水采气工艺；
38.其中利用式(1)计算不同井深处的临界携液流速；
[0039][0040]
利用式(2)计算不同井深处的临界携液流量；
[0041][0042]
利用式(3)计算全井筒的最大临界携液流量；
[0043][0044]
步骤四、计算气井流入动态曲线；
[0045][0046]
步骤五、计算初选的n种无补能排水采气工艺的工作曲线；
[0047]
步骤六、确定初选的n种无补能排水采气工艺的压力适用界限；
[0048]
步骤七、计算初选的n种无补能排水采气工艺的积液界限曲线；
[0049]
步骤八、确定初选的n种无补能排水采气工艺的携液适用界限；
[0050]
步骤九、定量优选排水采气工艺；
[0051]
步骤十、择补能排水采气工艺。
[0052]
在本实施例中，所述步骤s1中通过排水采气装置采气，其排水采气装置包括管柱和设置在所述管柱上的气液分离组件和管道组件；所述气液分离组件包括动力部件、三相分离器(如图1所示)和设置在所述三相分离器上的气液入口、气体出口和液体出口，所述动力部件与所述三相分离器连接，被配置为将气液混合物从所述气液入口吸入所述三相分离器，所述三相分离器被配置为将所述气液混合物中的气体从所述气体出口排出，将所述气液混合物中的液体从所述液体出口排出；所述管道组件包括气体管道和液体管道，所述液体管道的一端与所述液体出口连接，另一端被配置为与除出气层外的其它地层连通，所述气体管道与所述气体出口连通。
[0053]
在本实施例中，所述步骤s2在做除砂加热处理之前，还应当首先针对致密气田集输系统中携砂气体导致的管道腐蚀穿孔问题，采用系统分析及模拟评价手段，进行不同流动周期的腐蚀行为及规律研究，明确管道腐蚀的主要影响因素及应对措施。
[0054]
在本实施例中，所述步骤s2中基于致密气田集输系统特征，如图6划分集输系统为四个区域：
①
井口至除砂器；
②
除砂器至分离器；
③
排污及进出站管线；
④
站外埋地管线，工况数据统计表明：除砂器至分离器区域腐蚀失效形式表现为砂蚀穿孔及腐蚀刺漏等特征，而站外埋地管线腐蚀失效形式主要表观为局部点蚀穿孔的特征。具体而言，在5～18m/s流速条件下，在砂含量及流态变化较大的集输系统部分，其腐蚀以冲蚀为主、电化学腐蚀为辅、且冲蚀表现为犁削型冲蚀损伤；而随着流速降低，砂沉积及返排液沉积，集输系统腐蚀特征又发生转变，此后多为积液腐蚀形式，其主要发生在排污弯头、出站爬坡及低洼位置。
[0055]
在本实施例中，所述步骤s2中管道腐蚀的主要影响因素有：1.排采期冲蚀影响因素(砂含量、砂的粒径、砂的流速、砂的攻角、砂的硬度等)，2.生产期积砂、积液影响因素(co2含量、cl-含量、积砂量、结垢率以及细菌量等)，综合排采期高含砂排污及高流速管线砂蚀行为与砂沉积及积液管线腐蚀行为的数值分结果(图7)，确定要进行高规格的除砂与加热处理，尽力减小致密气排采出砂带来的不利影响，为致密气多相分离与防腐处置奠定工艺流程基础。
[0056]
其中利用式(5)计算致密气排采除砂效率；
[0057][0058]
在本实施例中，所述步骤s2中通过液砂沉降分离器对致密气进行除砂处理。
[0059]
在本实施例中，所述步骤s2中通过加热器对致密气进行加热处理。
[0060]
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种致密气排水采气管道输送工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、采用排水采气工艺将出气层中的致密气采出；步骤s2、采出的致密气依次经过除砂、加热处理，再将采出的致密气分离出气体和液体；步骤s3、将分离出的气体通过压缩机实现管道增压输送，再通过致密气排水采气管道进行输送；步骤s4、将分离出的液体通过液体管道输入除所述出气层外的其它注水开发地层。2.根据权利要求1所述的一种致密气排水采气管道输送工艺，其特征在于，所述步骤s1中的排水采气工艺根据井口压力和外输压力，以及全井筒临界携液进行判断，确定是否选用无补能排水采气工艺；如果选用无补能排水采气工艺，则根据适用性初选无补能排水采气工艺，并根据气井流入动态曲线和每种无补能排水采气工艺的工作曲线确定每种无补能排水采气工艺的压力适用界限和携液适用界限，最终根据每种无补能排水采气工艺的压力适用界限和携液适用界限获得优选的无补能排水采气工艺。3.根据权利要求1所述的一种致密气排水采气管道输送工艺，其特征在于，所述步骤s1中通过排水采气装置采气，其排水采气装置包括管柱和设置在所述管柱上的气液分离组件和管道组件；所述气液分离组件包括动力部件、气液分离器和设置在所述气液分离器上的气液入口、气体出口和液体出口，所述动力部件与所述气液分离器连接，被配置为将气液混合物从所述气液入口吸入所述气液分离器，所述气液分离器被配置为将所述气液混合物中的气体从所述气体出口排出，将所述气液混合物中的液体从所述液体出口排出；所述管道组件包括气体管道和液体管道，所述液体管道的一端与所述液体出口连接，另一端被配置为与除出气层外的其它地层连通，所述气体管道与所述气体出口连通。4.根据权利要求3所述的一种致密气排水采气管道输送工艺，其特征在于，所述气液分离器为三相分离器。5.根据权利要求1所述的一种致密气排水采气管道输送工艺，其特征在于，所述步骤s2中通过液砂沉降分离器对致密气进行除砂处理。6.根据权利要求1所述的一种致密气排水采气管道输送工艺，其特征在于，所述步骤s2中通过加热器对致密气进行加热处理。

技术总结
本发明涉及油气储运技术领域，具体是一种致密气排水采气管道输送工艺。为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种致密气排水采气管道输送工艺，步骤S1、采用排水采气工艺将出气层中的致密气采出；步骤S2、采出的致密气依次经过除砂、加热处理，再将采出的致密气分离出气体和液体；步骤S3、将分离出的气体通过压缩机实现管道增压输送，再通过致密气排水采气管道进行输送；步骤S4、将分离出的液体通过液体管道输入除所述出气层外的其它注水开发地层。管道输入除所述出气层外的其它注水开发地层。管道输入除所述出气层外的其它注水开发地层。


技术研发人员：周潘 周军 敬亚东 梁光川
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/13