海上气田地面出砂工艺设备成效分析——以中国南海南部某气田为例.pdf
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1、油气开采化 工 设 计 通 讯Oil and Gas ProductionChemical Engineering Design Communications 35第49卷第7期2023年7月南海某气田由一座中心处理平台、生产辅助平台和四个井口平台(A、B、E、F)组成。气田属干气气田,所产的天然气在中心平台经三甘醇脱水,气体水露点达到0后与沉降脱水后的少量凝析油一起通过海底管道输送至陆岸终端处理厂。气田生产设施分3期投产。一期新建设施包括中心平台、井口 E 平台和中心处理平台至陆岸处理厂上岸管线,一期生产设施于2003年8月1日投产。二期新建设施包括井口 A 平台、井口 B 平台及至中心平台
2、两条海底管道,于2006年6月投产。随着生产动态的变化,为满足下游用户用气,气田一期调整项目依托气田已建设施新建井口 F 平台于2015年5月投产。生产辅助平台于2018年11月投产。自2012年12月至2013年7月,陆续发现中心平台6口井,井口 E 平台3口井有不同程度地出砂,2015年井口B平台各井均有出砂的情况。气井出砂后,在井口 B 平台测试分离器、中心平台捕集器 B、聚结分离器、凝析油泵都发现有砂沉积。2015年3月和9月两次停车检修时,对捕集器 B开罐检查清理,运行6个月清理回收了600 L 砂粒。2015年11月和2016年7月,井口 B 平台测试分离器进行开罐检查,两次开罐发
3、现罐内都有较多砂粒,厚度约20 cm。2016年4月,井口 B 平台停产大修检查油嘴时,发现各井不同程度地出砂。同期,对聚结分离器进行了开罐检查清理,发现罐内砂粒较多,严重降低了聚结分离器的处理效果。1 气井出砂原因及危害1.1 气井出砂原因气井出砂问题涉及的影响因素有多种,如地质特性、完井方式、流体特性、防砂方式、筛管类型、生产制度设定等。归纳而言,主要分为3大类:地质因素、完井因素和生产管理因素。针对气井出砂的原因分析,也主要是从以上三个方面的影响因素展开剖析。1.1.1 地质因素气井出砂问题的第一要素条件是地层出砂,造成地层出砂的地质因素包括储层构造、沉积相、岩性、岩石胶结类型、胶结物种
4、类、黏土矿物成分、泥质含量、储层流体类型等1-2,这些影响因素属于内在因素,主要通过岩石强度和粒度分布两个方面来影响出砂风摘要:气井出砂给气田开发带来诸多危害,保证全寿命周期内油气井出砂防治与管理的长期有效性对油气井安全稳定生产具有重要意义。以南海海上某气田的出砂现状为例,从气井出砂原因及危害、气田出砂现状、地面出砂设备投用和应用推广4个方面对海上出砂气井的地面工艺设备治理结果进行了综合分析,可借鉴应用在其他出砂气田除砂治理中,具有很好的应用和推广价值。关键词:气井;出砂治理;除砂器;提质增效中图分类号:TE37文献标志码:A文章编号:10036490(2023)07003504Effect
5、Analysis of Surface Sanding Technology and Equipment in Offshore Gas FieldTaking a Gas Field in the South of China Nanhai as InstanceBai Ze,Liu Yu-jieAbstract:Sandproductionofgaswellsbringsmanyhazardstogasfielddevelopment.Itisofgreatsignificancetoensurethelong-termeffectivenessofsandproductionpreven
6、tionandmanagementofoilandgaswellsinthewholelifecycleforsafeandstableproductionofoilandgaswells.Takingthesandproductionstatusofanoffshoregasfieldin the South China Sea as an example,this paper comprehensively analyzes the treatment results of surface process equipmentofoffshoresandproductiongaswellsf
7、romfouraspects:thecausesandhazardsofsandproductioningaswells,thestatusofsandproductioningasfields,andtheuseandapplicationofsurfacesandproductionequipment,whichcanbeusedforreferenceinothersandproductiongasfields,andhasgoodapplicationandpromotionvalue.Keywords:gas well;sand production prevention and m
8、anagement;ground sanding equipment;improve quality andefficiency海上气田地面出砂工艺设备成效分析以中国南海南部某气田为例柏 泽,刘喻杰中海石油(中国)有限公司海南分公司,海南海口 570100收稿日期:20230416作者简介:柏泽(1993),男,河北石家庄人,工程师,主要从事海洋油气开采应用技术研究工作。通讯作者:刘喻杰(1991),男,四川眉山人,工程师,主要从事海洋油气开采应用技术研究工作。油气开采化 工 设 计 通 讯Oil and Gas ProductionChemical Engineering Design Co
9、mmunications36 第49卷第7期2023年7月险的大小。岩石本身强度较低、储层见水造成岩石强度降低3-4或开发中后期储层压力衰竭造成岩石所受有效应力增加等,这些因素均会增加储层岩石的出砂风险。如果地层砂的粒径过小,海上常用的机械防砂介质也不能有效挡住地层出砂,从而产生油气井出砂问题。1.1.2 完井因素完井因素主要分为油气井防砂设计和防砂作业2个方面的因素。其中防砂设计包括防砂方式选择、挡砂精度、防砂参数和防砂筛管设计等,而防砂作业因素主要包括作业中是否造成筛管损坏、充填效率是否满足充填作业要求、充填滑套是否关闭等内容。如果防砂设计阶段储层地质油藏资料不全或设计人员对储层地质油藏资
10、料的认识不够全面,从而造成油气井的防砂设计不合理或防砂作业过程不满足相关的作业规范、破坏防砂管柱的结构完整性,这些因素均会导致油气井产生出砂问题3-10。1.1.3 生产工作制度因素通过对海上出砂井的出砂原因分析,发现油气井后期不合理的生产制度管理是导致油气井出砂更重要的因素,这些不合理的生产管理制度包括频繁调整工作制度、大幅度提液、放大生产压差等。不合理的油气井生产管理主要通过改变井筒附近的地层应力场或破坏筛管外的自然砂桥2种途径5-9来增加油气井的出砂风险。除此之外,不合理的生产管理制度还可能造成油气井防砂筛管的完整性破坏,从而直接导致油气井防砂失效而出砂。1.2 气井出砂对地面工艺流程危
11、害1.2.1 地面管线的内壁冲刷由于天然气在管线中的流速很快,气井出砂后,气体携带的砂粒对管线内壁造成冲蚀,尤其在弯管段砂粒对管线内壁的冲蚀尤为严重,使得管线壁厚变薄。特别是,在高 CO2含量的气井立管弯管段,很容易被砂粒冲蚀穿孔泄漏天然气。1.2.2 地面设备的冲蚀与磨损气田开发过程中,流体携带的砂粒经过油嘴、压力控制阀、液位控制阀、管道变窄、管道弯曲的位置时,在气、液流和压差的双重作用下表现为惯性强、剪切力大,会对节流、弯曲、变径等位置的管壁、阀芯或阀体造成冲蚀。流体携带的砂粒在经过外输泵增压时,对外输泵泵体、单流阀阀芯、柱塞等活动部件造成损坏或磨损速率增加。1.2.3 海底管线的影响流体
12、携带的砂粒在海管中长年累积,造成海底管线输送直径变窄,海底管线输送效率低于95%。同时,在海底管线进行清管作业时,清管球在清管作业过程中阻力变大,可能会造成清管球卡堵。在海管内监测时,造成数据录取不准确、无数据等情况。1.2.4 仪表附件故障或示值漂移流体中携带砂粒,可能引起孔板流量计压差变送器的引压管堵塞,造成流量计示值漂移或错误。在气液分离器沉积的砂粒进入液位计的浮筒后,易附着在浮筒内壁,造成浮子卡塞、密度变化,影响液位的正常显示。流体携带的砂粒进入到色谱仪、油含水分析仪、露点仪或流量计会造成分析类仪表数据失真7-8。1.2.5 对油水分离设备处理效果的影响流体携带的砂粒在通过聚结分离器、
13、闭排、开排时,砂粒在聚结分离器、闭排、开排沉淀并聚集,使得聚结分离器的处理空间降低、液位计卡顿、液位控制阀内漏造成液相在聚结中液位显示不准确、液相处理不达标、液位控制不稳定、油水分离时间缩短、油水分离效果变差。闭排、开排处理空间不足、液位计卡顿。最终导致生产水排放不达标、凝析油含水率不达标。2 气田出砂井生产状况分析2.1 气井生产能力测试通过表1对各生产井测井产能参数的对比可以得出:单井最大出砂量根据生产压差及其他参数而变化。通过关小气嘴来控制出砂量,出砂井产量下降,B9井尤为严重。表1 井口B平台部分测井产能数据 WELL No.目前油嘴及产气量出砂前油嘴及产气量油嘴(mm)万 m3/d油
14、嘴(mm)万 m3/dWHPB0115.88 10.4522.23 13.15WHPB0215.88 10.2819.05 12.28WHPB0417.46 12.220.64 13.38WHPB0515.88 12.1923.81 13.21WHPB0615.88 17.4324.61 22.58WHPB8H220.64 5.6624.61 9.36WHPB0912.70 4.1915.08 5.212.2 气井生产参数对照分析通过表2对各出砂气井压力温度参数的对比可以得出,大部分出砂井井口压力较小,应保证除砂器压降不大于3 bar。表2 井口B平台部分生产数据 WELL No.井口压力井口
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