气井带压作业中水合物的形成及预防

气井带压作业中水合物的形成及预防
摘要：气井带压技术采用的是不压井的作业方式，是应用相应的带压设备在
气井或是符合气井带压环境条件下进行的井下作业，但在实际的作业过程中，由
于天然气水合物的形成，会严重影响整个作业的进程，尤其是在特定条件下，因
天然气水合物造成风险明显增加，不仅给作业带来了一定的阻碍和困境，也严重
威胁了作业人员的人身安全。

因此为降低在实际作业中天然气水合物带来的风险，本文从天然气水合物的概况和形成原因为基础出发，分析天然气水合物在气压带
井作业中形成的位置和影响，并提出相应的预防措施。

关键词：气井带压作业；水合物；形成原因；预防措施
前言：在进行油气资源开采的过程中，对于以往在修井作业，修井液会直接
进入地层的油气藏中，不仅影响了对油气资源开采的效率，还会相应的增加工作量，提高油气资源的勘探成本，甚至会对井下的环境造成一定的污染，这样的井
下作业已经不适合如今的开采工作。

近年来为提高油气资源的开采效率，满足我
国对油气等能源的需求，大多数能源企业在开采油气能源的过程中引进带压作业
工艺技术，在应用的过程中具有明显的效果，但气井带压工艺技术在实际的作业
中也具有一定的难点问题需要解决，尤其是天然气水合物形成后带来的风险，逐
渐引起了人们的重视，为保证油气开采过程中井下作业的安全性和可靠性，有效
的降低天然气水合物形成后带来的高风险作业，就必须要但针对气压带井作业中
天然气水合物的形成进行具体的分析，并研究和应用有效的预防措施。

1天然气水合物的概念和形成条件
1.1天然气水合物概念简介
天然气水合物也被成为可燃冰，是天然气和水在一定温度和压力环境条件下
形成的类冰状结晶物质，整体外观像冰，遇明火可引燃，因此也被被成为“气冰”或“固体瓦斯”。

天然气水合物在燃烧后会产生少量的二氧化碳和水，相比其他
常见的能源污染较少，而且储量大，主要分布在海洋或陆地的冻土层中，在全球范围内的分布广泛。

1.2天然气水合物的形成条件
天然气水合物的形成条件可分为四个方面，第一，生成天然气水合物的必要条件就是必须在具有充足水分的条件下，即气体中的水蒸气分压必须大于水合物的水蒸气分压；第二，一些烃类和杂质可以促使水合物的生成，比如直链烷烃中
CH
4、C
2
H
6
、C
3
H
8
等，其密度越高，就越容易形成水合物；第三，低温和高压的环境
下有利于水合物的形成；第四，当输送流速高于3m/s以上的情况下，容易形成水合物[1]。

2天然气水合物在气井中主要形成位置和危害
2.1井下形成的水合物
井下作业在经过加砂压裂后，井下的井筒中含有的各种物质就会沿着套管进行流动，在运动的过程中就会逐渐的满足水合物的发生条件，当周围的压力逐渐下降，温度也急剧下降的过程中就会导致水合物的生成，从而在气井井筒的内壁形成一层水合物的结晶，最终会导致阻碍管柱的下降，起管柱时也会导致钢丝堵塞器造成断裂。

2.2井口形成的水合物
气井带压工艺技术在使用的过程中，由于需要通过相应的设备对井内压力进行实际的控制，在起管柱的过程中需要多次对工作防喷器进行上下的倒换，也就相应的需要多次进行补泄压操作，所以补泄压在多次的操作的过程中就会带动周围物质的流动，在防喷腔室和节流阀之处就会促使流速进行变化，当温度和压力都满足水合物的产生条件时，就会形成水合物。

在防喷腔室和节流阀处一旦形成水合物，就会导致防喷开关不能完全的到位，节流阀也会发生堵塞的现象，最终会造成一定的安全隐患，风险几率明显提高。

3气井带压作业中水合物预防措施分析
3.1井下形成水合物的预防措施
3.1.1使用化学添加剂
在进行气井作业的过程中，可以采用一些化学方法，通过化学添加剂的使用，有效的抑制水合物的形成，其主要的作用就是改变水合物形成的条件，吸收井筒
内的水蒸气，减低水合物的生产温度，在进行实际操作的过程中可以影响其结晶
速率和聚集的形态，从而保证流体流动，减缓水合物形成。

通常情况下，水合物
形成抑制剂可以选择甲醇、乙二醇，但甲醇在使用的过程会挥发有害气体，在大
多数的应用现场中会选用乙二醇作为水合物抑制剂[2]。

3.1.2采用降压法
由于天然气水合物的形成需要在特定的条件下，所以，为有效的预防水合物
的形成，就要抓住水合物的形成条件，在实际的操作中创造难以形成水合物的环
境和条件。

降压法就是通过降低压力的方法，促使水合物无法形成并分解，也就
是尽量破坏天然气水合物之间的平衡条件，从而达到既定的目的。

3.1.3应用调节产量法
针对天然气水合物需要在低温的情况下才能形成的条件，在实际的操作过程
中就可以紧贴这一关键条件，通过加大气井的产量，从而带动气井内井筒的温度
提升，这样天然气水合物在高温的环境条件下就会很难形成。

但提高气井产量增
加温度的情况比较适用于地层压力较高时，如果地层压力比较低，而且产量也低
的情况下，就会产生水合物，这个时候就要关井并停产。

3.2井口形成水合物的预防措施
3.2.1加热保温法
通过对井口容易产生水合物的部位进行加热保温处理，可以使流体的温度时
刻保持在水合物形成的温度条件之上，比如对于井口防喷器和泄压阀等容易产生
水合物的部位，就可以采用具有高温的蒸汽管线缠绕在相应的部位管线上，在保
证温度的情况下，无论压力的大小，都会对水合物的形成起到一定的抑制作用。

2.2.2优化泄压系统
在实际的作业过程中发现，在井口温度较低的情况下，泄压速度的变化会导
致井口防喷腔室和泄压阀等部位形成水合物，因此，必须优化泄压系统，做到精
确的调整通道压力的变化，采用合适的泄压速度，才能有效的抑制水合物的形成[3]。

2.2.3逐级节流法
采用逐级节流的方式可以有效的控制井口处的压力状况，在实际的生产过程
中通过这种方式可以将压力降到一定的范围内的数值。

当气压井内的压力过高时，如果不采用逐级节流的方式，就会导致井口温度降低，这样的环境条件非常适合
水合物的形成，即便时应用上文叙述中的加热保温法还是化学抑制剂，都不会影
响水合物的形成，此时，只有降压才是最好的办法。

结语：根据上文的叙述中可以得出天然气水合物的形成位置，主要分布在气
井井下和井口范围内，预防的过程中可以采用化学方法和物理方法等多种措施，
有效的预防气井中天然气水合物的形成。

现如今对油气资源的开采必须满足清洁
生产的油、气、水井作业的相关要求。

气井带压的作业方式能从根本上避免传统
井下作业中由于修井液带来的影响，从而可以起到缩减作业周期，保护地层的产能，提高对油气资源的采收效率等多种特点，在我国油气资源开采过程中的应用
效果非常显著。

参考文献
[1]胡旭光,王留洋,江川.气井带压作业中水合物的形成及预防措施[J].天然
气勘探与开发,2019,42(3):5.
[2]凌晓凡,郑海旺.带压作业技术在气井修井作业中的应用研究[J].石化技术,2021,28(12):2.
[3]史静怡，樊建春，武胜男，等.深水井筒天然气水合物形成预测及风险评
价[J].油气储运,2020,39(9):9.。