煤层气管线积液治理研究及对策

邹红刚 宋 军 黄仁琼 孙泽军 王金鹏 马 辉

(中国石油天然气集团有限公司山西煤层气勘探开发分公司,山西 048000)

1 引言

煤层气生产采用“排水采气”工艺,经过“水相流-气水两相流-气流(水流)”阶段排采，初期解吸后，采取阶梯式放气，管线压力高、气量攀升，输送效率较高；进入稳产期后，气量平稳，管线输送能力受气井生产能力、管容、积液、气体饱和含水量、管网压力低、管线位差等因素影响受到抑制，采气管线积液影响日益突显，直接影响采气、输气效率。

2 采气管线积液产出机理

煤层气开采过程中，由于煤层井壁失稳、基质破裂等原因而产生煤粉，井底的水和煤粉在排水采气过程中到达地面，大部分煤粉悬浮于水中在井口排出，但仍然有部分水和煤粉随气体进入采气管道。除此之外，饱和气体在采气管道中流动，随着温度和压力变化，其中的饱和水将会析出 ,因此，在煤层气采气管道中存在气固、气液等多相流动，水和固体颗粒都有可能影响煤层气采气管道内介质的流动状态。

从理想气态方程式来看，理想气体在处于平衡态时，压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。

pV=nRT

式中：P:理想气体压力；

V：理想气体体积；

n:气体物质的量；

T：热力学温度；

R：理想气体常数。

在同等体积流量下，温度、压力为两个主控因素当气体在管道中流动时，由于局部阻力，如遇到缩口和调节阀门时，其压力若显著下降，产生节流，节流膨胀后产生温降、压力变化，使气体饱和含水量减少。

2.1 计量阀组作为压降主导的凝析水产出认识

管线积液根据经验认识，只会在冬季气温低、温差大条件下产生，夏季温度高不会出现管线积液。9月，在华固2井、3井出现了管线积液现象，从图1华固2井、图2华固3井压力变化曲线分析看，当煤层气在单井计量阀组段压降越大，产生节流膨胀影响越大，那么温降越大，温降与饱和含水量成反比，凝析的水增多。

从图3华固1井七月生产曲线、图4华固1井十一月生产曲线来看，单井管压随温差变化明显反映到瞬时的变化，早期的影响初显端倪，从单井日气量来说变化小，易忽视；受单井井口、计量阀组节流、温度双重影响，煤层气饱和含水量开始减少，管线内的积液影响明显。

图1 华固2井压力变化曲线

图2 华固3井压力变化曲线

2.2 采气管网作为温降主导的凝析水产出认识

气体经过计量阀组后，进入低压集气管网，压降相对小，那么压降产生的温降小；煤层气在管网运移过程中依然要克服位差、沿程摩阻，必然产生能量损耗。单井管压与管网压力持平，压降趋于平缓，温度对凝析水的析出起主导作用，气体饱和含水量处于下降过程。

地形对煤层气水利计算实验数据表明：在其他相同条件下，起点、终点高程为100m时，流量、管长、管径、压力影响达5.8%。那么在低点存在积液成为可能。

3 积液排采井生产曲线特征

管线积液根据影响程度、影响范围划分为两个类型：持续性、阶段性影响。

3.1 持续性生产影响特征

从图5持续性影响生产曲线来看，气量影响时间较长，气量下降明显、不易消除，主要表现在管网采气支线上。

3.2 阶段性影响生产特征

从图6阶段性影响生产曲线来看，气量影响较短、气量波动明显、易控制、需频繁扫线，主要表现在单井阀组上。

图3 华固1井七月生产曲线

图4 华固1井十一月生产曲线

图5 持续性影响生产曲线

图6 阶段性影响生产曲线

4 治理对策

数字化、智能化排采以机巡与人巡交互式的管理模式，遵循“连续、渐变、稳定、长期”的排采管控思路，在积液治理上，多为单井扫线、凝液缸放水，建立“消防式”的预警(机巡)机制，“自主式”的周期(人巡)分片循环规律性扫线认识，大大降低了管线积液对煤层气生产的影响。

4.1 管线积液影响判定

机巡对管线积液的判定，单井套压、管压上升或波动明显，除去站场回压、仪表冻堵漂移、地质因素影响，需关联判断；瞬时(工况)波动大于等于4m3/h(瞬时波动、流量计进口旋涡发生器内有杂物、单流阀阀芯等因素)；需扫线的井满足一个条件或多个条件，存在多重因素影响。

4.2 管线积液处理方法

根据生产压力偏低的特点，遵循三低：找低点井位、找管线低点、找凝液缸位置相结合作为憋压扫线、放空的依据与方法；根据生产井、管线铺设位差的特点，单井、支线扫线找低点、凝液缸，依次分段进行，将单井扫线扩展至支线的吹扫。

影响位置判断：现场核实数据，关闭计量阀组前后控制阀门，打开单流阀处(或扫线头丝堵)，开关前后气源，根据气量强弱经验判断，初步认定影响位置，进行针对性的正反扫线；

影响距离判断：部分单井在打开单流阀处或扫线头，听“喘气、咕嘟”声，短暂的扫线效果不明显，因压力低、水堵距离较远不易扫出，可采取多次憋压、迅速放喷、延长扫线时间的办法。

5 结论

(1)煤层气管线积液、单井管压与管网压力差是从单井采气至采气支线，再到干线是一传递、积聚的过程，是因采气管线容积、过流截面积变化而不太突显，影响表现以点、到线、到面的变化趋势。

(2)煤层气采气管线积液治理，要从预防措施、监测机制、治理方法上，不断摸索方法，总结经验，降低管线积液对煤层气生产的影响。