高溫高壓氣井測試地面流程的優化

吳軒

摘 要：高溫高壓氣井測試具有高溫、高壓、流體含砂、振動以及容易生成水合物等特點，相對于常規井測試，高溫高壓氣井測試有很多風險，具有很大的挑戰性。因此，要求必須熟練掌握該項技術，以保證正常操作，防止風險的發生。

關鍵詞：其經測試 地面流程 風險防范

中圖分類號：TE353 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0073-01

1 高溫高壓氣井測試的特點與難點

高溫特點要求測試儀器、儀表具有更好的耐溫性能，測試設備及流程管線密封元件要求能適應溫度的劇烈變化；高壓特點要求測試流程及設備具有更高的耐壓級別、更好的密封性能；如果地層返出流體含砂，砂粒會隨著高速流體沖刷管道內壁，從而刺壞管線及油嘴，損壞流程下游測試設備；流程振動容易使流程管線連接脫開甚至斷裂；高壓流體經節流降壓，特別是初開井和壓井時因返出流體呈氣液混合狀態，極有可能產生水合物，從而堵塞管線，迫使作業中斷。因高溫高壓氣井測試具有這些特點及難點，為保證測試作業的安全，特在傳統測試流程的基礎上，有針對性地進行優化和升級。其中包括：對流體含砂情況進行實時在線監測；對流程振動狀況進行實時在線監測；上游測試流程使用15K高壓設備如15K采油樹、15K地面安全閥、15K油嘴管匯；流程高壓部分使用法蘭管線，用鋼圈密封代替常規測試流程的橡膠密封，數據頭接口及取樣口采用9/16”AUTO CLAVE代替常用的NPT扣；全流程設置多點自動控制裝置，流程在正常測試作業時如果意外超高壓或超低壓時能自動關斷，使流程智能化；流程還通過MSRV設置緊急放空流程，以保護下游加熱、分離和計量設備；使用高壓大排量化學注入泵對水合物進行有效防治。

由于地面高壓測試設備的溫度級別普遍為PU級（即最高工作溫度為250oF/121oC），而井下高溫流體返至地面時，其流體溫度很有可能高于測試設備的這一耐溫等級。如何在高溫流體進入PU級設備前有效降低其流溫，是高溫高壓氣井測試必須考慮的問題，目前，業界通常使用帶有可調油嘴的井口采油樹來解決該問題，本文以15K喀麥隆井口采油樹為例進行介紹，15K喀麥隆井口采油樹的下主閥、流動翼閥及壓井翼閥均為液控閥，可實現遠程操控，該采油樹流動翼閥端還配有套式油嘴節流，與15K油嘴管匯一道對返出流體進行二次節流。流體在經耐溫190℃的井口采油樹的套式油嘴節流后，其流溫劇烈下降，以滿足下游測試設備對流體的溫度要求（低于121 ℃），當然，如果溫降過大，會伴隨有水合物的產生，15K喀麥隆井口采油樹配有儀器、儀表安裝孔，可通過該通道注入防凍液對水合物進行防治。

2 高溫高壓氣井測試流程節流設備選型

油嘴管匯是整個測試流程中最為重要的設備，它所承受的來自流體的破壞相對其他設備要大得多。15K油嘴管匯一般包含五個15K閘板閥、一個可調油嘴、一個固定油嘴，固定油嘴為加強型、耐沖蝕的碳化鎢制成，油嘴尺寸4/64”～1”共16個，增量為4/64”，1”～2”共8個，增量8/64”，3-1/16”通徑，管匯上的泄壓孔為9/16”Auto clave扣型，工作溫度為：-28.9～121 ℃，管線材質要求符合ANSI B31.3，能適用于石油、含硫化氫的天然氣、泥漿、水的工作環境，要求防硫級別為EE級，連接方式為法蘭連接。

目前測試作業常用的法蘭管線均采用3-1/16”15K BX154鋼圈密封，密封圈的材質等同甚至優于管線本體材質，有良好的抗壓能力和耐熱性能。與法蘭管線相適應的是法蘭數據頭，高溫高壓氣井測試對溫度計、壓力表、取樣口等基本采用數據法蘭或法蘭短節，在數據頭本體上分別沿水平方向和垂直方向分別設有3個共6個數據孔，其扣型為9/16”Auto Clave，該扣型采用金屬錐面密封，因其連接螺紋不用起密封作用，螺紋的螺距相對較大，螺紋更粗，能承受相對較高的單向壓力。數據法蘭短節設有六個數據孔，分別用于1壓力表孔：2個，9/16"Auto Clave；2＼放樣孔：1個，9/16"Auto Clave；3藥劑注入孔：1個，9/16"Auto Clave；4壓力傳感器孔：1個，9/16"Auto Clave；5溫度傳感器孔（帶溫度套）：1個，溫度套與管線為9/16"Auto Clave連接，與溫度傳感器連接為1/2" NPT。

3 高溫高壓氣井測試流程優化

通過設置流程的自動安全控制，在正常測試期間可以有效的保證流程及設備的安全。當油嘴刺漏、油嘴堵塞，水合物冰堵、管線漏壓、下游設備刺漏或堵塞等情況發生時，都會造成管內壓力變化，當這一壓力變化超過預設值時，安全控制裝置就會自動工作，關閉采油樹安全閥或地面安全閥。同時，這兩些安全閥還設有傳統的手動控制按鈕，可進行人工干預。

氣井測試如果返出流體為干氣，則不會產生水合物，而一旦氣體含水，并有節流降壓時，就有可能產生水合物，特別是高溫高壓氣井測試，因高壓流體經油嘴節流壓力急劇降低，體積膨脹，流體溫度劇烈下降，很容易生成水合物。目前對天然氣生成水合物的防治一般有四個途徑：1提高流體的流動溫度；2分級節流降壓；3盡量減少天然氣中的水分如采用油基誘噴液墊；4向流體中加入水合物抑制劑?？碧綒饩臏y試包括高溫高壓氣井測試以及深水井測試，對水合物的防治一般采用向流程注入化學藥劑如：甲醇、乙二醇、三甘醇、氨水等，單就對水合物的防治效果而言，甲醇是一種較為理想的水合物抑制劑。由于高溫高壓氣井測試流程的內部壓力較高，普通的化學注入泵難以將抑制劑注入流程系統，更難以在短時間內大量地注入化學藥劑，經過多方面的調研，麥格思維特GX-170泵是較為理想的高壓大排量化學注入泵。該泵采用的麥格思維特的液體增壓泵，該泵的主要技術參數為：最高工作溫度：40 ℃；驅動空氣壓力：6～9bar；驅動空氣流量：3000～4000 L/M；最高出口壓力：1000 bar；最大出口流量：5.5 L/M。這是目前測試業界所使用的的工作壓力最高、排量最大的化學注入泵，比現在深水測試用的化學注入泵還高一個等級。endprint