天然气井地面测试技术的研究

天然气井地面测试技术的研究
作者：豆亚刚李丹
来源：《中国科技博览》2014年第33期
[摘要]油气资源是国家发展的最强动力，在激烈的国际竞争中具有重要的战略意义。

但老式的测试技术不仅效率低下，资源浪费现象也十分严重。

随着地面测试技术的不断升级，为油气开采技术的发展提供了一条光明的道路。

这一技术在油气开采过程中占有重要地位，成为提高国家油气开采效率的必经之路。

在新中国成立初期，为了支持重工业的发展，我国经历了一次油气大规模开发时期，使得许多原本储量丰富的油气田现今已经进入高含水时期，所以天然气井地面测试技术的革新与升级，对于保障油气田稳产，实现资源高产，加快新兴天然气勘探来说具有重要的意义，更能够保障国家经济水平的稳步提高。

[关键词]天然气井、地面测试技术、分离器、存在问题、解决办法
中图分类号：TE 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0026-01
引言
在油气资源开采之前，通过天然气井地面测试技术对天然气资源进行全方位的综合评估，针对得出的详细数据对油气资源的后期开发、整理、加工进行评估，从而为油气资源的开发，制定最为经济高效的开发方案。

地面测试技术主要是将地层内部的流体部分进行分离，并对流体进行计量，至此能够得出关于地层性质、大致天然气产量、油气比以及压缩系数等相关天然气开采数据。

本文将结合开采实例对天然气井地面测试技术进行深入分析，并针对在实际开采过程中可能出现的问题提出相应的解决办法，整理出综合系统性的知识体系促进天然气井地面测试技术取得长足发展。

一、详析天然气井地面测试技术
流体是地层的重要组成部分，油与气以及水共同组成了流体部分。

地面测试技术是完整的一套密闭流程，专业的承压设备涵盖了井口、分离装置、防喷出口三个环节。

井口测试树和油嘴管汇主要负责将地层内部的流体，以最安全的状态，适量引入分离器中，由于油、气与水三种成分之间互不相容，并且密度存在较大的差异，所以在一固定的装置中极易出现分层的状况。

而分离器巧妙的利用了不同物理状态的这一特点，对流体进行分离，以便其他仪器能够及时准确地采集数据。

并通过天然气计量公式求出相应的天然气产量。

反复调整油嘴的大小，可以得出不同流压下相应的稳定产量并以此作为确定开采方案的重要参考数据。

二、涉及地面测试的主要仪器设备
（一）三相分离器
三相分离器是地面测试系统中的重要组成部分，它是一种简式容器，能够承受巨大的压力并在天然气井地面测试技术中广泛应用。

三相分离器主体容器的外部形状主要有卧式、立式以及球式三种主要的形状，而卧式一般较为常用，他利用流体中不同成分的重力不同这一特点，巧妙的将混合式的流体逐步分离为单向流体，以便对其分别进行测量。

三相分离器内部配备有液位控制仪，能够对容器内部的液体进行自动化控制，从而维持容器内部液体压力的稳定。

分离器内部的压力、温度以及分离器内部的气液界面，是判断分离器工作状态是否正常的重要评估依据。

在测试过程之中要保证上述三个参数保持恒定，调整并维持气液的动态平衡，才能够得出准确的天然气产量值。

（二）油嘴管汇
五阀的配合，共同组成了油嘴管汇。

可调的油嘴配置在油嘴管汇的一侧，在测试开始时期能够进行早期流动控制。

另一侧则配备有固定油嘴，在流动趋于稳定以后对流动通道进行测试。

中部则是一条直通型的管道，主要用于放喷以及油气井的清洗工作。

（三）蒸汽热交换器
蒸汽热交换器主要分为直接加热和间接加热两种交换器模式。

这种设备多应用于高质量并且产量较高的油气田。

当流体进入分离器之前，应用蒸汽热交换器对于流体进行加热。

交换器内部纵横交错的盘管，将加热设备与流体接触实现最大化，使流体的受热效率不断提高。

这一程序能够有效的降低水化物形成的几率，以免聚集在一起的水化物阻塞流动通道。

另一方面，升温处理能够有效地提高流体的分离效果。

（四）缓冲计量罐
这是一种标准的计量罐，通过将缓冲计量罐与分离器油出口之间相互连接，对于已经分离完成的油气进行精准的测量，得出相应的资源数据。

同时它的存在，也能给油气提供一个适当的缓冲空间，以正常的压力将成品原油或天然气送入适当的储存地。

缓冲计量罐还有另外一个功效，它也能充当分离器的角色，对分离不完全的油气进行进一步的分离处理，从而确保油气的纯度与质量。

（五）ESD紧急关闭系统
在地面测试系统中，ESD紧急关闭系统是其中至关重要的安全保障系统，该系统的主要装置通过与高低压传感器之间的相互连接，实现对地面测试系统的控制。

当整个流程进行运行时，如果其中的某一环节中的压力系统出现异常状况时，紧急关闭系统就会对突发状况快速做出反应，此时液控阀将迅速关闭，从而实现对整个地面测试系统的保护。

同时这一装置也可以对地面测试系统进行远程控制。

三、如何应对气井中的水化
水化现象是油气资源开采过程中较为常见的问题，而水化现象的出现则会严重影响油气资源的评定审核与计划开采。

油嘴和阀门以及管线的弯曲处多易出现水化现象，系统内部的压力状况与水化问题息息相关，所以我们可以通过对系统内部的压力控制，有效抑制水化问题，另一方面，我们也可以通过提高加热器的温度来减少水化问题的发生，或者在系统的上游部分选择合适的地点，适当注入水化抑制剂，这些方式都是一些常用的简单易行的办法，在地面测试系统中我们可以适当采用。

但是针对那些水化问题较为严重的天然气井，则要具体问题具体分析，制定出相应的测试开采方案。

并在方案实施的过程之中，及时对地面测试系统装置内部的温度和压力进行测量，并实时予以记录。

结语
当代国内科学的地面测试技术的应用，使得油气田勘探、开发以及后期的工业加工都取得了长足的发展，我国的天然气开发事业也迅速的取得了质的飞跃，目前我国的天然气市场稳定向前发展。

地面测试技术的发展极大地提高了我国天然气开发工程的综合效益。

但是不同的天然气井存在不同的问题与隐患，所以在对天然气井进行开发以前，必须对资源周围的地层以及天然气井的基本信息进行全面收集，并进行综合分析，制定出一套最为完善的开采方案，以保证开采活动的顺利进行。

参考文献
[1] 《井下工程》石油工业出版社.
[2] 《现代完井工程》第二版石油工业出版社.
[3] 《科学试油系统工程》油气井测试编辑部出版.
作者简介
豆亚刚.中石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司测试试井大队。

李丹.中石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司压裂工艺研究所。