松南气田水合物生成预测和防治工艺研究

松南气田水合物生成预测和防治工艺研究

刘欢 中国石油化工股份有限公司东北油气分公司

摘要:为保证松南气田集输系统冬季安全平稳运行，避免出现严重的冻堵事故而影响管道安全和输气任务，有必要基于松南气田的气体组分、水质以及生产动态等情况，对松南气田进行水合物形成预测研究以及相应的水合物防治工艺研究。本文使用PVTsim软件进行模拟计算并绘制松南气田各单井水合物形成曲线，并进一步分析气体单组分、气体密度、产水离子浓度以及二氧化碳酸性气体等因素对水合物形成温度的影响；通过计算并结合使用HYSYS软件，研究确定了相应的水合物防治方案。基于本文的研究，有利于更深入地了解和掌握松南气田水合物形成规律，并为其提供安全、经济、合理的水合物防治方案，提高现场生产管理水平。

关键词:天然气；水合物；生成曲线；甲醇；节流

1 引言

松南气田地处东北地区，冬季气温很低，且随着气田开采，井口油压逐渐降低、产气量逐渐减小、产水量逐渐增大，天然气水合物生成预测和防治方案研究对保障松南气田冬季平稳、安全生产具有重要意义。

2 松南气田登娄库组水合物生成预测

2.1 水合物形成温度影响因素分析

2.1.1 气质组分对水合物生成温度的影响

利用PVTSIM软件计算各单组分的水合物生成温度可以看出；

（1）同等压力下不同纯组分的水合物生成温度差别较大。松南气田采气管线的工作压力为6MPa～30MPa，在次范围内，纯甲烷和纯乙烷的水合物生成温度高于纯丙烷，纯丙烷的水合物生成温度高于纯异丁烷；

（2）随着压力的增大，纯甲烷、纯乙烷、纯异丁烷的水合物生成温度不断升高，但升高的幅度越来越小，曲线趋于平缓；随着压力的增大，纯丙烷的水合物生成曲线逐渐升高，而后平缓下降，其临界温度为5.5℃，此温度以上，不管压力多大，都不会形成水合物。

2.1.2水质含盐量对水合物生成温度的影响

根据每口实际水质含盐情况，借助于PVTsim进行计算，分别绘制各单井水内含盐和不含盐时的水合形成曲线，以5#气井为例，可以看出，含盐时比不含盐时的水合物生成温度低；且总体而言，矿化度越高，水合物生成温度降低。

2.1.3 二氧化碳含量对水合物生成温度的影响

松南气田登娄库组单井中，3#井含碳量较高（8.12%）。因此以这两口井为例，分析含二氧化碳对水合物生成温度的影响。借助PVTsim进行计算，分别绘制含二氧化碳和不二氧化碳时的水合形成曲线，如图2.3。

图2.3 3#井二氧化碳对水合物生成温度的影响

从图中可以看出，天然气内含二氧化碳时会导致水合物生成温度升高，即高含二氧化碳的天然气在一定条件下更易形成水合物。

2.2 各单井天然气水合物形成预测

根据登娄库组单井实际生产状态，与生产条件下的水合物生成温度表进行对比，可初步判断：当前生产条件下，1#、2#、3#、4#、5#、10#井暂时不会形成水合物，但6#、8#、9#井已经有水合物形成风险。而且，1#、#、4#井井口油压远大于井场外输压力，需要进行节流计算，节流后会产生温降，需要根据节流情况进步一预测是否还有水合物生成，但2#、5#、6#、8#、9#、10#井井口油压均接近或低于井场外输压力，不需要再节流。

3 松南气田天然气水合物防治工艺研究

根据《油气集输设计规范》GB50350第6.3.1条，天然气水合物的防止，可采用天然气脱水、加热、保温或向天然气中加入抑制剂等措施，应确保天然气集输温度高于水合物形成温度3℃以上。松南气田主要采取井口注醇和水套炉加热两种方式相结合进行水合物防治。

3.1 确定各单井水合物防治方案

1#、3#、4#气井采用“注醇-节流+加热”方案，2#、5#、6#、8#、9#、10#气井采用“注醇+加热”方案。由于一级节流后即可进入水套炉正常进行加热，因此，水合物防治主要考虑井口到一级节流后进水套炉加热前的管段。

3.2 优化“注醇-节流+加热”方案

（1）根据1#气井的实际生产状态，使用HYSYS软件建立1#气井模拟。

分析在1#气井在一级节流阀处进行节流时的温降情况，在一级节流处，无论如何进行节流，节流后的气体温度都高于相应节流压力下水合物生成温度5℃以上，因此，1#气井在水套炉正常运行时，井口不需要进行注醇。

同理，为保证在一级节流后不形成水合物，经注醇量计算，3#气井从18MPa节流至12MPa，注醇量740kg/d,4#气井从16MPa节流至11MPa，注醇量664kg/d。

3.3 优化“注醇+加热”方案

2#、5#、6#、8#、9#、10#不进行节流，只需将井口至水套炉之间的管段内天然气的水合物生成温度降至输气温度以下5℃，经注醇量计算，可得到在水套炉正常运行时各单井的合理注醇量

3.4 优化注醇量与现场原实际注醇量对比分析

水套炉正常运行时，松南气田登娄库组单井在目前实际生产条件下计算得到的合理注醇量与现场实际注醇量对比情况见表3.5，化后的注醇量小于现场原实际注醇量，既可以保证生产安全，又可以节省甲醇用量，实现节本降耗。

5 结论

（1）松南气田采用水合物防治方法是添加抑制剂和加热。根据各单井的生产状态，确定1#、3#、4#采用“注醇-节流+加热”方案，2#、5#、6#、8#、9#、10#采用“注醇+加热”方案，分别优化各单井的注醇量，并将优化计算结果与现场原实际注醇量进行对比，结果表明可以节省甲醇约46%。

2）通过计算得到各单井水合物生成曲线，可以及时准确地进行水合物形成预测，提高运行管理水平，保证冬季生产安全。通过优化注醇量，既可以节省甲醇成本，又可以保证注醇效果，在保证安全的前提下，实现节本降耗。

参 考 文 献

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