超高压油气井地面测试技术的应用研究

超高压油气井地面测试技术的应用研究

邹帅

中石化江汉石油工程有限公司井下测试公司巴州塔里木测试分公司 新疆维吾尔自治区库尔勒市 843100

摘要：目前的超高压气井压力控制技术、多层节流降压和分流技术、以及多项与安全控制技术一体化的超高压气井及地面测试技术已在全国多个气田进行了测试使用,效益良好。研究结果表明：①、根据超高压矿井中存在高温、高硫含量的特性,在测试时易发生结冰、管路渗漏等状况。②根据超高压气井的先进地面测试技术,建立了适应矿井的测试措施与流程,通过实际应用成功地实现了该矿井的节流降压、喷射排液、按生产要求测试、试验开采等工作。③超高压气井的实验方法,具备了先进的高压控制、节流减压、去硫、液体气体分离等工艺,可以适应实验期间不同情况的要求,并且具有了先进的安全控制和优化方法,工作稳定性较高。结论:对超高压井的地面测试技术,有着很普遍的适应性。

关键词：超高压 油气井 地面测试 硫化氢

1、试验作业难点分析

1.1高温高压对机械设备的密封性要求极高,压力调节难度相当大

在传统的地面试验过程中,采油井与喷嘴管的合流之间的管道通常由油管或壬用丝扣连接,密封主要取决于缠绕衣料带或使用橡胶部件,整个过程承受压力能力低,耐温性能差。试验流程要求高温耐压能力高,难以在高温高压下控制井口压力。

1.2高压流体的节流降压易导致电气设备损伤,甚至导致电气设备的超压。

以往的地面试验流程中一般都可以进行下一级节流减压,但是一旦井口的气压达到了第35MPa,节流减压的难度就较高,因为节流阀前后的气压相差很大,节流阀也极易遭受破坏,严重时导致节流阀的断裂上游高压流体也有可能逃进下游低温流体,从而造成装置的严重超压。

1.3在高压高生产的情况下,从井里反冲的固相颗粒对设备的侵蚀更加严重。

钻取的时间长可能会出现漏井现象,如果钻井液的累计泄露水量大于1000m3,在喷枪试验期间泄露的钻井液返回地面试验设备时将会引起严重的腐蚀,流体压力越高,流量越快对设备的腐蚀也越强烈。

1.4 H2S含量高,风险大

众所周知,H2S是无色无味的强毒废气,长时间接触H2S不但会侵蚀试验设备,而且如果出现毒气泄露,极高浓度的H2S会对实验人员产生致命影响,本研究的实验井预计H2S的总浓度将超过17400mg/L,将大大高于人类死亡浓度。所以,怎样做好H2S的监测与保护,最大限度地消除其影响成为该井地面检测的最大难题。

1.5人员长时间处于高压环境中,作业风险高

工作时间,在井口或高压范围内的喷嘴管汇等主要取决于现场作业者的手动作业,此外,巡查设备、喷头更换等也需要在高压范围内作业,由于作业者需要长期暴露于高压区域内进行作业,所以操作危险性也相当高。

1.6在高寒时段进行测试,设备保温难度高,易发生冰封

在水井检测期间的高寒情况下,地面试验流程的保温难度较高,容易发生冰封,造成设备超压损伤和操作故障,增加试验风险。

2、工艺措施

2.1中流高压区使用法兰线联接和线圈密封,以达到对超高压的有效保证

在测试过程中,高压部分的各种装置都通过法兰管线、固定螺栓接头、钢轮密封,并杜绝使用油管或壬相连,以保证在高温高压下和有H2S情况下,设备的密封性。法兰管道、地面紧急切断阀、燃油喷嘴管道、排管管道以及流经高压区的所有设备水压等级均达140MPa,能达到100MPa以上超高流量电压的高效控制系统。

2.2搭载耐腐蚀性强的功率喷嘴和固定喷嘴,整个过程的抗耐腐蚀性更强

对喷嘴管使用了耐腐蚀性很强的碳化钨硬质合金材料,以及经过特殊镶嵌技术加工的喷头管进行了放喷试验,同时采用耐腐蚀能力、耐磨性更好的空气动力喷头管取代了常规的针阀进行节流控压,从而使设备的耐腐蚀性极大地增加,并能够更好的适应于产品测试期间节流控压过程的需要。

2.3利用多段分离技术减少H2S气体溢出

整个流程包含三相分离器、立式缓冲罐、卧式密闭计量罐三级液体气体分离装备。其中三相分离器的最大耐压能力为909MPa,是一级液体气体分离装置,完成99%的液体气体分离。而立式缓冲罐的最大耐压能力为1.5MPa,是二次分离装置,完成5%的液体气体分离。通过对前面两个步骤的分离之后,液体中的剩余气体得到了很少,并且为进一步减少了燃气泄漏的可能性,该流程的尾部还采用了液体计量储藏与液态燃气自动分离器的双重性能兼备的气压承受能力0.5MPa的卧式密闭计量罐。用三段分离方法将分离出来的燃气全部被导入焚烧池点火焚烧。利用三段分离方法实现了液气分离效果的最优化,能够降低由于H2S溢出而产生的风险。

2.4综合应用井水实时处理系统等高新技术,消除H2S的危险

在试验流程中的中压区和低压区分别设有检除硫化剂加注口,通过使用实时除硫化系统同时完成两个阶段的注入工作,对由竖井中产生的液体进行了实时除硫化处理,以去除液体中的未分离及逸散的H2S,最后拉走的原油中不含强毒的H2S气体,从根本上可以减少H2S对设备和人员健康的影响。

2.5应用多种安全控制技术,提高测试安全性

通过油压控制完成了对喷嘴管的集成和动力喷嘴的远程控制,不但减少了开关阀门的使用次数,大大提高了工作效率,而且克服了实验过程中工作人员长期露出超高压区对使用仪器的安全危害和减轻了作业人员的劳动强度的困难问题。在接近试验中流体高压区采气木的地方设有应急切断阀(SSV),紧急情况下在30s之内快速断开流体运动管道,以确保实验安全。在喷嘴管与热交换器间安装了多级感应高压气体释放阀(MSRV),实现了工艺区中低压区域的超压自动漏压,有效保证了下游中低压装置的安全性。同时还配备了H2S现场监测系统、高压气体危害区域的视频监测系统等安全设备,从多角度增强了工程稳定性。

3、结论

超高压气井的地面测试技术有着普遍的适应性,在技术上拥有世界领先的高压控制、节流减压、去硫、液体气体分离等核心技术,并能够适应地面测试期间的不同情况要求。搭载了最先进的安全控制与优化过程,完成了全部流程的封闭工作,适用于H2S浓度超高的井口状况试验。并能够最大限度减少在超高压技术气井与地面测试阶段的安全风险,工作安全性高。

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