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。     

深水气井测试管柱内天然气水合物沉积堵塞定量预测

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。     

深水气井测试过程中水合物相态曲线的研究与应用

针对深水气井测试过程中井筒温度场的变化带来水合物生成的巨大风险,易导致测试管柱堵塞、环空出现较大的带压值等严重问题,对水合物生成相态曲线在深水气井测试过程中的多方面应用进行了研究。首先在深水气井测试井筒温度场精确预测的基础上,结合水合物相态曲线,定量预测了测试期间管柱内水合物的生成区域,计算得出了测试管柱上的化学药剂注入阀的下入深度,并设计确定了测试期间井筒及地面油嘴处水合物抑制剂的注入量,形成了深水气井测试水合物相态曲线应用方法。该方法在南海深水某气井进行了综合应用,计算得出该井测试期间化学药剂注入阀下入深度为2 450 m,井筒及地面油嘴处水合物抑制剂注入分别为甲醇和（3%～5%）乙二醇,综合应用测试作业工作制度,测试期间井筒无水合物生成,地面油嘴处水合物生成注入抑制剂后压力下降约13.6%,保证了现场测试作业的成功实施,可为其他深水气田测试过程中天然气水合物的防治提供借鉴。      

深水气井测试井筒温度场预测模型的建立及应用

目前对深水测试井筒温度场预测模型的研究较少,且现有模型存在预测精度误差大等缺陷。在深水气井测试井筒温度场预测难点分析的基础上,建立了深水气井测试井筒温度场预测模型,利用建立的井筒温度场预测模型对测试期间水基测试液性能参数进行了敏感性分析,得到了影响井口温度的水基测试液最优性能参数值,进而指导开发了一套深水气井测试保温测试液体系。模型验证及应用结果表明,本文建立的井筒温度场预测模型所预测的井口温度与现场实测井口温度最大绝对误差仅为3.4℃,使用本文研制的深水气井测试保温测试液后不同测试产量下的井口温度提升效果和水合物生成抑制效果均十分明显,本文研究成果对于深水气井测试具有重要指导意义。     

深水气井测试求产阶段管柱内天然气水合物防治方法

深水气井测试求产过程中,预防与控制天然气水合物(以下简称水合物)堵塞对于保障测试安全至关重要。为此,通过分析不同测试条件下的井筒温压场分布,应用水合物生成—沉积及分解计算方法,评价了不同测试制度下全测试过程中管柱内水合物的沉积与堵塞程度的变化;在此基础上,提出了基于水合物防治的深水气井测试求产方法。研究结果表明:(1)深水气井测试过程中井筒内常形成水合物堵塞风险最大的环雾状流型,测试过程中采取防止水合物堵塞措施比防止水合物生成更加合理;(2)常规四点测试方法要求设置流温较低的低产气量测点,但高压、低温的井筒环境容易导致水合物生成、沉积,测试持续时间过长会增加测试管柱的堵塞风险;(3)所提出的适合于深水气井测试的混序测试制度在不改变测试产气量与时长的前提下,通过调整测点顺序形成的井筒温度变化使水合物沉积层分解,降低了测试过程中测试管柱的最大堵塞程度;(4)对于无出砂、无应力敏感、无反凝析且不产水的深水气井推荐使用三点或二点测试法,相对于四点测试法,前者能有效降低测试管柱内的水合物沉积、堵塞风险,同时又能在保证产能方程准确性的前提下缩短测试时间、降低测试成本。结论认为,该研究成果可以为深水气井的现场测试施工提供帮助。     

深水测试井筒水合物生成区域敏感性分析

深水测试期间,为防止水合物沉积堵塞井筒,需对水合物生成区域进行准确预测。通过实验和理论模型分析,结合现场数据与模拟比较,提出深水测试复杂组分条件下井筒油气复杂多组分水合物生成区域预测方法,对气体组分、含水率、矿化度等因素进行敏感性分析。模拟结果表明,不同气体组分,对水合物生成区域影响不同,碳数较大的烃含量越多,水合物生成区域大,是影响水合物生成区域的核心要素;含水率越大,水合物生成区域先增大后减小;矿化度越小,水合物生成区域越大。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。     

塔里木油田高压气井井下节流防治水合物技术

塔里木油田高压气井开采过程中水合物堵塞问题严重,影响了气井的正常生产,因而研究应用了合理的井下节流防治水合物技术。利用水合物生成预测模型与气井井筒压力温度预测模型,对高压气井的水合物生成温度和生成位置进行了预测;采用节点系统分析方法,以节流器为节点预测气井井下节流后的温度压力分布,对比节流前后的井筒压力和温度分布,分析高压气井井下节流防治水合物效果。根据高压气井LN422井的水合物相态曲线和井筒内温度压力场,认为水合物形成风险区为500 m以浅井段。应用井下节流技术后,LN422井的井口压力由29.2 MPa降至12.0 MPa,井口温度由21.0 ℃升至23.7 ℃,且井筒中各处的温度均高于该处的水合物生成临界温度。研究结果表明,井下节流技术可显著降低高压气井的井筒压力和水合物生成风险,延长生产免修期。      

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北大核心CSCD

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产阶段的水合物生成区域预测方法。不同开井产量和开井时间对水合物生成区域影响规律分析结果表明,管柱内温度随着开井时间的增加而相应升高并逐渐趋于稳定,而水合物的生成区域会随着开井时间增加而逐渐减小,达到稳定后保持不变;初开井产量对水合物生成区域影响较大,适当提高开井产量有助于降低水合物生成风险。本文建立的预测方法可以为深水气井作业水合物防治方案设计提供依据。     

深水气井测试管柱内天然气水合物堵塞特征与防治新方法

目前对于深水气井测试过程中井筒管柱内天然气水合物(以下简称水合物)堵塞的形成机制尚不清楚,因而存在着过度使用水合物抑制剂以及抑制剂利用效率较低等问题。为此,针对多相流,在水合物生成动力学、水合物颗粒运移沉积动力学等方面开展了研究:构建形成水合物堵塞的定量预测模型,预测水合物在管柱内何时何处形成堵塞并评估堵塞严重程度,确定易发生堵塞的高风险区。进而提出了基于拓展安全作业时间窗口的水合物堵塞防治新方法——依据安全作业时间窗口优选抑制剂浓度、优化抑制剂注入速率。研究结果表明:(1)井筒内所生成的水合物在管柱内壁上沉积附着,形成不断增厚的水合物层,造成管径变小,液膜处生成的水合物在管壁上沉积是造成管柱堵塞的主要原因;(2)随着水深增大或产气量降低,不发生水合物堵塞的安全作业时间窗口变窄,形成堵塞所需时间变短;(3)注入水合物抑制剂可以延缓堵塞的发生,拓宽安全作业时间窗口;(4)水合物防治新方法可显著降低所需水合物抑制剂用量和注入速率(在算例条件下可降低50%)。结论认为,新方法有效克服了传统方法过度使用水合物抑制剂的不足,可为深水气井测试中水合物的防治提供指导。     

隔水管循环注液对深水气井测试管柱温度分布的影响

为了准确预测深水气井测试管柱内的井筒温度分布,根据能量守恒原理及传热学原理,建立了深海气井在普通测试流程及在隔水管内循环注入常温水工况下的井筒温度预测模型。模拟计算结果表明,隔水管循环注入常温水对测试管柱的温度有一定的影响,当水深大于200 m时循环液温度与海水温度基本一致,循环时可使隔水管环空温度降低从而增大水合物生成风险。因此,水深大于200 m的深水气井不宜采用隔水管循环注水。本文研究成果对于深水气井隔水管循环注液测试具有指导意义。     

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。     

利用井下节流技术防止水合物形成

井下节流技术是将节流嘴置于油管某一适当位置,使井筒压力降低,改变水合物形成条件,防止井筒水合物堵塞,同时可有效降低井口装置的压力,使井口装置更加安全可靠,使用寿命延长。为准确预测井下节流后气井井筒温度、压力分布．判断水合物形成条件,将井筒节流温压分布模型与水合物预测模型相结合,建立了气井井下节流水合物预测模型。结合油田实例．预测了气井节流后温度、压力沿井筒的分布,计算了节流后温度、压力条件下井筒内水合物的形成温度,为气井井筒水合物的防治提供了重要依据。,在气井中,利用井下节流技术能够有效地防止水合物的形成,研究成果已用于指导双家坝气田采气工程设计。     

气井水合物实时监测预警系统研究

气井井口温度较低时井筒内易生成水合物,为了避免测试时冻堵井下油管事故的发生,设计了与现场数采设备相配合的实时监测预警系统。以井口附近地面管线监测点实时传输的压力、温度及流量数据为依据,应用井筒多相流理论计算气井沿程压力温度分布,与图解法所形成的天然气水合物P-T图相比较,进而判断是否达到水合物生成条件,并计算可能存在水合物的井段,由此进行报警并采取及时的预防措施。系统中包含了所涉及开井与关井井筒压力温度计算、天然气水合物生成预测、预警预防设置3部分。编制的软件经现场实践可达到实时监测的目的。最后,给出在集成化实时监控下预防气井水合物的对策。     

深水气井测试中天然气水合物的抑制和调控方法

深水气田完井测试过程中,井筒温度场的变化会使油气热量散失,导致生成天然气水合物、环空出现较大的带压值等严重后果,影响油气井的安全完井、测试及井筒的完整性。文中分析和对比研究了水合物热力学抑制剂注入、井下节流、保温油管和保温测试液等水合物抑制机理和调控方法,对研制成功的保温测试液进行了性能评价。用不同方法计算和模拟了深水测试过程中的井筒温度场,并对南海西部2口深水气井现场测试中水合物抑制剂注入和保温测试液进行了分析。现场应用表明,保温测试液能有效抑制水合物生成,且具有工艺简单、可控性好、危险程度低等优点,不仅填补了国内深水水基保温测试液技术的空白,还保障了深水测试作业安全顺利实施,有力地促进了深水测试关键技术的研发和应用。     

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。     

海上气井测试液控温性能调整方法

深水和高温、高压是目前南海西部勘探开发面临的2大挑战,测试作业更是面临海底低温、井口高温的难题,且保温测试液体系研究在中国尚属空白。通过建立气井测试系统预测传热模型,对影响深水和高温、高压气井测试井筒温度场的测试液控温性能因素进行了敏感性分析,建立了测试液控温性能调整方法。模型验证预测最大温度误差仅为3.4℃,并以此理论为基础,构建了一套控温性能可调、井口温度可控的测试液技术,其切应力大于4Pa。该技术在南海西部某深水气井测试应用中获得了成功。现场测试期间该井实测井口温度为16.5℃,计算预测该井井口温度为18℃,且井筒不同位置实测温度与预测井筒温度场十分接近,最终该井测试安全顺利,气产量达100×104m3/d。      

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.     

海域天然气水合物降压开采压力控制及气液流动特性

针对海域天然气水合物降压开采井身结构和管柱设计的特点,综合考虑水合物储层-生产井动态耦合、井下加热器预热和电潜泵实时排采的影响,建立了水合物降压生产期间井筒气液两相流模型及数值求解算法,提出了基于瞬态多相流实时优化泵排量的生产压差自动控制方法,并利用日本第1次水合物试采和中国南海深水气井现场实测数据对模型进行了验证。结合海域水合物试采的地质条件和环境特征,开展数值模拟研究,检测了不同生产压差控制方法的性能,分析了不同生产设计参数条件下生产管柱内的气液流动特性。研究结果显示,所提出的方法能够准确完成降压目标,而Shimizu方法具有一定的随机性;在水合物降压开采过程中,增大生产管柱的管径、施加井口回压、降低电潜泵的安装深度和提高生产压差均可以降低井内的液位高度,其中井口回压对液位高度的影响起着绝对主导作用,而电潜泵位置的影响最小;当采气管线的管径减小至0.108 m、井口回压低于0.12 MPa、生产压差小于2.16 MPa时,主流管线内会出现连续排水现象。     

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...