试油测试作业中天然气放喷管线求产极限探讨

周子奇

摘要：在试油测试过程中，天然气放喷管线求产需要采取有效的方式，保证测试结果的准确性。为了给开发生产提供参考依据，应对天然气放喷管线求产进行阐述，还需明确放喷管线终点压力的计算内容，结合放喷管线局部阻力的计算以及放喷管线的受力计算来获得相应的结果。

关键词：天然气;放喷管线;试油测试

引言：

天然气井的产量统计需要通过在井口将产出流体进行地面测试之后导入到分离器中，在分离器中进行油气水三相分离、计量。进行天然气放喷管线长度等参数推算的时候，可采取从放喷管线终点压力计算的方式，结合终点压力来计算防喷管线的起点压力，可获得更加准确的结果，结合相应的参数来明确其对产气量产生的影响，使试油测试顺利进行，为油气开发的进行提供相应的参考。

1天然气放喷管线求产概述

天然气井产量的计算过程中需要按照以下流程进行，首先，需要将井口产出流体进行节流，使用地面测试流程。其次，需要将分离器导入其中，并且进行油气水三相分离及计量，在分离器使用中的是两相分离器，额定工作压力为1440 Psi卧式三相分离器。将天然气分离之后，可与分离器气路后的放喷管线之间连接起来，将其导入到燃烧池中进行燃烧。这个时候分离器的处理会对单套流程最大测试能力产生影响，同时，其他因素也会带来一定的影响，其中包括了放喷管线的长度、走向、通径等。一般在进行计算的时候放喷管线最大日喷放气量需要参考输气管道水力计算公式，没有参考天然气在放喷出口的流动状态。因此，应结合放喷管线终点压力来进行计算，使用终点压力进行反算，可得到放喷管线的起点压力，保证计算得到的放喷管线内径及长度更加合理。

2放喷管线终点压力的计算

天然气放喷管线流动中存在着三种工况，第一种为亚临界工况，出口的流速小于音速，出口位置压力大于大气压力。第二种为临界工况，出口流速等于音速，出口位置的压力为临界压力。第三种为超临界工况，出口速度为音速，但出口压力相比临界压力更大，出口外射流为音速流，气流会产生膨胀。在某油田试油测试中，放喷管线使用的是钢级N80的UN油管，将油管作为放喷管线来进行终点压力的计算。可结合放喷管线的内径、长度、大气压力以及放喷管始端压力、末端压力、流量来进行计算。

在进行临界工况分析的时候，可结合临界流速公式进行计算，通过对末端压力、滞止温度以及天然气绝热指数来计算出临界情况下的临界流速值，并且计算出天然气在该情况下的放喷流量。在天然气小于该数值的时候，表明流动为亚音速流动。当天然气放喷流量大于该数值 的时候，出口流动工况为超临界工况，出口位置的流速为音速。

3不考虑局部阻力的起点压力计算

在不考虑局部阻力的情况下，开展起点压力计算的时候，放喷管线高差会受到影响，与气体的质量及流量之间联系比较小。当起点及终点的高差小于100m的时候，气体位能变化也比较小，可将其忽略不计。进行测试的时候，放喷管线连接到燃烧匙位置沿线的地形高度通常不超过100m，在计算过程中可使用平坦地区输气管道质量流量计算公式，使计算能够顺利完成，可为测试提供相应的参考结果。

4放喷管线局部阻力的计算

天然气在放喷管线中的压力降除、管长、流量及压力等于管径之间有着一定的联系，也与弯头、阀门之间存在联系，可将等效长度法使用在弯头以及阀门造成的压力损失之中，在计算的时候，可使用等效长度法公式计算，结合当量长度、弯头的等效长度以及局部摩擦压力损失、流体水力摩阻系数、流体密度来进行计算。对于可压缩或者不可压缩流体条件下的阀门、三通的等效长度可使用比较测试法来测量，并且借助相应的公式来计算等效长度。结合直管测量段试验管长度、弯头等效长度、管道气体压力以及弯头测量段压差值来计算。结合分析可知，弯头对放喷测试管线的起点压力产生的影响比较小，由于产生的局部阻力比较小，当安全系数为1.15倍，分离器的最高工作压力为9.9，防喷管线的长度为300m，使用的油管的规格为壁厚为5.51mm的规格，将其天然气日产气量最大值计算出来。使用壁厚为9。53mm壁厚的放喷测试管线的时候，内径为69.9mm，使用该原理来计算出放喷管线长度为300m的时候分离器处计量最大天然气日产气量，相比大于第一种规格的产气量。当使用壁厚为6.45mm的油管的时候，内径为76mm，相同条件下分离器计量的最大天然气日产气量要大于以上规格。

5放喷管线的受力计算

试油测试过程中，放喷管线受摩擦力影响小，当防喷管线被水泥基墩固定的时候，需要计算轴向应力来明确管线的抗拉强度是否符合要求。管线轴向应力为温度应力及环向应力对轴向应力影响的和，管道环向应力受到管内流体压力而向管壁周围产生应力。结合温度应力的影响情况进行分析，可使用以下公式来进行轴向应力计算。其中包括了流體压力、管内径、壁厚、钢材的线膨胀系数以及工作温度、施工温度差。

6实际应用

通过对油气田的测试，在求产过程中，使用为单套地面测试流程，使用油管壁厚为6.45mm，通过对不同求产情况下放喷管线起点压力的详细计算，将其与分离器压力之间进行比较，当误差小于5%的时候，吻合度比较高。因此可知，放喷管线起点压力值计算在出口天然⑦处于不同流动情况的时候更加准确，由于防喷管线起点压力值受到了管线沿程阻力的影响，放喷管线天然气流量大小会产生相应的影响。同时，直角弯头产生的影响比较小。安全系数为1.15倍，分离器最高工作压力为9.9，放喷管线长度为300m，使用的壁厚为5.51mm规格的管线的时候，可达到更好的日产气量。

结语：

在油气田开发中，测试过程中需要进行多环节的计算分析，包括放喷管线终点压力的计算、不考虑局部阻力的起点压力计算、放喷管线局部阻力的计算以及放喷管线的受力计算，为了保证计算结果的可靠性，需要对各项参数进行明确，保证使用的计算方式的准确性，使测试顺利完成。

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