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。     

深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测

综合考虑天然气水合物生成热力学、温度和压力条件,预测深水钻井井筒中天然气水合物生成区域.针对深水钻井的特点,建立了多相流控制方程组(包括各相的连续性方程和动量守恒方程)、环空和钻杆内的温度场方程以及水合物生成热力学方程.针对不同的钻井工况给出了方程的定解条件、方程离散方法以及求解步骤.通过仿真算例讨论了在钻进、停钻和压井过程中相关参数对天然气水合物生成区域的影响规律.结果表明:循环流量越高,抑制剂浓度越大,停钻时间越短,节流管线尺寸越大,水合物的生成区域就越小.算例研究还表明,多因素相结合抑制水合物生成的效果比单因素抑制水合物生成的效果更好.依据此计算方法还可对各参数进行优化.图7参16     

深水钻井井筒中天然气水合物生成风险评价方法

综合考虑天然气水合物相平衡条件、井筒温度-压力场和地温梯度,建立了深水浅部地层天然气水合物生成区域预测方法和深水钻井中井筒内天然气水合物生成区域预测方法。分析结果表明深水浅部地层钻井比深部地层钻井生成天然气水合物的风险更大。在此基础上引入过冷度密度对不同井深处的天然气水合物生成风险进行定量评价,同时基于施工参数的无因次化建立了重点区域天然气水合物生成风险定量评价方法。实例计算表明:深水钻井中海底井口附近和隔水管下部水合物生成风险等级最高;钻井液导热系数、入口温度、排量和NaCl浓度对井筒中天然气水合物生成风险影响最大,可以根据各施工参数的敏感因子并结合现场实际情况定量优化钻井设计和施工,从而降低或避免风险。     

深水钻井井简中天然气水合物生成区域预测

综合考虑天然气水合物生成热力学、温度和压力条件，预测深水钻井井筒中天然气水合物生成区域。针对深水钻井的特点，建立了多相流控制方程组（包括各相的连续性方程和动量守恒方程）、环空和钻杆内的温度场方程以及水合物生成热力学方程。针对不同的钻井工况给出了方程的定解条件、方程离散方法以及求解步骤。通过仿真算例讨论了在钻进、停钻和压井过程中相关参数对天然气水合物生成区域的影响规律。结果表明：循环流量越高，抑制剂浓度越大，停钻时间越短，节流管线尺寸越大，水合物的生成区域就越小。算例研究还表明，多因素相结合抑制水台物生成的效果比单因素抑制水合物生成的效果更好。依据此计算方法还可对各参数进行优化。图7参16     

天然气水合物生成条件的预测

天然气混合物中小的气体分子在一定温度、压力下与其所含的水生成一种类似于雪状的晶体,该晶体具有严格固定的容积和结构,其通式为Ｍ·ｎＨ２Ｏ,其中水分子借助于氢键形成具有一定体积参数的多面体,气体分子借助于范德华为填充于孔穴的内部,形成稳定的晶体结构。石油及天然气工业生产的天然气混合物中,经常会有气体水合物生成,导致管线和设备的堵塞,使原油及天然气的产量下降,给气体运输及加工造成困难。国外许多学者已致力于该项课题的研究,确定了晶体的结构组成和参数。ＶａｎｄｅｒＷａａｌｓ和Ｐｌａｔｔｅｕｗ根据Ｌａｎｇｎ…     

应力敏感对气水同产井产能的影响

在气藏开发过程中,储层应力敏感是影响气井产能的重要因素。基于直井井筒周围平面径向渗流原理,考虑储层应力敏感以及井筒周围气水两相渗流,定义气水两相拟压力,推导出了考虑应力敏感条件下产水气井二项式产能公式。实例论证表明,随着应力敏感指数的逐渐增大,无阻流量逐渐减小。     

天然气长输管道中水合物生成的预测

天然气管道运行过程中,随着管道内压力、温度和天然气组分的变化会生成水合物。水合物的生成会降低管道的输送能力,从而提高输送成本,严重时更会堵塞管道甚至发生管道爆裂,造成重大的生产事故和巨大的经济损失。通过天然气管道内水合物生成条件预测模型的建立,确立天然气水合物形成时的温压关系,再结合天然气输送管道中温度和压力分布的仿真模拟,就可以预测天然气输送管道中水合物生成的大体位置和水合物生成的类型。这可以为防止天然气输送管道中水合物生成和堵塞提供技术依据,也为管道的设计和运行提供指导性建议。     

天然气水合物生成预测及防治技术

介绍了天然气水合物的结构和危害，总结了预测天然气水合物生成条件的主要方法，包括经验图解法、相平衡计算法、统计热力学计算法等，阐述了防止水合物形成和排除已生成水合物的常用技术，包括脱水、脱轻烃、降压、提高流动温度、加化学添加剂等。     

气水同产井地面集输系统恶臭原因及整改措施

川东北气矿气水同产井污水量大,污水夹带气较多,井站臭味特别大,存在极大的安全、环保隐患。针对上述问题,陆续采取改进措施:污水罐和污水池的呼吸管埋地铺设改为架空铺设;污水罐呼吸管废气自然飘散改为放空燃烧;污水罐进液管由下进改为上进;改造污水罐进液管结构;新增污水罐进液口气液分离附加组件;污水罐出液管增设自动水封装置;污水泵改填料密封为机械密封;优化生产操作工艺和生产制度;严格污水装卸拉运管理及其他设计与安装上的技术改进。通过上述改进和近年雷13、雷14、七里25、七里025-X1井站的改造试运行,不仅生产运行平稳,跑冒滴漏显著减少,作业环境大为改善,检修次数和时间明显减少,每年节约检修费用约20万元,而且消除了原先低空弥漫的有害气体,员工健康状况和生产安全性有了极大的改善,井站周边居民普遍反映基本无臭味。气水同产井站恶臭治理成功,为同类型气水同产井地面集输系统装置工艺设计或大修设计提供了参考和技术借鉴。     

醇盐混合体系中天然气水合物生成条件预测

油气田生产中,现场生产中的水合物生成预测需考虑在醇盐混合中的情况。本文应用基于双过程水合物生成动力学机理的Chen＆Guo模型,选用PT状态方程结合基于局部组成概念的混合规则以及Debye-Huckel远程作用修正项,将水合物生成条件预测成功应用于醇盐混合体系,计算结果比较理想,从而为水合物的现场防治提供了依据。     

产水气井产量预测方法研究

产水气井在开发过程中,随着压力的降低,析出的凝析水与地层水会逐渐向井底聚集,一方面引起气井生产过程中水气比的上升,同时还会破坏地下油气渗流环境,影响气井产量.文章利用气体非达西稳定渗流基本原理,同时结合气井生产水气比与气水相渗曲线,通过等效表皮系数,对产能方程进行修正,最终获得预测产水气井(藏)产能预测的方法.实例计算...     

油套环空放空防止气井井筒生成水合物技术

基于气液两相流沿气井油管上升流动过程中质量和动量守恒及井筒传热机理,建立了压力和温度梯度耦合模型,并采用四阶龙格 库塔法数值求解。该模型中考虑了流体的焦耳 汤姆逊效应及环空介质和地层热物性沿井深的变化,分析了大牛地低渗低产D2-56气井环空介质换热系数和井筒总传热系数与套压的关系。计算结果表明：若井下安装封隔器,并将油套环空放空,可显著降低井筒总传热能力和油管内流体的热损失,提高油管内流体温度,可防止水合物在油管中生成。对于产量较高的气井,降低油套环空压力对防止水合物生成更具有实用性。     

A prediction model for the natural gas hydrate formation pressure into transmission line

Gas hydrate is a major challenge in deepwater hydrocarbon transmission lines. It can lead to safety hazards in production and flow assurance in the transportation system of hydrocarbons. The authors propose a mathematical prediction model for hydrate formation pressure conditions based on exponential function and intelligent optimization. The intelligent optimization approach namely genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO) and grey wolf optimizer (GWO) were used to search the best value of coefficients that give a minimum error in prediction of pressure conditions during hydrate formation in the deepwater pipeline. The proposed approach was tested on the four experimental data of with and without inhibitor and nitrogen in the mixture of gases. The proposed approach of hydrate formation pressure conditions prediction model will be helpful in finding hydrate formation pressure in deepwater methane gas pipeline.     

含抑制剂体系下天然气水合物形成预测模型的建立与应用

油气水混相在开采与运输过程中易生成天然气水合物,预测其形成条件可保障油气田的安全运行。建立了包含超过1500个数据点的广泛数据库和基于PSO-LSSVM的含抑制剂天然气水合物形成解离模型,与BP神经网络模型模拟结果进行了对比分析,并在荔湾气田现场管道进行了预测应用。结果表明,LSSVM模型通过PSO算法优化后确定的正则化参数为321.1523642521、核参数为1.0210368871948。BP神经网络模型和PSO-LSSVM模型的平均相对误差分别为1.92%和0.49%,说明PSO-LSSVM模型的预测能力更强。以纯水为基础介质时,BP神经网络模型和PSO-LSSVM模型均可较准确地预测水合物形成,但以含热力学抑制剂水溶液为基础介质时,PSO-LSSVM模型具有更优秀的表现。PSO-LSSVM模型对于荔湾气田现场生产具有较强的适用性,可为甲醇注入量的确定和现场安全运行策略的制定提供理论依据。     

Predicting the conditions for gas hydrate formation

Gas hydrate is a crystalline mixture obtained from gas molecules trapped in the cavity of hydrogen bonding water. To date, an essential step in the development of natural gas industry has been the acquisition of knowledge in the operation and handling of gas under high pressure without hydrate formation. Since there are several ways to predict hydrate formation, this study investigates predicting hydrate formation using the Katz method. In addition, several new models for accurate estimation of gas hydrate formation conditions will be provided. These models are based on artificial neural network (ANN) requirements. To create the model, predictive experimental data published in books and journals, as well as data extracted from Katz graph (Katz chart), estimate the formation conditions of gas hydrate. We validate the model created with the use of various statistical parameters such as mean squared error (MSE) and R²-value. The result of these parameters in models created to predict the formation of hydrates accurately and efficiently is evaluated. In this study, our goals are to use an artificial intelligence neural network to predict the formation of gas hydrates.     

预测天然气水合物生成条件回归公式的评价

水合物的生成会给天然气生产和集输过程带来极大的困难,准确预测水合物形成条件至关重要。归纳总结了预测天然气水合物形成温度的回归公式,包括Makogon公式、Towler公式、Bahadori公式。通过比较公式计算值与实验值,计算出平均相对误差来评价各公式的计算精度。计算结果表明,对于非酸性天然气,3种公式的平均相对误差分别为0.55%、0.40%和0.43%。对于低含CO2天然气,3种公式的平均相对误差分别为0.41%、0.32%和0.52%。Towler公式的计算精度最高。此外,3种公式均无法准确预测含硫天然气的水合物形成温度。     

Effect of a nonionic surfactant on the formation of natural gas hydrate in a diesel emulsion system

Abstract

In order to investigate the effect of different nonionic surfactants on hydrate formation in oil-water emulsion systems, the hydrate formation experiments were carried out in a diesel water-in-oil emulsion system with a water cut of 40% using nonionic surfactants such as Span80, Tween80, Span20 and Tween20, respectively. The results show that under the experimental conditions of 275?K and 7?MPa, a certain concentration of nonionic surfactant can promote the growth of hydrates in diesel emulsion systems, shorten the hydration reaction time, and have a significant effect on the improvement of gas storage density. The combination of Span80 and Tween80 in a mass ratio of 1:1 was the most effective in promoting the formation of hydrate in the emulsion system. When the mass fraction was 0.5%, the hydration reaction time was the shortest and the hydrate gas storage density was the highest. Due to the addition of the nonionic surfactant, a stable interfacial film and interfacial charge are formed around the water droplets of the emulsion system, making it difficult for the droplets to approach and polymerize, which maintains the stability of the water-in-oil emulsion system and has great reference value for the study of hydrate storage and transportation.     

南海北部天然气水合物藏垂直井网降压开采数值模拟

为了提高南海北部低渗透率、泥质粉砂型天然气水合物（以下简称水合物）储层降压开采的气产量和采收率，基于我国2017年水合物试采W17站位水合物层含有少量游离气且下伏泥层的条件，根据实际试采数据，针对单垂直井和垂直井网两种布井方式，利用TOUGH+HYDRATE软件进行了水合物层降压开采数值模拟，研究了开采井产气/产水特征及开采区温度场、压力场、水合物饱和度场的变化特征，进而分析了渗透率、井间干扰对压力场、温度场及流场变化的影响机制。研究结果表明：①低渗透率泥质粉砂型水合物层在降压开采过程中，水合物的分解使水合物沉积层渗透率增大，从而使气、水产量增加；②在降压开采初始阶段，开采井的气、水产量短时达到峰值后急剧减小，水合物迅速分解、吸热及游离气的涌入使得井筒附近温度降低，而后随着开采时间的延续，气、水渗流阻力增加，压降传播速率降低，水合物分解气产量和井口气产量不断降低，水产量则缓慢上升；③水合物的分解由压降和周边流体渗流、传热联合控制，井筒附近及水合物层上下界面处的水合物优先分解，井口产出的天然气有较大部分来自于周边水合物层中的游离气和孔隙水溶解气；④采用垂直井网进行水合物开采，每口井的控制面积减少，单井的产气/产水速率及累计产气/产水量均明显低于单垂直井，但垂直井网开采总的气产量更大、水合物采收率更高；⑤井距决定了每口井的控制面积和最终累计产气量，井间压降叠加效应加速了水合物的分解，井间区域的压力及温度显著低于单井，但井间对称流场的干扰会阻碍气液流动，在井间中心区域将形成“静止区”。结论认为，多井联合开采可以提高井场总的气产量，但需要根据钻井成本、水合物层渗透率、预计生产周期、井场总气产量和水合物采收率等指标来综合确定合理井距。     

超高压含硫气井井筒内天然气水合物解堵技术

为了安全、高效、经济地解除超高压气井井筒中的天然气水合物（以下简称水合物）堵塞，利用自主研发的固体自生热解堵剂在井筒内发生化学反应所释放出的热量来溶解水合物并防止其再次生成，通过调节解堵剂加量，来实现生热时间和生热量可调，进而将形成的化学自生热解堵技术在四川盆地超高压含硫气井的解堵作业中进行了应用。研究结果表明：①采用自主研发的固体化学自生热解堵剂，通过调整加量，可以实现生热峰值温度（34.2～88.5 ℃）、生热时间（24.2～884.0 min）可调，并且反应产物中包含有水合物抑制剂，能够抑制水合物再次生成；②随着解堵剂浓度增大，热传递速率加快，使解堵剂周围水合物的分解速率增加；③随着井筒内径增大，解堵时间延长，并且从64 mm增至76 mm对应的解堵时间增长率小于从76 mm增至102 mm对应的解堵时间增长率；④热量扩散模拟计算结果与现场实际用量的吻合率超过85%，证明所建立的化学自生热解堵剂热量扩散模型可靠，可以用于现场解堵剂加量的计算；⑤使用抗硫耐压140 MPa的固体药剂投加装置投加固体自生热解堵剂，在四川盆地超高压含硫气井已应用3井次，成功解除了水合物堵塞，使气井顺利恢复生产。结论认为，所形成的解堵技术针对超高压含硫气井井筒中形成的水合物堵塞的解除效果好、现场操作安全简单、费用低，具有较好的应用前景。