神泉油田气井水合物防治研究与应用

杨辛更，窦 睿

（中国石油吐哈油田吐鲁番采油厂，新疆吐鲁番 838200）

神泉油田气井水合物防治研究与应用

杨辛更，窦 睿

（中国石油吐哈油田吐鲁番采油厂，新疆吐鲁番 838200）

神泉油田纵向上发育五个油气藏，分别是中侏罗统三间房油藏（J2s）、下白垩统吐谷鲁群组油藏（K1tg）和古新统鄯善群组油藏（Esh），其中鄯善群组油藏从上到下又分为Esh上、Esh中、Esh下三个油藏。2013年1月葡北工区共有气井21口，工区日产气61万方，其中9口高压气井时常发生冻堵，冻堵位置主要为油嘴、连接油嘴的地面管线和汇管，气井冻堵严重影响了油气的正常生产，需要重点解决。

油田气井；水合物；研究

1993年在神泉潜伏构造上钻探神1井，在其侏罗系试油获得成功，从而发现了神泉油田侏罗系油藏。1993年下半年部署三维地震，经过三维资料解释和早期油藏描述，1994年部署了预探井神2井和两口评价井神101、神102井，经完钻试油，神101井失利，神102、神2井先后获得高产油气流，由此发现并探明了侏罗系神1、神102、神2三个含油断块。

1995年8月和1996年6月通过老井复查，先后在神102井、神1井白垩系发现油层，神102井的第三系底部发现油层，1995年8月和1996年6月，先后对神102井白垩系和第三系下部砂层试油获工业油流，又发现了白垩系油藏和第三系油藏。1997年初钻滚动探井神103、104、105、213井，其中神103井失利，发现了神104、105、110等新含油区块。1998年钻滚动探井神106、109井，其中神106井侏罗系试油获得成功，神109井第三系油藏获得成功。1999年滚动探明神109块和神220块。2000年上半年滚动探明神270块和神250块。

截止目前，神泉油田探明含油面积10.98km2，探明石油地质储量1 032.53×104t，可采储量为275.74×104t。

1996年完成侏罗系开发方案，1997年投入注水开发，先后经历滚动建产、井网加密调整、稳产阶段。2009年侏罗系油藏步入中高含水开发阶段。2002年，编制白垩系整体动用方案。提出采用注水开发，并在神202井试注，在此基础上不断完善井网，至2004年底，基本形成白垩系注采井网，目前处于中含水稳产阶段。神泉第三系上油藏，自1999年探明后，2006年以前仅有个别井试采，2006年整体动用，但随着含水上升产量下降较快，目前处于高含水开发阶段。

2007年，构造西区的神110井完钻三间房组解释油层发育，但投产获得日产5万方的高产气流，日产油0.8t，2011年滚动扩边井神171井射开24-32小层，获得日产2万方的气流，日产油3.1t。2012年，神801井解释气层发育，射开18-22号小层，获得日产5.6万方的高产气流，日产油3.4t。补孔13-14号小层，获得日产8万方的高产气流。神110井、神171井、神172井、神1-54井、神801、神802以及神285井相继获得高产气流，从而发现了神泉西块和北块三间房组气藏。

截至2013年11月，整个神泉油田总井数227口，其中油井161口，开井129口，单井日产油1.84t，采油速度为0.88%，采出程度为16.9%，综合含水76%。注水井66口，开井55口，日注水2 166方，累计注采比为0.8。其中三间房组气藏有15口产气井，生产初期日产油55t，日产气36.8万方，气油比6 676方/t。目前日产气42万方，日产油22t。

神泉J2s向西南滚动成功新增含气面积3.2km2，天然气地质储量7.6亿方。部署开发井25口，建产1.65亿方。

2013年1月葡北工区共有气井21口，工区日产气61万方，其中9口高压气井时常发生冻堵，冻堵位置主要为油嘴、连接油嘴的地面管线和汇管，气井冻堵严重影响了油气的正常生产，需要重点解决。

1 主要研究内容及关键技术

研究内容一：水合物形成的条件

天然气水合物是天然气开采过程中，水和烃类气体通过物理、化学作用结合的一种产物，类似于冰或雪，是白色结晶体。

通过文献调查天然气水合物形成的主要条件：

1）天然气中有液态水存在；

2）有足够高的压力和足够低的温度，即满足天然气温度低于水合物生成的温度；

3）有辅助条件，如压力的波动、气体膨胀突变等。

研究内容二：神泉侏罗系气藏水合物预测

神泉侏罗系气藏生产井生产特征表现为初期压力高且产量高，受油气水分布关系影响部分井存在液态水。

图1 神泉侏罗系部分单井连通图

神泉气井平均油压为8~10MPa，通过查图版查得神泉天然气水合物形成的温度为19~21℃。根据区域气象资料神泉区域平均温度为11.3℃，因此神泉区域冬季天然气容易形成水合物，造成管线冻堵。

图2 神泉J2S气荂藏分断块开发特征统计

研究内容三：神泉侏罗系气井水合物防治措施

通过现场生产跟踪，神泉侏罗系气井夏天不会出现冻堵现象，而冬天高压气井容易冻堵，因此分析认为可通过提高井口温度可有效防治水合物形成。同时采用井下气嘴方式可有效防治冻堵。

关键技术一：安装井下气嘴实现井下节流降压防治水合物生成

对于气井井口压力较高、温度较低的问题，气体在井口有速度、压力等的突变，通过安装井下气嘴节流，降低井筒压力，延长气体在井筒加温时间，减小井口突变，以此来防止井口冻堵。

根据水合物形成温度与井深预测曲线，分析认为神泉J2s气井井下气嘴深度在1 500m以下井段能抑制水合物的形成，因此对于高压气井采用投井下气嘴的方式防治水合物形成。

最大直径计算：

最小投放深度计算：

取神162井1月份数据：

qmax–标态下通过油嘴的流量和最大流量，m3/d

d–油嘴直径，mm

p1p2—–油嘴入口和出口处的压力MPa

rg–天然气相对密度，

T1–在油嘴入口状态下温度，K

Z1–在油嘴入口状态下天然气压缩系数

K–天然气绝热指数

Lmin–井下油嘴最小下入深度，m

Mo–地温增率，m/℃

th–水合物形成温度，℃

to–地面温度，℃

Bk–临界压力比

关键技术二：采用双翼流程交替生产解决气井井口冻堵难题

部分井因井况原因无法投放井下气嘴，对三口气井井口加装双翼流程，根据冻堵周期确定转换周期，按冻堵周期在管线冻堵之前转换流程防治气井井口冻堵。

流程切换后，停用流程内依然会有少量水合物残留，首先对原管线进行放空，但残留水合物较多放空不净时需进行原油置换处理。

关键技术三：通过汇管加热抑制水合物形成

天然气进入汇管温度为11~13℃，输气过程中由于能量损耗，温度降低，特别是在寒冷的冬季容易冻堵。通过对汇管进行加热，提高进入汇管气体的温度，防止汇管因低温冻堵，同时提高液态烃回收率。

2 项目实施效果分析

1）通过使用双翼流程，在管线冻堵前转换流程，有效解决管线冻堵问题。

2）通过加装井下气嘴，对天然气进行节流，明显的降低了井口油压，减小了气体在井口的压力波动，有效的防止了冻堵。

同时使节流后温度较低的天然气在井下进行了较充分加热，有效提高了天然气在井口的温度。

3）通过对汇管进行加热，有效提高了进入汇管气体的温度，解决了汇管冻堵问题，提高了液态烃回收率。

3 经济效益

1）通过对3口气井实施双翼流程改造、对4口气井下入井下气嘴节流提高开井时率，日均增气量5000方，年累计增加气量约182.2万方，增效198.6万元；

2）通过对集输流程神172阀组安装水套炉实施集中加热，使集输汇管温度由进口的12.5℃提高到出口的27.5℃，有效的防止了集输流程冻堵，液态烃日增收2t，年累计增加液态烃约730t，增效438万元。

累计增效：198.6+438=636.6万元

Research and Application of Gas Well Hydrate Control in Shenquan Oilfield

Yang Xin-geng，Dou Rui

There are five oil and gas reservoirs in the Shenquan Oilfield，which are the Middle Triassic reservoirs（J2s），the Lower Cretaceous Tuogu Lu Group（K1tg）and the Paleocene Shanshan Group（Esh）Which Shanshan group reservoir from top to bottom is divided into Esh，Esh，Esh the next three reservoirs.In January 2013，the Pak North area had a total of 21 gas wells and 1，600 square meters of gas in the industrial area.Among them，nine high-pressure gas wells were often frozen and blocked.The location of the freeze-throttle was mainly the nozzle and the pipelines and pipelines connected with the nozzle.The normal production of oil and gas，need to focus on solving.

oil field gas well；hydrate；research

TE358.3

A

1003–6490（2017）05–0144–02

2017–04–28

杨辛更，（1988—），男，天津蓟县人，助理工程师，主要从事油气田开发工作。