庫(kù)爾班艾力·吐拉甫江（新疆油田公司采氣一廠(chǎng)采氣隊(duì) 新疆 克拉瑪依 834007）

一、采氣過(guò)程中水合物產(chǎn)生的危害

天然氣水合物是白色結(jié)晶固體，外觀類(lèi)似松散的冰或致密的雪，密度為0.88～0.99g/cm3。當(dāng)氣體處于水蒸氣的飽和或過(guò)飽和狀態(tài)并存在游離水，有足夠高的壓力和溫度時(shí)就能形成水合物。由于水合物是一種晶狀固體雜質(zhì)，天然氣中一旦形成水合物極易在閥門(mén)、分離器入口、管線(xiàn)彎頭及三通等處形成堵塞，嚴(yán)重時(shí)影響天然氣的集輸，因此從井口工藝到集氣站管輸過(guò)程中必須采取有效工藝措施防止水合物形成。

二、某氣田防凍技術(shù)面臨的問(wèn)題

某氣田所處區(qū)域?qū)賰?nèi)陸性干旱氣候。冬季氣溫較低，根據(jù)計(jì)算天然氣水合物生成溫度為21°C（井口壓力16M Pa）。因而很容易在井筒采氣管線(xiàn)中生成水合物。在天然氣輸氣過(guò)程中，考慮到管線(xiàn)沿程壓力、溫度的損失以及凝液的析出造成管輸阻力增大，輸氣管線(xiàn)長(zhǎng)度一般不大于5km。但龍1井距中心處理站16.8km，龍2井距中心處理站10km，因?yàn)楣芫€(xiàn)長(zhǎng)，沿程壓力和溫度損失很大，隨著溫度的降低，凝液的進(jìn)一步析出加大了輸氣阻力，所以傳統(tǒng)的僅靠單井加熱工藝不能滿(mǎn)足該井區(qū)長(zhǎng)距離管道的溫降問(wèn)題。因此必須采用一種新的防凍工藝來(lái)解決管線(xiàn)的防凍問(wèn)題。

三、新情況下防凍技術(shù)的優(yōu)化研究

針對(duì)龍1井和龍2井長(zhǎng)距離輸氣管線(xiàn)的防凍問(wèn)題，對(duì)幾種防凍方案進(jìn)行比較及優(yōu)選。

1.單井加熱工藝：

單井加熱工藝主要采用水套加熱爐。這也是目前氣田集輸系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛的天然氣加熱設(shè)備。它不像套管換熱器需要配備專(zhuān)用的蒸汽鍋爐和蒸汽管線(xiàn)。由于水套加熱爐是在常壓下對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行加熱，因而易于操作和控制，也更安全，適用范圍更廣。對(duì)于龍1井由于出液較多，不適合直接注醇防凍工藝，因此采用水套加熱工藝是較合理的。但是由于龍1井距天然氣處理站較遠(yuǎn)，僅僅對(duì)井口來(lái)氣的加熱不足以滿(mǎn)足整個(gè)管線(xiàn)的防凍要求，因此需要一種輔助的防凍工藝來(lái)配合完成。

2.注抑制劑工藝：

天然氣水合物熱力學(xué)抑制劑方面的技術(shù)研究已趨成熟，目前,使用最廣泛的熱力學(xué)抑制劑為甲醇、乙二醇等，它們通過(guò)抑制劑分子或離子增加與水分子的競(jìng)爭(zhēng)力，改變水和烴分子的熱力學(xué)平衡(改變水合物的化學(xué)位)，使溫度壓力平衡條件處在實(shí)際操作條件之外的范圍,避免水合物的形成或直接與水合物接觸，移動(dòng)相平衡曲線(xiàn)(即使水合物生成條件向較低溫度和較低壓力范圍移動(dòng))，下圖為加入抑制劑后，管道內(nèi)水合物生成曲線(xiàn)。

圖3-1 加入不同濃度甲醇后地面管內(nèi)水合物的生成曲線(xiàn)

圖3-2 加入不同濃度乙二醇后地面管內(nèi)水合物的生成曲線(xiàn)

由以上圖3-1，圖3-2可以看出加入抑制劑后,在相同壓力下，水合物生成溫度明顯下降，抑制劑濃度越大，溫度下降越明顯。在相同溫度下，水合物生成壓力明顯上升，抑制劑濃度越大，壓力上升越明顯。

對(duì)該井區(qū)，由于冬季氣溫較低，（最低可達(dá)-40℃）對(duì)于乙二醇當(dāng)冬季環(huán)境溫度及原料氣溫度過(guò)低時(shí)會(huì)使其黏度變稠，造成供液不足，注醇泵無(wú)法正常工作，影響注入量，從而導(dǎo)致部分油氣系統(tǒng)凍堵。在有凝析油存在時(shí)操作溫度過(guò)低會(huì)給甘醇溶液與凝析油的分離帶來(lái)困難，增加了凝析油中的溶解損失和攜帶損失。

甲醇可用于任何操作溫度，同時(shí)在價(jià)格上甲醇要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于乙二醇，因此根據(jù)五八區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)比甲醇和乙二醇在防凍效果、經(jīng)濟(jì)性以及在低溫環(huán)境的穩(wěn)定性上，應(yīng)用甲醇做防凍劑要優(yōu)于乙二醇。

方案優(yōu)選：對(duì)于龍2井我們采用注醇方式，對(duì)于龍1井由于出液較多，不適合井口直接注醇，我們考慮在井口設(shè)置節(jié)流加熱設(shè)備，對(duì)井口來(lái)氣升溫，然后與龍2井注醇后氣相匯合后輸往中心處理站。

四、防凍技術(shù)應(yīng)用中存在問(wèn)題及改進(jìn)措施

1.存在問(wèn)題

（1）注醇泵的使用情況不是很理想，泵的排量不容易控制，一方面容易導(dǎo)致注入量過(guò)大造成不必要的浪費(fèi)，另一方面當(dāng)甲醇注入量不足時(shí)，會(huì)使管線(xiàn)凍堵，造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

（2）龍1井產(chǎn)液較多，不但影響了甲醇的防凍效果，而且對(duì)中心處理站現(xiàn)有的設(shè)備的處理效果有一定的影響。

2.改進(jìn)措施

（1）對(duì)注醇泵的選型要合理?？死斠赖貐^(qū)氣候條件非常惡劣，冬季氣溫將達(dá)到零下40攝氏度以下，而且春季風(fēng)沙較大，這就需要對(duì)泵的適應(yīng)條件要求較高。目前我們使用的隔膜式計(jì)量泵并不適合在上述氣候條件下工作，因此出現(xiàn)工作不正常的現(xiàn)象，見(jiàn)于這些情況更換注醇泵是解決注入量穩(wěn)定的辦法。

（2）建立起氣井的單井甲醇注入量動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)，制定甲醇使用情況的管理辦法。由于單井甲醇注入量預(yù)測(cè)是根據(jù)理論注入量確定的，在氣溫變化、氣井間歇出水等不確定因素影響下，只能作為單井注醇的參考。氣井在實(shí)際生產(chǎn)中所需甲醇的經(jīng)濟(jì)合理注入量，需要基層單位的技術(shù)人員、站上操作人員共同摸索，從而使甲醇注入量日趨合理。

（3）對(duì)于龍1出液較多問(wèn)題，我們已在克82井區(qū)建立分離裝置對(duì)龍1來(lái)氣先進(jìn)行氣液分離，油相直接排入油罐，氣相與龍2井注醇后氣相匯合輸往處理站。

[1]宋琦,王樹(shù)立,武雪紅,余匯軍,韓敬英.水合物技術(shù)應(yīng)用與展望[J].油氣儲(chǔ)運(yùn).2009（09）.

[2]張大椿,劉曉.天然氣水合物的形成與防治[J].上海化工.2009（04）.