高溫高壓氣井測(cè)試地面流程的優(yōu)化

吳軒

摘 要：高溫高壓氣井測(cè)試具有高溫、高壓、流體含砂、振動(dòng)以及容易生成水合物等特點(diǎn)，相對(duì)于常規(guī)井測(cè)試，高溫高壓氣井測(cè)試有很多風(fēng)險(xiǎn)，具有很大的挑戰(zhàn)性。因此，要求必須熟練掌握該項(xiàng)技術(shù)，以保證正常操作，防止風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：其經(jīng)測(cè)試 地面流程 風(fēng)險(xiǎn)防范

中圖分類號(hào)：TE353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（a）-0073-01

1 高溫高壓氣井測(cè)試的特點(diǎn)與難點(diǎn)

高溫特點(diǎn)要求測(cè)試儀器、儀表具有更好的耐溫性能，測(cè)試設(shè)備及流程管線密封元件要求能適應(yīng)溫度的劇烈變化；高壓特點(diǎn)要求測(cè)試流程及設(shè)備具有更高的耐壓級(jí)別、更好的密封性能；如果地層返出流體含砂，砂粒會(huì)隨著高速流體沖刷管道內(nèi)壁，從而刺壞管線及油嘴，損壞流程下游測(cè)試設(shè)備；流程振動(dòng)容易使流程管線連接脫開甚至斷裂；高壓流體經(jīng)節(jié)流降壓，特別是初開井和壓井時(shí)因返出流體呈氣液混合狀態(tài)，極有可能產(chǎn)生水合物，從而堵塞管線，迫使作業(yè)中斷。因高溫高壓氣井測(cè)試具有這些特點(diǎn)及難點(diǎn)，為保證測(cè)試作業(yè)的安全，特在傳統(tǒng)測(cè)試流程的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)。其中包括：對(duì)流體含砂情況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；對(duì)流程振動(dòng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；上游測(cè)試流程使用15K高壓設(shè)備如15K采油樹、15K地面安全閥、15K油嘴管匯；流程高壓部分使用法蘭管線，用鋼圈密封代替常規(guī)測(cè)試流程的橡膠密封，數(shù)據(jù)頭接口及取樣口采用9/16”AUTO CLAVE代替常用的NPT扣；全流程設(shè)置多點(diǎn)自動(dòng)控制裝置，流程在正常測(cè)試作業(yè)時(shí)如果意外超高壓或超低壓時(shí)能自動(dòng)關(guān)斷，使流程智能化；流程還通過(guò)MSRV設(shè)置緊急放空流程，以保護(hù)下游加熱、分離和計(jì)量設(shè)備；使用高壓大排量化學(xué)注入泵對(duì)水合物進(jìn)行有效防治。

由于地面高壓測(cè)試設(shè)備的溫度級(jí)別普遍為PU級(jí)（即最高工作溫度為250oF/121oC），而井下高溫流體返至地面時(shí)，其流體溫度很有可能高于測(cè)試設(shè)備的這一耐溫等級(jí)。如何在高溫流體進(jìn)入PU級(jí)設(shè)備前有效降低其流溫，是高溫高壓氣井測(cè)試必須考慮的問(wèn)題，目前，業(yè)界通常使用帶有可調(diào)油嘴的井口采油樹來(lái)解決該問(wèn)題，本文以15K喀麥隆井口采油樹為例進(jìn)行介紹，15K喀麥隆井口采油樹的下主閥、流動(dòng)翼閥及壓井翼閥均為液控閥，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，該采油樹流動(dòng)翼閥端還配有套式油嘴節(jié)流，與15K油嘴管匯一道對(duì)返出流體進(jìn)行二次節(jié)流。流體在經(jīng)耐溫190℃的井口采油樹的套式油嘴節(jié)流后，其流溫劇烈下降，以滿足下游測(cè)試設(shè)備對(duì)流體的溫度要求（低于121 ℃），當(dāng)然，如果溫降過(guò)大，會(huì)伴隨有水合物的產(chǎn)生，15K喀麥隆井口采油樹配有儀器、儀表安裝孔，可通過(guò)該通道注入防凍液對(duì)水合物進(jìn)行防治。

2 高溫高壓氣井測(cè)試流程節(jié)流設(shè)備選型

油嘴管匯是整個(gè)測(cè)試流程中最為重要的設(shè)備，它所承受的來(lái)自流體的破壞相對(duì)其他設(shè)備要大得多。15K油嘴管匯一般包含五個(gè)15K閘板閥、一個(gè)可調(diào)油嘴、一個(gè)固定油嘴，固定油嘴為加強(qiáng)型、耐沖蝕的碳化鎢制成，油嘴尺寸4/64”～1”共16個(gè)，增量為4/64”，1”～2”共8個(gè)，增量8/64”，3-1/16”通徑，管匯上的泄壓孔為9/16”Auto clave扣型，工作溫度為：-28.9～121 ℃，管線材質(zhì)要求符合ANSI B31.3，能適用于石油、含硫化氫的天然氣、泥漿、水的工作環(huán)境，要求防硫級(jí)別為EE級(jí)，連接方式為法蘭連接。

目前測(cè)試作業(yè)常用的法蘭管線均采用3-1/16”15K BX154鋼圈密封，密封圈的材質(zhì)等同甚至優(yōu)于管線本體材質(zhì)，有良好的抗壓能力和耐熱性能。與法蘭管線相適應(yīng)的是法蘭數(shù)據(jù)頭，高溫高壓氣井測(cè)試對(duì)溫度計(jì)、壓力表、取樣口等基本采用數(shù)據(jù)法蘭或法蘭短節(jié)，在數(shù)據(jù)頭本體上分別沿水平方向和垂直方向分別設(shè)有3個(gè)共6個(gè)數(shù)據(jù)孔，其扣型為9/16”Auto Clave，該扣型采用金屬錐面密封，因其連接螺紋不用起密封作用，螺紋的螺距相對(duì)較大，螺紋更粗，能承受相對(duì)較高的單向壓力。數(shù)據(jù)法蘭短節(jié)設(shè)有六個(gè)數(shù)據(jù)孔，分別用于1壓力表孔：2個(gè)，9/16"Auto Clave；2＼放樣孔：1個(gè)，9/16"Auto Clave；3藥劑注入孔：1個(gè)，9/16"Auto Clave；4壓力傳感器孔：1個(gè)，9/16"Auto Clave；5溫度傳感器孔（帶溫度套）：1個(gè)，溫度套與管線為9/16"Auto Clave連接，與溫度傳感器連接為1/2" NPT。

3 高溫高壓氣井測(cè)試流程優(yōu)化

通過(guò)設(shè)置流程的自動(dòng)安全控制，在正常測(cè)試期間可以有效的保證流程及設(shè)備的安全。當(dāng)油嘴刺漏、油嘴堵塞，水合物冰堵、管線漏壓、下游設(shè)備刺漏或堵塞等情況發(fā)生時(shí)，都會(huì)造成管內(nèi)壓力變化，當(dāng)這一壓力變化超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，安全控制裝置就會(huì)自動(dòng)工作，關(guān)閉采油樹安全閥或地面安全閥。同時(shí)，這兩些安全閥還設(shè)有傳統(tǒng)的手動(dòng)控制按鈕，可進(jìn)行人工干預(yù)。

氣井測(cè)試如果返出流體為干氣，則不會(huì)產(chǎn)生水合物，而一旦氣體含水，并有節(jié)流降壓時(shí)，就有可能產(chǎn)生水合物，特別是高溫高壓氣井測(cè)試，因高壓流體經(jīng)油嘴節(jié)流壓力急劇降低，體積膨脹，流體溫度劇烈下降，很容易生成水合物。目前對(duì)天然氣生成水合物的防治一般有四個(gè)途徑：1提高流體的流動(dòng)溫度；2分級(jí)節(jié)流降壓；3盡量減少天然氣中的水分如采用油基誘噴液墊；4向流體中加入水合物抑制劑。勘探氣井的測(cè)試包括高溫高壓氣井測(cè)試以及深水井測(cè)試，對(duì)水合物的防治一般采用向流程注入化學(xué)藥劑如：甲醇、乙二醇、三甘醇、氨水等，單就對(duì)水合物的防治效果而言，甲醇是一種較為理想的水合物抑制劑。由于高溫高壓氣井測(cè)試流程的內(nèi)部壓力較高，普通的化學(xué)注入泵難以將抑制劑注入流程系統(tǒng)，更難以在短時(shí)間內(nèi)大量地注入化學(xué)藥劑，經(jīng)過(guò)多方面的調(diào)研，麥格思維特GX-170泵是較為理想的高壓大排量化學(xué)注入泵。該泵采用的麥格思維特的液體增壓泵，該泵的主要技術(shù)參數(shù)為：最高工作溫度：40 ℃；驅(qū)動(dòng)空氣壓力：6～9bar；驅(qū)動(dòng)空氣流量：3000～4000 L/M；最高出口壓力：1000 bar；最大出口流量：5.5 L/M。這是目前測(cè)試業(yè)界所使用的的工作壓力最高、排量最大的化學(xué)注入泵，比現(xiàn)在深水測(cè)試用的化學(xué)注入泵還高一個(gè)等級(jí)。endprint