探析采气管线水合物堵塞原因及处理措施

摘 要：天然气的水合物是水和天然气的冰状结晶化合物，在正常运行的输气管线内形成水合物会造成正常采气及运输管线和阀门的堵塞冻结，阻碍正常的采气和运输。本文主要对采气过程中天然气中水合物的形成原因及危害进行了分析，并提出了相应的处理措施，有效地预防和解决采气管线水合物堵塞问题，从而确保气井的正常生产。

关键词：采气管线;水合物;堵塞;危害;处理措施

天然气气井中含有地层水、杂质等物质，并沿内壁不光滑的油管流动，因此，具备形成水合物所必需的气体分子和液态水条件，一旦压力、温度条件满足，便会形成水合物。生产过程中受地表温度和压力的影响，天然气水合物很容易在输气管线、阀门及弯头等部位凝结。

水合物形成后，严重影响着天然气管线的输送能力，甚至会堵塞管线造成停产。因此，在采气过程中预防水合物的形成是保证天然气安全稳定运输的前提。

1 采气管线水合物堵塞原因及危害

1.1 采气管线水合物堵塞原因

首先，气井在生产过程中，自井底采出的地层水和凝析水以及注入的甲醇等进入采气管线。在理想情况下，气液混合物在采气管线中的流态为层流。但由于受气井自身状况及采气管线所处地势条件等诸多因素的影响，气液在管线内的流态变得十分复杂，另外，由于气液重度与粘度的差异，气相流动较快，而液相流动相对较慢，造成游离水在采气管线低洼部位聚集，为采气管线水合物形成提供了必要条件。其次，天然气的温度等于或低于水的露点，有游离水或液态水存在，均可形成水合物，在一定的压力和气体组成下，其温度低于对应的相平衡温度，水便容易形成亚稳态的晶格框架;通常情况下在开采过程中如果天然气内的压力降低则会造成天然气的温度下降，形成温度差，进而在采气井内的某一深度会达到水合物的形成温度;当采气系统内的温度降低，即便是在井筒内未形成水合物，但温度过低的天然气达到地面输气管线后，也给水合物的形成创造了条件，天然气内的有机气体形成水合物。最后，天然气管线内形成水合物的条件是天然气的组分条件。开采出的天然气中存在易形成水合物的硫化氢或二氧化碳分子以及其他等有机气体。综上所述，采气管线游离水存在、足够低温度和杂质越多、组分越复杂是形成水合物的必备条件，另外，井底污物被高速气流带到采气管线且在局部聚集，气流通过能力降低而产生节流效应，使气流温度降低，也是造成采气管线堵塞的影响因素。

1.2 水合物形成的危害

采气管线水合物形成的危害主要表现在以下几个方面：堵塞输气管线闸门及在用设备，降低输气管线的输气能力，严重时可使管线的当量直径全部堵死，甚至停产;易造成站内采气工艺系统蹩压，且管线堵塞后处理较为困难;投入的处理成本增加。

2 采气管线水合物堵塞处理措施

2.1 降压解堵法

当气井出现进站压力、产量、温度下降的同时，泵压与井口远传油压上升时，说明采气管线已经形成水合物冰堵，通过对采气管线进行局部放空的方法，使压力在较短时间降低，相应地提高了水合物温度，使水合物温度低于管壁温度，水合物会从管壁脱落并在压差作用下，将水合物从放空管线推出。当进站压力下降较快，说明堵点离进站较近，否则堵点靠近井口。当进站压力在放空过程中上升，泵压下降，说明水合物已解除，当分液罐液位没有变化时，说明采气管线积液已清理干净，关闭放空针阀及放空旋塞阀，将分液罐污水排干净后并关闭排污阀。降压解堵法方法适用于已形成水合物冰堵的气井。

2.2 气井实行油套管同时采气

采取气井油套管同时采气，有利于增大气体与井筒管壁的接触面积，流体接近管壁，流速越慢越有利于气体中所携带的水份在管壁上凝析，可减少水合物生成的机率; 可大大减少油套环形空间的压差。例如油管单采，套压高于油压，如果油管接头处有密封不严现象，套管中的气体就会窜入油管。当气体膨胀，吸收热量，油管漏点内壁气体温度降低，当低于天然气露点时，在油管壁上就会结成水合物。如果实行双管生产时，并不存在油套环形空间的压力差，不给水合物的形成创造条件。

2.3 向采气管线加注抑制剂

加抑制剂的作用是使抑制剂与气体中游离水形成冰点很低的溶液，导致水合物生成温度明显下降。目前常用的抑制剂为甲醇。根据形成水合物所处的位置，及时加注甲醇，可有效预防水合物的增加和堆积。

①当气井在生产过程中，发现泵压不变，进站压力、产量、温度同时降低，产液量无变化时，则可判断采气管线有水合物堵塞征兆。关闭加热炉节流针阀及进站闸板阀，将注醇泵排量调至最大，注醇2h左右，待进站压力正常后，按气井配产正常开井，观察进站压力变化情况，进站压力缓慢平稳正常下降时，将注醇流程改至地面注醇，依据配产调整大注醇量;

②当气井在生产过程中，发现泵压不变，进站压力、产量、温度同时降低，产液量增大时，则可判断是采气管线有水合物堵塞的征兆。将注醇泵排量调大，开大或关闭加热炉节流针阀的方法来回活动几次，注意观察进站压力变化情况，当进站压力正常后，将注醇流程改至地面注醇，依据配产及产液情况，调整大注醇量。注醇解堵适用于进站压力、产量下降，采气管线未形成水合物前的气井应用的解堵方法。

2.4 提产带液法

气井在生产过程中，若进站压力波动较大，产气量下降，井口远传油压与进站压力相差较大，在气量没有变化的情况下，分离器偶然产少量液，同时进站压力与井口远传油压有回升现象，采气管线积液造成回压增大，产气量下降，用开大或关小的方法，活动加热炉节流针阀，听到气流中夹杂明显水流或坚硬物体撞击声音，说明采气管线有水合物冰堵现象。将该井注醇泵排量调大，提高配产量，达到提高气流速度与温度双重效果，较高气流速度可以提升气流温度，增强对管线积液扰动能力，干扰水合物形成与聚集，注意观察使气流保持较好携液能力，否则因井筒积液大量带出，造成采气管线冰堵，同时，调高加热炉水浴温度，确保节流后温度在 10℃以上，防止节流效应造成节流后管线冰堵而超压。提产带液法适用于采气管线积液造成产量下降，稍有冰堵现象的气井应用。

2.5 敷设电伴热带

在采气管线上敷设电伴热带，通过伴热，使天然气温度达到形成水合物的温度以上，是有效防止水合物形成的手段之一。實践证明，水合物与金属接触面的温度升至30～40℃，在这种条件下水合物会分解。应用此类方法需要明确水合物的生成位置，从两段向中间位置加热避免由于输气管线内的温度升高、水合物的分解造成管线内压力增加。通常采用外管道缠绕伴热带或用蒸汽、热水进行局部加热，将水合物进行分解。

3 结论

综上所述，天然气在开采过程中形成水合物的条件受到多种因素的影响，水合物形成后，严重影响着天然气管线的输送能力，甚至会堵塞管线造成停产。因此，在日常生产过程中，需要根据气井实际情况，采取合理的处理措施，有效地预防和解决采气管线水合物堵塞问题，从而确保气井的正常生产。

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作者简介：

岳拥军（1981- ），男，河南淅川县人，高级工，从事采气工作。