苏里格气田水合物的防治措施

苏里格气田水合物的防治措施
摘要：在天然气的输送和处理过程中，经常会形成水合物堵塞管道和设备而严重地影响正常生产。

本文结合苏14井区现有工艺流程及冬季生产运行中水合物的防治出现的问题，提出了下一步采气工艺的改进及建议。

关键词：水合物防治建议
一、概述
1 天然气水合物的结构
天然气水合物（Gashydrates）也称水化物，它是在一定压力和温度条件下，天然气中某些气体组分和液态水生成的一种不稳定的、具有非化合性质的晶体。

外观类似松散的冰或致密的雪，密度为0.88～0.90g/cm3 。

水合物的生成条件不同，其分子式亦不同。

甲烷水合物的分子式为CH4·6H2O，即由一个甲烷分子和六个水分子组成。

乙烷、丙烷及异丁烷的水合物分子式分别为C2H6·8H2O，C3H8·17H2O，C4H10·17H2O，硫化氢及二氧化碳的水合物分子式分别为H2S·H2O，CO2·6H2O。

水合物的分子结构为多面晶体，水分子在空间固定点上排成一定晶格，晶格中的空穴全部被气体分子占据，并依靠分子间的作用力保持分子的稳定。

2、水合物在采气中的危害
水合物在油管中生成时，会降低井口压力，影响产气量，妨碍测井仪器的下入；水合物在井口节流阀或地面管线中生成时，会使下游压力下降，严重时堵死管线，造成供气中断或引起工艺设备超压运行或爆炸，引发生产事故。

3、天然气水合物形成条件
3.1 液态水的存在
液态水的存在是生成水合物的必要条件。

天然气中液态水的来源，有油气层内的地层水（游离水）以及气层中的饱和水蒸气随天然气产出时温度下降而凝析出来的凝析水。

3.2 低温
低温是生成水合物的重要条件。

采气中，天然气从井底流到井口，经过节流阀、孔板等节流件时，会因为压力下降而引起温度下降。

由于温度下降，会使天然气中呈气态的水蒸气凝析，当天然气的温度低于天然气中水蒸气露点时，就为水合物生成创造条件。

3.3 高压
高压是生成水合物的重要条件。

对组分相同的气体，水合物的生成概率随压力升高而升高，也就是压力越高，越容易生成水合物。

3.4 流动条件的突变
高流速、压力波动、气流方向改变时结晶核存在（土杂质）引起的搅动是生成水合物的辅助条件，在阀门、弯头、异经管、节流装置等产生阻力的地方，易形成水合物。

4 天然气水合物的防治措施
常用防止天然气生成水合物有如下四种方法：
4.1 提高天然气流动温度
加热提高天然气流动温度是防止生成水合物和排除已生成的水合物的方法之一。

就是在维持原来的压力状态下使输气管道中的天然气的温度高于生成水合物的温度。

4.2 降压
降低压力防止生成水合物的方法就是在维持原来的温度状态下使输气管道中的天然气压力降低，这一方法也可用来排除在输气管道中已形成的水合物，其途径就是通过放空管放空。

降压后必须经过一段时间（从几秒钟到几个小时），以分解水合物。

4.3 干燥
防止天然气在输气管道中生成水合物的根本办法就是干燥天然气，脱去其中水份，降低其露点。

4.4 在节流前注入防冻剂
在节流前注入防冻剂，可降低天然气露点，使天然气在较低的温度下不生成水合。

防冻剂的种类较多，有甲醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、氯化钙水溶液等。

防冻剂注入方法一般有自流注入（低压）和泵注入法（高压连续）。

二、苏里气田冬季生产运行水合物的防治
1、现状
苏里格采气作业区目前采用的解堵措施是在设备和管线被水合物冻堵时，先用降压法降低管线压力，降压时将管线内的天然气放空，再用移动注醇车向管线内注入防冻剂（甲醇），使水合物分解。

根据苏里格气田冬季生产运行情况，我项目组和其他兄弟单位在2011年1月1日至13日的产量和注醇量如下表所示：各集气站甲醇用量对照
由上表不难看出我项目组在同样的时间里用醇量远远大于其它各项目部，可生产效果并不明显，开井情况、开井时率远低于各项目部，在注醇解堵方面存在着很多盲目性，甲醇使用量大，造成产气成本很高，并没起到应有的解堵作用，造成很大的浪费（车辆、人员、甲醇等一系列费用）。

2、解决措施及建议
3.1 合理规划单井串接管网，做到产量与管径相匹配。

根据目前的情况，2010年单井串接的干管负荷已饱和，建议2011年的管网规划中不要在原来的管网上再串接新的单井。

3.2 根据现有的井口采气工艺，所有的单井井口安装都是按照配备加热炉的工艺设计的，随着井下节流工艺的日趋成熟，加热炉的使用越来越少，在不安装加热炉的情况下，这套井口的安装工艺便显出井口离采气树较远，弯头较多，地面裸露管线较多等诸多不利因素，建议对于下节流器的井，针阀下的管线通过高低压紧急切断阀、流量计后直接入地，这样可以减少上述的诸多不利。

这样改造后会带来许多好处：一是可以避免放空时对流量计的伤害，增加流量计的寿命，减少频繁更换流量计的成本；二是更换井口设备时，如流量计，高低压紧急切断阀时不再需要关井，实现单井的连续生产。

3.4 建议井口安装自动滴醇装置，实现不间断滴醇，这样可以充分使甲醇雾化，达到很好的水合物防治效果，从而降低甲醇的消耗，节省成本。