页岩气井节流降压工艺的设计与计算

李文超

摘 要：在确定采用加热节流工艺的前提下，由于WR区块页岩气井具有开井压力大、温度低、返排液量低；正常生产期井口压力下降快、温度高、返排液量不连续的特点，将较大地影响在产能建设过程中是否设置水套炉，关系着项目整体投资决策。

关键词：页岩气田；加热节流；水套炉拆除时机

1 前言

某页岩气田是中石化继涪陵页岩气田后的第二个页岩气田。2017年12月06日，WY23-1HF试采井成功投产外输，截止到2018年2月26日，累计产气804.5×104Nm3。WY23-1HF组分以CH4为主，高达97.504%，含有少量C2H6。同时存在N2、CO2、O2等非烃气体。该井流动压力达到50MPa，而外输管道运行压力要求不得超过2MPa，因此，需要对井口天然气进行节流降压后外输，在降压过程中同时会产生温降。含水天然气当其温度降低至某一值后，就会形成固体水合物，堵塞管道和设备。为了防止生成水合物，本工程采用先加热再节流的工艺方式。

2 WY23-1HF井生产特征

2.1 开井初期

井口流动压力：50MPa；

温度：一级节流至20MPa后温度一周从20℃上升至42℃；

产水：开井第5小时出水，初期20～30m3/d（产气量2～3×104Nm3/d条件下）；

2.2 稳定试采期

井口流动压力：47.5MPa下降至41.13MPa；

温度：一级节流至20MPa后温度一周从20℃上升至42℃；

产水：瞬时不连续，总体递减，从74 m3/d下降至23 m3/d（产气量5～6×104Nm3/d条件下）；

3 加热、节流工艺计算

加热节流：利用HYSYS软件工艺计算，WY23-1HF井在1月底工况条件下，水套炉水浴温度40℃，可将天然气加热至32℃，在加热后进行二、三级节流的运行温度均高于水合物形成溫度3℃以上，不会形成水合物。

不加热进行节流：井口一级节流至±20MPa时，不会形成水合物。但继续进行二、三级节流时，运行温度已低于水合物形成温度2.2～3℃，则会形成水合物，停用水套炉会形成冰堵。

4 水套炉停运试验

4.1 水套炉停运试验成果

WY23-1HF井在1月12～16日开展水套炉停运试验，均出现流程结冰现象。试验期间井口压力：43.3MPa；井口一级节流后压力：因产水不连续原因在15～26MPa之间波动；产出水：24 m3/d；井口一级节流后温度：33.5℃。

停用水套炉后2～4小时，节流至2MPa时，三级节流阀及管道外部开始结冰，节流阀堵塞，上游压力迅速上升，通过不断活动井口针型阀小产量生产才基本保持生产，随后水套炉开启，2小时后正常生产。

4.2 水套炉停运试验分析

设定井口一级节流至20MPa时，节流后实际压力在15～26MPa之间波动，为保证二级、三级节流后均不形成水合物，一级节流后最高压力26MPa，温度需高于39.8℃。

但从WY23-1HF瞬时温度及投产2个月以来的温度跟踪曲线，工艺计算以及现场实验认为：WY23-1HF前期工况条件下不具备水套炉停用条件。

4.3 水套炉停用条件分析

临时水套炉使用周期与拆除时机，主要受气井压力下降趋势与气井温度、产水工况有关。当产水5 m3/d，且井口压力在10MPa时，井口不加热节流井口温度需求为32℃，气井实际温度约为35℃，因此，后期待气井压力下降后可择机拆除水套炉。

5 结论

①WY23-1HF前期工况条件下不具备水套炉停用条件；

②针对测试后需关压恢、地面不具备投产条件而关井的气井，需配置临时水套炉。在井口压力下降至±10MPa时可拆除水套炉，但使用时间周期因井而异，不能一概而论。

参考文献：

[1]国家能源局.NB/T 14006-2015页岩气气田集输工程设计规范[S].北京：中国电力出版社，2016.

[2]李佳轩，宋爽.页岩气采气井口集气工艺的设计与计算[J].当代化工，2015，44（12）：2889-2891.