分离器工作压力对测气施工的影响

大庆油田试油试采分公司

分离器工作压力对测气施工的影响

刘明珠

大庆油田试油试采分公司

在地面计量过程中操作人员往往忽视分离器工作压力对测气施工的影响，特别是对分离器温度的影响。高含CO2井测气容易出现冻堵现象，主要原因是CO2的节流降温效应。减小CO2降温效应，有利于降低施工风险。天然气的降温效应与CO2含量、上游压力大小、节流降压幅度有明显的关系。通过调节分离器工作压力可以控制分离器罐体温度。

三相分离器；工作压力；工作温度；降温效应；测气

在地面计量过程中操作人员往往忽视分离器工作压力对测气施工的影响，特别是对分离器温度的影响。分离器的工作压力是指三相分离器测气孔板下游与气出口Fisher控制阀间的压力，一般情况下可近似等于分离器的罐顶压力。在考虑原油饱和压力及测气安全的情况下，操作人员经常会选择低分离器工作压力。对于发泡油、凝析油的计量，选择低分离器工作压力可以提高资料录取精度。但是对含CO2井的测气，选择较低的分离器工作压力会使分离器发生严重的冻堵现象。

1 气体的降温效应

当气体在管道中流动遇到缩口和节流阀门时，由于受到局部阻力，其压力显著下降，体积迅速膨胀，这种现象叫作“节流膨胀”。气体经节流后，流速加大，气体内能和流动功将发生变化。

实际气体的焓值是温度和压力的函数，那么实际气体的节流将与理想气体节流不同。实际气体节流后温度变化会有三种情况，即降温、升温、温度不变。通常把低温液化气体节流后温度发生变化这一现象称之为焦耳—汤姆逊效应。

气体节流后是降温、升温还是温度不变，完全取决于节流前后的内动能、内位能和流动功这三者的变化关系。

大气压下焦耳—汤姆逊效应中氦气和氢气通常为升温，而大多数气体则是降温；对于理想气体焦耳—汤姆逊系数为零，在焦耳—汤姆逊效应中既不升温也不降温；轻烃和CO2都为降温气体，CO2低温能力更强。当天然气中CO2浓度升高后其节流降温效果更明显。

2 分离器压力与分离器温度的关系

对相同尺寸油嘴控制下的测气数据进行分析发现，在测气时，当上游分离器压力较高时，天然气节流降温效果明显；CO2含量越高，分离器压力对节流降温效果影响越明显。

由分离器工作压力与温度的变化曲线可以看出，测气初期分离器工作压力为1.4MPa时，分离器工作温度为-3.5℃；当分离器工作压力调节到1.68MPa时，分离器工作温度逐渐上升到4.5℃。由此可见，在测气过程中，可以通过调节分离器工作压力的方法控制分离器罐体温度。

3 分离器工作压力的选择

位于Betara油田东北部和西部的施工井，CO2浓度为20%～50%，求产一般使用9.52mm油嘴，上游压力为7～14MPa，控制分离器工作压力为1.4～2.1MPa。

根据现场实际情况，将分离器工作压力控制在1.4～2.1 MPa左右，无需保温就可以完成测气施工。针对分离器温度降到零度以下的个别情况，在满足测气公式的条件下，可以适当调高分离器工作压力，以降低天然气的节流降温效应。

4 结论

（1）高含CO2井测气容易出现冻堵现象，主要原因是CO2的节流降温效应。减小CO2降温效应，有利于降低施工风险。

（2）天然气的降温效应与CO2含量、上游压力大小、节流降压幅度有明显的关系。

（3）通过调节分离器工作压力可以控制分离器罐体温度。

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.072