高温高压气井测试地面流程的优化

吴轩

摘 要：高温高压气井测试具有高温、高压、流体含砂、振动以及容易生成水合物等特点，相对于常规井测试，高温高压气井测试有很多风险，具有很大的挑战性。因此，要求必须熟练掌握该项技术，以保证正常操作，防止风险的发生。

关键词：其经测试 地面流程 风险防范

中图分类号：TE353 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（a）-0073-01

1 高温高压气井测试的特点与难点

高温特点要求测试仪器、仪表具有更好的耐温性能，测试设备及流程管线密封元件要求能适应温度的剧烈变化；高压特点要求测试流程及设备具有更高的耐压级别、更好的密封性能；如果地层返出流体含砂，砂粒会随着高速流体冲刷管道内壁，从而刺坏管线及油嘴，损坏流程下游测试设备；流程振动容易使流程管线连接脱开甚至断裂；高压流体经节流降压，特别是初开井和压井时因返出流体呈气液混合状态，极有可能产生水合物，从而堵塞管线，迫使作业中断。因高温高压气井测试具有这些特点及难点，为保证测试作业的安全，特在传统测试流程的基础上，有针对性地进行优化和升级。其中包括：对流体含砂情况进行实时在线监测；对流程振动状况进行实时在线监测；上游测试流程使用15K高压设备如15K采油树、15K地面安全阀、15K油嘴管汇；流程高压部分使用法兰管线，用钢圈密封代替常规测试流程的橡胶密封，数据头接口及取样口采用9/16”AUTO CLAVE代替常用的NPT扣；全流程设置多点自动控制装置，流程在正常测试作业时如果意外超高压或超低压时能自动关断，使流程智能化；流程还通过MSRV设置紧急放空流程，以保护下游加热、分离和计量设备；使用高压大排量化学注入泵对水合物进行有效防治。

由于地面高压测试设备的温度级别普遍为PU级（即最高工作温度为250oF/121oC），而井下高温流体返至地面时，其流体温度很有可能高于测试设备的这一耐温等级。如何在高温流体进入PU级设备前有效降低其流温，是高温高压气井测试必须考虑的问题，目前，业界通常使用带有可调油嘴的井口采油树来解决该问题，本文以15K喀麦隆井口采油树为例进行介绍，15K喀麦隆井口采油树的下主阀、流动翼阀及压井翼阀均为液控阀，可实现远程操控，该采油树流动翼阀端还配有套式油嘴节流，与15K油嘴管汇一道对返出流体进行二次节流。流体在经耐温190℃的井口采油树的套式油嘴节流后，其流温剧烈下降，以满足下游测试设备对流体的温度要求（低于121 ℃），当然，如果温降过大，会伴随有水合物的产生，15K喀麦隆井口采油树配有仪器、仪表安装孔，可通过该通道注入防冻液对水合物进行防治。

2 高温高压气井测试流程节流设备选型

油嘴管汇是整个测试流程中最为重要的设备，它所承受的来自流体的破坏相对其他设备要大得多。15K油嘴管汇一般包含五个15K闸板阀、一个可调油嘴、一个固定油嘴，固定油嘴为加强型、耐冲蚀的碳化钨制成，油嘴尺寸4/64”～1”共16个，增量为4/64”，1”～2”共8个，增量8/64”，3-1/16”通径，管汇上的泄压孔为9/16”Auto clave扣型，工作温度为：-28.9～121 ℃，管线材质要求符合ANSI B31.3，能适用于石油、含硫化氢的天然气、泥浆、水的工作环境，要求防硫级别为EE级，连接方式为法兰连接。

目前测试作业常用的法兰管线均采用3-1/16”15K BX154钢圈密封，密封圈的材质等同甚至优于管线本体材质，有良好的抗压能力和耐热性能。与法兰管线相适应的是法兰数据头，高温高压气井测试对温度计、压力表、取样口等基本采用数据法兰或法兰短节，在数据头本体上分别沿水平方向和垂直方向分别设有3个共6个数据孔，其扣型为9/16”Auto Clave，该扣型采用金属锥面密封，因其连接螺纹不用起密封作用，螺纹的螺距相对较大，螺纹更粗，能承受相对较高的单向压力。数据法兰短节设有六个数据孔，分别用于1压力表孔：2个，9/16"Auto Clave；2＼放样孔：1个，9/16"Auto Clave；3药剂注入孔：1个，9/16"Auto Clave；4压力传感器孔：1个，9/16"Auto Clave；5温度传感器孔（带温度套）：1个，温度套与管线为9/16"Auto Clave连接，与温度传感器连接为1/2" NPT。

3 高温高压气井测试流程优化

通过设置流程的自动安全控制，在正常测试期间可以有效的保证流程及设备的安全。当油嘴刺漏、油嘴堵塞，水合物冰堵、管线漏压、下游设备刺漏或堵塞等情况发生时，都会造成管内压力变化，当这一压力变化超过预设值时，安全控制装置就会自动工作，关闭采油树安全阀或地面安全阀。同时，这两些安全阀还设有传统的手动控制按钮，可进行人工干预。

气井测试如果返出流体为干气，则不会产生水合物，而一旦气体含水，并有节流降压时，就有可能产生水合物，特别是高温高压气井测试，因高压流体经油嘴节流压力急剧降低，体积膨胀，流体温度剧烈下降，很容易生成水合物。目前对天然气生成水合物的防治一般有四个途径：1提高流体的流动温度；2分级节流降压；3尽量减少天然气中的水分如采用油基诱喷液垫；4向流体中加入水合物抑制剂。勘探气井的测试包括高温高压气井测试以及深水井测试，对水合物的防治一般采用向流程注入化学药剂如：甲醇、乙二醇、三甘醇、氨水等，单就对水合物的防治效果而言，甲醇是一种较为理想的水合物抑制剂。由于高温高压气井测试流程的内部压力较高，普通的化学注入泵难以将抑制剂注入流程系统，更难以在短时间内大量地注入化学药剂，经过多方面的调研，麦格思维特GX-170泵是较为理想的高压大排量化学注入泵。该泵采用的麦格思维特的液体增压泵，该泵的主要技术参数为：最高工作温度：40 ℃；驱动空气压力：6～9bar；驱动空气流量：3000～4000 L/M；最高出口压力：1000 bar；最大出口流量：5.5 L/M。这是目前测试业界所使用的的工作压力最高、排量最大的化学注入泵，比现在深水测试用的化学注入泵还高一个等级。endprint