三、防凍堵措施探討
??? 防止水合物堵塞的有效方法是避免在水合物形成區(qū)域溫度、壓力條件的形成[2]?？梢酝ㄟ^絕熱或掩埋管線以減少熱量散失或通過選擇流量參數(shù)，保持較高的流速以減小管線滯留時(shí)間來完成[3]。但流體通路越長，所遇到的溫度、壓力條件范圍就越大，這種方法也就不適用了。應(yīng)考慮其他預(yù)防措施。
??? 目前部分氣井井口有緩蝕劑滴注罐，能實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒的緩蝕劑加注，但井口設(shè)計(jì)中沒有考慮對(duì)高壓采氣管線接防凍劑、緩蝕劑加注工藝設(shè)施(天東96井除外)，無法實(shí)現(xiàn)防凍劑及緩蝕劑加注。管線堵塞后多采用降壓法進(jìn)行解堵，而2006年及以前投產(chǎn)的無人值守井的井口無放空裝置，無法進(jìn)行井口放空。當(dāng)高壓采氣管道某一段發(fā)生堵塞后，只能在管線術(shù)端使用進(jìn)站放空閥放空降壓進(jìn)行解堵。尤其當(dāng)管道完全堵死后，堵塞段前后壓差過大，給氣井生產(chǎn)帶來較大安全隱患。為確保新建高壓采氣管線安全運(yùn)行、順利越冬，對(duì)主要的防凍堵措施進(jìn)行分析。
1. 高壓采氣管線保溫措施分析
??? (1) 保溫施工要求
??? 管道保溫施工應(yīng)符合沒計(jì)要求，一般按保溫層、防潮層、保護(hù)層的順序施工[4～5]。
??? 保溫施工應(yīng)在管道試壓及防腐合格后進(jìn)行，施工前管道表面應(yīng)保持清潔干燥。
??? 垂直管道的保溫應(yīng)自下而上地進(jìn)行。垂直高度超過5m的，施工時(shí)每隔3～5m焊接1個(gè)支撐托板，支撐托板應(yīng)焊在管壁上，寬度為保溫厚度的1/3～1/2，保溫管道支架處應(yīng)留有膨脹伸縮縫，并用石棉繩或玻璃棉填塞。
??? 防水層在搭接時(shí)，其寬度應(yīng)為30～50mm，并縫口朝下，與保溫層應(yīng)捆扎牢固。防水層應(yīng)完整嚴(yán)密、厚度均勻、無氣孔、鼓泡和開裂等缺陷。
??? 保護(hù)層在搭接時(shí)，其寬度應(yīng)為30～50mm，端部應(yīng)封閉。若用金屬作為保護(hù)層，應(yīng)壓邊，箍緊，不得有脫殼或凹凸不平，其環(huán)縱縫應(yīng)搭接或咬口。
??? (2) 國內(nèi)外埋地管道保溫結(jié)構(gòu)
??? 保溫結(jié)構(gòu)的沒計(jì)直接關(guān)系到保溫效果、投資費(fèi)用、使用年限等問題。目前國外采用的管道保溫結(jié)構(gòu)基本形式為：鋼管一防腐層—保溫層防水保護(hù)層，構(gòu)成管道三防體系。為確保防腐保溫設(shè)計(jì)的可靠性，美國保溫界認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體嚴(yán)密性是保溫設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)。據(jù)日本測算，由于熱伸縮縫引起保溫結(jié)構(gòu)開裂而造成的熱損失約占保溫管道總散熱損失的30%。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須保證工程投產(chǎn)后特別是若千年后防腐保溫結(jié)構(gòu)仍然嚴(yán)密無縫。
?? ?(3) 保溫分析實(shí)例
? ??池37井—池27井管線：
池37井保溫前出站溫度為60℃，保溫后出站溫度70℃，保溫層厚度60mm，管線運(yùn)行壓力15.7MPa，輸量(4～6)×104m3/d，產(chǎn)水2m3/d，地溫12℃。池37井池27井高壓氣舉管線保溫前后沿程溫降如圖2所示。
?? ?從圖2-a中可知，管線在不保溫時(shí)，在距池37井600～700m處，沿程溫降已到20℃，水合物形成溫度按22.6℃計(jì)算，則池37井到池27井管線在上述條件下運(yùn)行不到1000m，管線就會(huì)發(fā)生堵塞。從圖2-b可知，管線在采取全線保溫措施后，在上述生產(chǎn)條件下，即使地溫為5℃時(shí)，沿程溫度始終高于水合物形成溫度，管線不會(huì)發(fā)生堵塞。
2. 防凍劑加注措施分析
??? 防凍劑加注工藝簡單，一種是在無人值守井井口設(shè)計(jì)中考慮防凍劑、緩蝕劑加注工藝設(shè)施，實(shí)現(xiàn)高壓采氣管線防凍劑及緩蝕劑加注，同時(shí)在安裝注氣管線和加注管線時(shí)應(yīng)達(dá)到一定壓差；加注管徑應(yīng)考慮藥劑粘度等所產(chǎn)生的阻力影響，綜合分析計(jì)算后確定，以便順利加注。另外，可以通過在有人值守站安裝防凍劑加注裝置及高壓加注管線工藝到無人井口后將防凍劑加注到采氣管線，此方法效果較好，但投資相對(duì)較高。
3. 優(yōu)化生產(chǎn)集輸參數(shù)分析
??? 液態(tài)水存在是水合物生成的必要條件之一，如果在高壓采氣中確保管線不積液，即集輸氣量能攜帶出集輸過程中分離出的游離水，將非常有利于防止氣礦丘陵地區(qū)管線的堵塞。
假設(shè)輸送溫度為20℃，天然氣相對(duì)密度0.57，則最小輸氣量與管徑、壓力之間的關(guān)系見圖3-a；假設(shè)輸送壓力為20MPa，天然氣相對(duì)密度為0.57，則最小輸氣量與管徑、溫度之間的關(guān)系見圖3-b。
??? 從圖3-a上可以看出，隨著輸送壓力的增加，攜液的最小輸氣量增加，相同輸氣壓力下管徑越大，所需攜液的最小輸氣量也越火；當(dāng)壓力超過一定值(該輸送條件為30MPa左右)時(shí)，所需攜液的最小輸氣量有減小的趨勢[5]。因此，在氣井集氣管線攜水設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定合理的管徑和氣井生產(chǎn)制度，防止輸送過程中管線積液。從圖3-b上可知，隨著輸送溫度的增加，攜液的最小輸氣量略有減小，在相同的輸氣溫度下，管徑越大，所需攜液的最小輸氣量也越大。
四、結(jié)論與建議
1. 結(jié)論
??? (1) 從管流速度計(jì)算及管線實(shí)際運(yùn)行情況分析認(rèn)為，對(duì)類似天東99井等產(chǎn)水井的高壓采氣管線，需從攜液和防凍堵兩方面來優(yōu)化管徑。
??? (2) 對(duì)類似池37—池27井的高壓采氣管線(高差大、管線長、氣井產(chǎn)水，在地溫15℃以下時(shí)，不采取保溫措施冬季無法生產(chǎn))，根據(jù)措施分析輸送起點(diǎn)溫度為60～70℃時(shí)，對(duì)管線采取全線保溫的措施，冬季能夠正常生產(chǎn)。
??? (3) 針對(duì)重慶地區(qū)氣候及所建高壓采氣管線無人值守的特點(diǎn)，對(duì)管長5km、氣井產(chǎn)水2m3/d以下、高差在100m以內(nèi)的高壓采氣管線，在進(jìn)行管徑優(yōu)化設(shè)計(jì)后，采用硅酸鹽保溫和防凍劑加注相結(jié)合的措施，方便經(jīng)濟(jì)且能有效防止管線冬季堵塞。
2. 建議
??? (1) 多數(shù)高壓采氣管線主要是投產(chǎn)初期臟物堵塞。因此，對(duì)于新井，井口應(yīng)設(shè)高壓放卒裝置，對(duì)井口進(jìn)行充分放噴，以凈化井底。
??? (2) 高壓采氣管線在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)充分考慮氣井產(chǎn)水及沿線高程的影響，并對(duì)水合物形成溫度詳細(xì)計(jì)算說明；應(yīng)對(duì)管徑進(jìn)行優(yōu)化，考慮流速的影響，確保管線不積液；保溫加熱措施應(yīng)進(jìn)行論證計(jì)算，然后擇優(yōu)選擇，若論證措施均難以實(shí)施或經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)不合理時(shí)，只有利用常規(guī)的集氣方式。
參考文獻(xiàn)
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