深水气井测试初开井温度和压力模型及其在水合物预测中的应用

深水气井测试初开井阶段为典型的非稳态变化过程,采用稳态模型计算的温度和压力误差较大,导致水合物预防缺乏准确依据.综合考虑开井过程、海洋与地层环境差异、井身结构、测试管柱尺寸、产量以及气体上升过程中的膨胀做功等因素,建立了深水气井测试初期管柱内温度和压力模型;在此基础上,结合水合物相平衡条件,得到了深水气井从开井到稳定生...     

深水气井测试管柱内天然气水合物沉积堵塞定量预测北大核心CSCD

天然气水合物堵塞预测是进行水合物防治方案设计的重要依据,目前针对深水气井测试实践作业中所采用的水合物生成热力学预测理论仅能初步判断测试管柱中水合物的生成位置。基于气、液两相接触关系及气、液相间传质传热特征,考虑天然气水合物生成和沉积速率,建立了深水气井测试管柱内天然气水合物沉积堵塞定量预测模型,并以南海西部深水气井X井为例对测试管柱内水合物堵塞高风险区和沉积堵塞程度进行了定量预测。研究结果表明,本文建立的深水气井测试管柱内天然气水合物沉积堵塞预测模型计算结果具有较高的计算精度,可满足测试作业工况要求;深水气井测试管柱内水合物堵塞多发生在最大过冷度附近;产出气体内存在自由水测试工况下,水合物堵塞发生的风险远高于无自由水工况,产气量减小将增大水合物堵塞风险区域;初始无自由水测试工况下,产气量增加将增大水合物堵塞风险;在测试初期较短时间内,水合物沉积对气体产出影响不大,当测试时间超过安全作业窗口,水合物堵塞风险剧增。本文的研究成果对于深水气井测试管柱内天然气水合物的防治具有一定指导意义。     

深水气井测试过程水合物形成预测

深水气井测试过程中,水合物的形成会对测试作业造成很大影响,甚至导致整个测试作业的失败,进而引发重大事故。为保证深水气井测试的安全、顺利进行,有必要对测试期间水合物的形成规律进行分析,预测水合物可能形成的区域,加强水合物形成的预防工作。基于深水测试工况,针对开井流动与关井求压阶段,建立了温度压力的计算模型,并结合水合物生成条件,提出了深水气井测试不同施工阶段水合物生成区域的预测方法。对一口深水井的计算表明,开井流动期间,流量对水合物生成条件有很大影响,流量越低,水合物生成区域越大;关井阶段及初始流动阶段,管柱内压力较高,温度较低,形成水合物风险与区域较大,必须采取相应措施抑制其生成。     

深水天然气井水合物预测研究

为了抑制深水天然气井生产测试时生成水合物,针对深水环境海底高压低温特性,研究水合物生成与井筒压力、温度分布和含液量的关系,通过井筒分段方式建立井筒温度分布预测模型,考虑冷凝水和凝析油的影响,建立含液天然气井井筒压力分布模型.实例计算表明,低产气量、低井口压力状态生产测试时和开关井过程中,靠近海床的井筒及以上部分温度下降显著,有利于水合物生成.理论计算和实测值吻合较好,说明建立的模型和理论计算结果能很好地指导实际生产.     

气井水合物生成条件预测

气井井筒中形成的天然气水合物,会堵塞油管,影响生产。通过对国内外文献的调研,分析了气井水合物的形成条件、影响因素及各种预测方法。在研究气井井筒的温度、压力分布的基础上,结合水合物形成的简化牛顿热力学改进预测方法,建立了水合物形成的预测模型,并编制软件进行气井实例计算。计算结果表明,该模型预测水合物形成效果较好。     

深水气井测试水合物抑制剂优选及注入方法

深水气井测试时存在高压、低温等适宜水合物生成的环境,水合物一旦生成就会迅速堵塞管柱,严重影响作业安全且处理成本高。水合物生成预测及预防是深水气井测试的关键技术之一。在南海东部已有深水气井测试成功经验的基础上,通过实验研究和理论分析等方法对几种常见的热力学、动力学抑制剂对甲烷相平衡温度的影响进行了研究对比,优选出甲醇作为水合物抑制剂;综合考虑水深、气产量等因素,通过理论模拟提出了具体的注入方法,并给出了便于操作的注入图版。本研究成果为我国深水气井测试探索出了一套可行的水合物抑制方法。     

气井油管中水合物的形成及预测

天然气水合物是天然气与水在一定的温度和压力下形成的一种冰状笼形化合物。在气井测试与生产系统中,一旦压力、温度条件满足,天然气混合物中的某些气体组分便与水形成水合物,堵塞油管或井口集输管线。研究分析了气井油管中水合物形成的规律,提出了预测水合物形成趋势和可能位置的方法及预防措施。     

气井井筒压力温度预测矫正算法分析

气井天然气水合物监测过程中,需要由井口的温度、压力和流量计算井筒的压力温度分布。但分析认为,敞开式的理论方法与现场实际相比存在较大的误差,理论预测后的矫正算法设计与分析可降低误差。在开井与关井两种生产状态井筒温度压力的理论预测方法结果的基础上,设计了两点法矫正、梯度矫正和多点矫正等3种算法。以滴西1426气井实测的井身压力温度分布为例,进行了3种算法的误差对比。结果说明,矫正算法可提高预测精度。同时,针对不同生产状态设计了矫正后数据的使用方法,提出了相应建议。     

深水气井水合物沉积预测新模型

由水合物聚结、沉积导致的井筒堵塞是气井测试中常见的安全隐患。预测水合物的生成与沉积规律，有利于控制事故风险、降低生产损失。通过对水合物颗粒在管流气核区和管壁附近的生成与运移机理分析的基础上，引入液滴沉积比率和转化比率，建立了一种适用于环雾流条件下的水合物沉积预测新模型，并参照实际工况设计了实验验证。实验结果表明，理论值与实验值趋势一致，平均偏差为4.9%，验证了模型的可靠性。以深水井X井为例，通过数值模拟探究了不同位置处水合物沉积规律。试算结果表明，水合物沉积堵塞过程可以划分为4个阶段，其中初始沉积阶段、临界沉积阶段所占时间比例较短，而沉积亚稳态生长阶段、沉积快速生长阶段所占时间比例较长。水合物堵塞主要发生在井筒偏上部分，尤其是井口附近。随着深度的增长，水合物沉积速率与沉积厚度逐渐减少，且减小幅度逐渐增大，堵塞风险减小。     

深水气井测试管柱内水合物沉积动态研究

针对深水气井测试管柱内水合物沉积及其对测试作业的影响程度研究不足的问题,在深水气井测试管柱内水合物生成风险区域预测的基础上,建立测试管柱内水合物生成计算模型和沉积预测模型,并以陵水深水气田S2井为例,进行了不同测试工况下测试管柱内水合物沉积厚度定量预测。研究结果表明,所建立的预测模型计算结果与室内环路实验数据的误差小于10%。现场实例应用表明,通过管柱内水合物沉积厚度判断井筒缩径率,理论计算测试2h后水合物沉积导致井筒缩径率为11%,导致井口回压下降1.78MPa,实际测得回压下降约1.86MPa,误差仅为4.5%。现场通过观察井口回压变化情况,及时调整水合物抑制剂注入参数,确保了测试作业的安全顺利进行。该研究对气井测试管柱内水合物沉积的防治具有一定的指导意义。     

深水气井测试流动保障研究

目前国内外对深水气井测试的研究工作主要集中在深水钻完井、管柱受力分析和水合物预测方面,对于深水气井测试流动保障这一领域还未深入开展研究。从渗流理论出发,结合井筒流动模型和井筒温度模型,将形成的气藏-井筒耦合模型与预测水合物的p-T图统一起来,预测深水情况下水合物生成的位置比单纯的井筒模型预测结果更为精确。通过分析影响水合物形成的影响因素,给出多种情况下相应的防治措施,从而保障测试的顺利进行。以南海荔湾的某口井资料进行测试验证了该方法的合理性。     

考虑水合物防治的深水气井测试制度优化和产能解释方法研究

深水气井测试面临水深和地质环境复杂的双重挑战,测试作业费用昂贵并且井筒中容易生成水合物,如何缩短测试时间、避免测试管柱中的水合物堵塞风险并且最大程度地获取气藏信息是困扰深水气井测试的难题.构建了考虑井筒水合物沉积动态预测的深水气井测试程序优化和产能解释方法:①建立了考虑水合物相变的深水气井测试井筒多相流模型,模型中考虑...     

深水气井天然气水合物预防方法比较研究

通常采用的水合物预防方法有注入抑制剂、井下节流、采用重力热管或注入热流体等。为分析其应用于深水气井井筒时的适用性和高效性等,开展了深水气井井筒天然气水合物预防方法的比较研究,比较分析了注抑制剂、采用重力热管和井下节流等方法抑制水合物生成的机理。抑制剂直接阻碍水合物的成核和生长,重力热管法与井下节流法则是通过调节井筒温度和压力分布,使其不具备水合物生成条件。利用改进的双流体模型计算井筒内温度和压力分布,以南海东部某深水气井设计资料为基础,比较分析了此3种方法对天然气水合物生成区域的影响规律。分析结果表明:注入抑制剂后,在低浓度范围内,随浓度增加初始生成位置呈小幅上升趋势;在高浓度范围内,随浓度增加初始生成位置大幅度上升;在热流体注入口附近,井筒流体温度出现突变,并随注入量增加与注入温度升高而升高;高产量下,井下节流使水合物生成区域增大;低产量下,节流后水合物生成区域减小。研究结果可为深水气井井筒流动安全保障设计提供参考。     

深水气井测试期间不同产量条件下水合物形成区域预测方法

水合物问题是深水测试必须考虑的问题,其关键影响因素是温度与压力。基于水力学与热力学理论,针对深水测试的特殊工况,建立了压力与温度计算模型。通过数值求解,得到了不同产量条件下测试管柱内的压力与温度分布。将计算结果与水合物形成条件相结合,对深水气井测试条件时不同产量条件下水合物生成区域进行了预测。结果表明,产量越低,管柱内压力越高,最低温度值越小,导致水合物生成区域越大。对于水深1500 m、测试管柱为114.3 mm条件下,产量低于20×104m3/d时,管柱内将出现水合物。因此,在低产量条件下,深水测试时必须采取措施抑制水合物生成。     

海域气井测试期间动态水合物风险评估——以某深水探井为例

本文以某深水探井为例,应用流动安全保障技术,对整个测试作业流程进行动态的水合物风险评估：在清井返排和放喷求产等不同工况下,分析作业期间从井底至测试平台的管柱内的水合物风险,划定水合物风险区域,量化区域内水合物风险的大小变化,给出各自工况下的水合物抑制剂需求及注入点建议,制定相应的水合物管理方案,并推荐最小测试产量范围。基于瞬态分析,提出了更加精确、完善的深水气井测试期间的动态水合物风险评估方法,覆盖了测试作业的全流程,可使作业者对水合物风险点把控更加具体,对水合物防治指导更加精确,满足越来越严苛的HSSE标准。     

气井井筒水合物预测研究

天然气中的各种组分分子在一定温度和压力下,与游离水结合,形成结晶笼状固体,在生产的过程中会堵塞油管,严重的时候甚至造成停产.考虑井筒中天然气温度和压力的耦合,从井底逐点迭代计算出井筒中天然气温度、压力的分布,再用判别水合物的热力学模型逐点判别是否形成水合物和找出水合物生成的具体位置,为防止水合物的生成提供指导作用.可以通过降低井筒压力和提高井筒温度或降低天然气体系的形成温度2个方面着手预防水合物的生成,防止水合物生成可作为开发前期选择油管考虑的一个因素.     

井筒中天然气水合物生成条件预测及应用

天然气水合物生成条件的预测方法主要有经验公式法、相平衡法及统计热力学法。其中相平衡法不适用非烃含量较高的气田(松辽盆地腰英台气田CO₂含量达22%,此法不适用);统计热力学法涉及参数较多,不便于实际应用。该文首先探讨了气井井筒压力温度的计算方法及地层热力学参数的选取,在此基础上以腰英台气田YS1井实测数据为例,采用2种经验公式法计算了井筒中水合物生成的压力温度条件。根据井筒中不同深度的压力温度分布及形成水合物的压力温度条件,可预测不同流量下井筒是否会形成水合物,从而在生产时必须确定一个最低流量值;在新井测试时,可根据不同产量和井口压力温度预测井筒是否会形成水合物,从而能预先制定测试方案和措施,避免因水合物形成冰堵影响气井的测试。     

川东北含硫气井测试流程中的水合物预测及防治

川东北含硫气藏勘探开发过程中,测试过程中水合物形成预测与防治的问题是目前急需解决的问题。通过与现场实践相结合,采用容易计算机编程且可靠性较高的分子热力学模型法进行计算分析,得到了压力、组分等对水合物温度的影响关系,尤其是硫化氢的存在对天然气水合物形成的影响,为含硫气藏水合物的防治提供了借鉴。结合河坝1井的实际情况,进行水套炉型号的优选。实践证明,利用该方法预测的水合物生成温度及预防方法准确、可靠。     

深水气井环空带压模型的建立与研究

为了研究深水气井作业生产井密闭环空压力变化规律,基于典型深水作业井井身结构,分析了密闭环空组成和特点;根据井筒压力传递特点,建立了非泄露下多套管密闭环空压力预测模型、环空气柱体积变化模型,以及泄露下环空带压数学模型;结合现场作业井进行了环空压力变化研究.研究结果表明:环空密闭压力的快速上升主要集中在生产初期,生产20h...     

气井测试关井最高井口压力预测方法研究

气井(尤其是高温高压气井)完井试油时,关井最高井口压力对于选择油层套管和采气井口以及封隔器完井工艺的设计都是必不可少的参数,必须进行准确预测.文献[1、2]提出了两种基于静止气柱的预测方法,未考虑关井后井筒温度的变化以及续流的影响,误差较大.本文通过对关井后井筒压力、温度变化的分析,详细研究了瞬变过程以及达到稳定后关井最高井口压力的预测方法.实例应用表明,瞬变过程达到稳定后,瞬变过程和稳定过程的关井最高井口压力的计算结果是一致的.