井下節(jié)流工藝原理和作用

馮少鵬 郭棟 史路

摘要：本篇文章主要件數(shù)了井下節(jié)流工藝的基本原理，分析了這項(xiàng)工藝技術(shù)應(yīng)用的一些作用。

關(guān)鍵詞：井下節(jié)流；氣井

引言

天然氣從底層到地面一共包括底層、井筒和地面三個(gè)流動(dòng)過(guò)程。因?yàn)樘烊粴庠诟邏?、低溫和含水的情況下很容易生成水合物，壓力越發(fā)的高，那么水合物生成的溫度也就越高，也就會(huì)越發(fā)的容易導(dǎo)致水合物堵塞，然后就會(huì)導(dǎo)致井筒管柱堵塞，從而進(jìn)一步影響氣井的正常生產(chǎn)。

井下節(jié)流技術(shù)是在天然氣井的生產(chǎn)管柱里面找到一個(gè)合適的位置然后把節(jié)流器安裝好，然后在井筒降壓的時(shí)候，充分利用地溫對(duì)流體驚醒加熱，然后把節(jié)流之后的井口溫度恢復(fù)到類似節(jié)流之前的問(wèn)題，很大程度上防止了氣水混合物在井筒和井口出現(xiàn)凍堵得情況，從而減少地面節(jié)流加熱設(shè)備、簡(jiǎn)化地面流程、降低采氣成本，不僅如此，還很有效的降低了井筒壓力和井口到集氣站的管線承壓，，降低了管線的壁厚，很大程度的減少了集輸管線的成本。用最簡(jiǎn)單的話來(lái)說(shuō)，井下節(jié)流技術(shù)就是給井下安裝氣嘴。

1.井下節(jié)流工藝原理

對(duì)于高壓天然氣的節(jié)流來(lái)說(shuō)，其過(guò)程是一個(gè)降壓、降溫的過(guò)程。井下節(jié)流工藝技術(shù)就是把井下的節(jié)流器放置到一個(gè)生產(chǎn)管柱的一個(gè)相對(duì)比較合適的位置里面，從而實(shí)現(xiàn)在井筒里面節(jié)流和降壓的作用，把地面上節(jié)流的過(guò)程轉(zhuǎn)移到井筒里面去，然后充分的利用地?zé)峒訜?，使得?jié)流之后氣流的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比節(jié)流之后的壓力條件之下的水合物形成的最高溫度要高，同時(shí)還要把地面上機(jī)器的管道埋到凍土層下面去，這樣的話就可以在井筒里面、井口和地面管線都不會(huì)形成水合物而造成堵塞。天然氣在經(jīng)過(guò)氣流嘴的時(shí)候，因?yàn)楣軓降淖兓容^大，屬于突縮-突擴(kuò)的管道，并且天然氣井一般縮選用的節(jié)流嘴的直徑一般在1-10mm，而長(zhǎng)度I為10-20mm左右，長(zhǎng)涇比大多在5-10，可以把節(jié)流嘴看成是突縮接頭和突擴(kuò)接頭的鏈接問(wèn)題，因?yàn)樵诠?jié)流嘴附近的氣流會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，所以節(jié)流是不可逆的過(guò)程。節(jié)流的時(shí)候因?yàn)榱魈K很高，氣流在通過(guò)孔口的時(shí)候與外界的熱交換一般很小，甚至是可以忽略不計(jì)的，節(jié)流的過(guò)程也可以看做為是一個(gè)絕熱的過(guò)程。

在使用了井下節(jié)流工藝之后，天然氣就會(huì)通過(guò)節(jié)流嘴之后的壓力而出現(xiàn)大幅度下降的情況，水合物形成的初始溫度也會(huì)隨之下降，從而很大程度的減少水合物形成的概率。

2.井下節(jié)流的作用

井下節(jié)流的作用很多，最為主要的就是包括改善流態(tài)；減小井段激動(dòng)，開(kāi)關(guān)井不影響境地壓力，保護(hù)氣層；穩(wěn)定生產(chǎn)，在不影響產(chǎn)量的情況下可以降低井口壓力；實(shí)現(xiàn)低壓管線傳輸；防止水合物的生成等。

2.1節(jié)流降壓，改善流態(tài)

①節(jié)流降壓作用。井下節(jié)流工藝是具有地下節(jié)流降壓的作用的，可以實(shí)現(xiàn)高壓生產(chǎn)井的低壓生產(chǎn)和運(yùn)輸。

②提高氣井舉液能力的作用。對(duì)于一些出水氣井量比較少的井來(lái)說(shuō)，因?yàn)榫鹿?jié)流之后的氣體是通過(guò)氣流碟呈現(xiàn)出噴射狀，而當(dāng)氣夾誰(shuí)通過(guò)了節(jié)流器的時(shí)候，液體一般都會(huì)呈現(xiàn)出霧狀的流動(dòng)形態(tài)，降低液柱的重力梯度，然后使得氣體舉升液體能力增加，從而達(dá)到排水采氣的作用效果。

2.2防止水合物的生成

對(duì)于天然氣水合物的形成條件來(lái)說(shuō)，他形成需要有一個(gè)最高溫度，就是臨界溫度，如果說(shuō)超過(guò)了這個(gè)溫度的話，那么在怎么高的壓力都不會(huì)形成水合物，只有在條件滿足的情況之下，天然氣水合物才可以在管道、井筒和閥門處形成。

2.3能大幅度降低地面管線運(yùn)行壓力

井下節(jié)流前后油壓變化情況，井下節(jié)流后的壓力比節(jié)流前均大幅度降低。地面集輸壓力等級(jí)的降低極大地節(jié)約投資成本

2.4效提高氣流攜液能力

采用井下節(jié)流工藝技術(shù)后，井下節(jié)流器以上的氣流壓力大大降低，使最小攜液流量大大減小。因而，提高了氣流的攜液能力。減少了井筒和地面集氣管線的積液現(xiàn)象。

2.5有利于防止地層激動(dòng)

如果氣嘴處的流動(dòng)處于臨界流狀態(tài)（P2/P1=0.546），則調(diào)節(jié)針閥時(shí)產(chǎn)量不變；反之，則產(chǎn)量隨針閥開(kāi)度而變化。所以，上游壓力的變化不會(huì)影響到地層本身壓力，從而有效防止了地層壓力激動(dòng)。

2.6簡(jiǎn)化了地面流程

井下節(jié)流可以大幅度降低地面系統(tǒng)壓力。若節(jié)流前后的平均油壓由16.4MPa降為約2.6MPa，為節(jié)流前平均油壓的15.85%。這個(gè)壓力下，完全可以直接采用中低壓管線集氣流程，降低了地面管線的壓力等級(jí)，從而簡(jiǎn)化地面流程，大幅度降低建設(shè)投資。

2.7井下節(jié)流工藝能夠充分的利用底層能量提高節(jié)流之后的天然氣溫度，然后很有效的抑制水合物形成，從而提高井時(shí)率，達(dá)到降壓開(kāi)采、平穩(wěn)生產(chǎn)的目的。

2.8在經(jīng)濟(jì)效益這方面的話，井下節(jié)流簡(jiǎn)化了地面工藝的流程，減少了地面建設(shè)采氣所需要的生產(chǎn)投資成本，匯報(bào)周期也隨之下降，因此可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]雷群.井下節(jié)流技術(shù)在長(zhǎng)慶氣田的應(yīng)用[1].天然氣工業(yè)，2013，23（1）：81-83

[2]金忠臣，張守良.采氣工程[M].北京：室友工業(yè)出版社，2011.

[3]蔣成銀，賈增強(qiáng)，馮朋鑫.井下節(jié)流工藝技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2013，26（3）：53-56.

（作者單位：長(zhǎng)慶油田分公司機(jī)械制造總廠）