异常高压气井井口节流阀开度控制方法研究.pdf

第 3 2卷 增刊 2 0 1 0年 1 1月 石 油 钻 采 工 艺 0I L DRI L I I NG PR0DUCTI ON TECHNOLOGY Vo 1 ． 32 S u p． NO V ．2 01 0 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 0 S O 0 5 0 3 异 争 古 吊同 压气 井井 口节流 阀开度控 制方法研究 张 建业 伍藏原 黄 兰 卢培华 王建顺 李玉林 1 ． 塔里木油田勘探 开发研 究院 ， 新疆库 尔勒8 4 1 0 0 0； 2塔 里木油田天然气事业部， 新疆库 尔勒8 4 1 0 0 0 3塔里禾油 田建设工程有限责任公 司， 新疆库 尔勒8 4 1 o o o 摘要针对迪那2气田井口采用两级节流工艺， 没有单井流量计的实际情况， 在生产过程 中如何按照调产要求， 迅速确定 节流 阀开度 ， 准确控制产 气量问题 ， 对 两级 节流阀开度调整方 法进 行 了研究 ， 建立 了一套井 口节流阀开度控制方 法 该方 法通 过确定油压与产量的关 系， 首先控制 井口压 力、 节流后 各级压 力， 达到基 本控 制产量的 目的 ， 然后根据相应 的压 力和产量条件计 算调节阀流量系数 c v值， 再根据调节阀 值计算两级调节阀的开度 ， 最终控制产量， 实现准确调产。现场应用表明， 该方法 可指导迪那气井调产， 同时也可为其他高压气井参数控制提供借鉴和指导 关键词井口参数调整； 产能方程； C v值；节流阀开度计算 中图分类号 T E 3 7 文献标识码 A M e t ho d s t ud y o n a no m a l o us pr e s s u r e g a s we l l he a d c ho ke v a l v e t u r n do wn r a t i o c o nt r o l Z H A N G J i a n y e ， WU Z a n g y u a n ， H U A NG L a n ， L U P e i h u a ， WA N G J i a n s h u n ， L I Y u l i n 1 E x p l o r a t i o n＆De v e l o p me n t R e s e a r c h I n s t i t u t e T a r i m Oi lfie ld , Ko r l a 8 4 1 0 0 0 C h i n a ； 2 N a t u r a l Ga s De v e l o p me n t ＆S e r v i c e D e p a r t me n t o J ’ T a r i mO i fi e l d , Ko r l a 8 4 1 0 0 0 ， C h i n a ； 3 P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g＆ C o n s t r u c t i o nL t d ． f T a r i mOi fi e l d , K o r l a 8 4 1 0 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t I n vi e w o f a p pl i c a t i o n of we l l he a d t hr o t t l e u ni t i n Di na 2 ga s fie l d ，f or t he pu r pos e of a c c u r a t e l y co n t r o l l i n g ga s pr o du c t i o n r a t e ， r e g u l a t i o n m e t h o d for t wo s t a g e c h o k e v a l v e t u m d o wn r a t i o i s s t u d i e d a n d d e v e l o p e d i n t h i s p a p e r ．Ba s e d o n t h e r e l a t i o n s h i p be t we e n o i l p r e s s ur e a n d p r od u c t i o n r a t e ，t hi s m e t ho d i s us e d t o fir s t l y c on t r o l we l l he ad p r e s s ur e a nd a l l l e v e l s p r e s s ur e a f t e r t hr o t t l e t o a p p r o x i ma t e l y c o n t r o l t h e p r o d u c t i o n r a t e ． An d t h e n ， c o n t r o l v a l v e C v v a l u e i s c o mp u t e d i n a c c o r d a n c e wi t h r e l e v a n t p r e s s u r e a n d p r o d u c t i o n r a t e ． Ac c o r d i n g t o C v v a l u e ， t wo s t a g e c h o k e v a l v e t u r n d o wn r a t i o i s c o mp u t e d for a c c u r a t e g a s p r o d u c t i o n r e g u l a t i o n ．Fi el d a p p l i c a t i o n d e mo n s t r a t e s t h a t t h i s me t h o d i s o n e f e a s i b l e me a n s for e ffic i e n t p r o d u c t i o n r e g u l a t i o n a n d w e l l h e a d p a r a me t e r a d j u s t me n t i n a noma l o us pr e s s u r e g a s wel 1 ． K e y wo r d s w e l l h e a d p a r a me t e r a d j u s tme n t ； d e l i v e r a b i l i t y e q u a t i o n ； C v v a l u e ； c h o k e v a l v e t u r n d o wn r a t i o c o mp u t a t i o n 迪那 2凝析气刚地层压力系数 2 ． 0 6 ～ 2 ． 2 9 ， 地层 压力 1 0 6 ． 2 2 MP a ， 目前井 口生产油压 7 0 ～ 8 3 ． 6 MP a 为达 到进站T艺参数要求 ， 同时有效防止节流过 程 中水合物生成 ， 井 n采用 两级节流T艺 。两级节 流 均采用 Mo k v e l d的 S 0 4系列远程 呵控 电动节流 阀， 一 级节流后 力降至 3 0 ～ 4 0 MP a ， 二级节流后压 力 降至 l 2 ． 1 ～ 1 4 ．2 MP a 。 迪那 2气 田各井采用在集气站计 量分 离器轮换 计量的方式计量 ， 在没有 单井流量计 的情况下 ， 在投 产和生产过程 中按照配产和产量调整要求 ， 准确有 效地调整两级节流阀开度 ， 准确控制产气量。为此 ． 对迪那 2气 出已投产气井两级节流阀调整方法进行 了研究 ， 以指导产量调整。通过油压与产量的关 系． 首先通过控制井 n压力达 到基本控制产量的 目的 ， 然后再根据相应的压力和产量条件计算调节 阀流量 系数 C V值 ， 最后根据调节阀 C V值计算两级调节 阀 作者简介 张建业， 1 9 8 1 生．． 2 0 0 8 年毕业于西南石油大学油气田开发专业， 硕士， 主要从事油气藏工程研究和油气藏管理工作 电话 0 9 9 6 2 1 7 5 5 7 8 E ma i l z h a n g j y t l mp e t r o c h i n a ． C O rn．C fl 1 1 6 石油钻采_ T - 艺 2 0 1 0年 1 1月 第 3 2卷 增刊 的开度。 1 产量与油压的对应关 系 在油气井生产过程 中， 常常应用产能方程研究 井底流压 与产量 的关系， 但研究井 口压力 油 与 产量的关 系也非常有价值 ， 特别足对于异常高 气 井 ， 洲井底压力 闲难 ， 安全风险很 高， 训 算井底 力的不确定因素很多 ， 准确性也很难 保证。而油压 数据非常容易获得 ， 因此尝试研究油压 j 产量 的关 系。统计发现， 以类似于井底 力『 抖 1 线的方式 ， 井 口 力与产量也可 以绘成关系图。 利用迪那 2 气 田单井试油数据 ， 通过统计回归分 析发现 ， 油压 与产量存在着很好 的线性关 系 1 ， 可以把油压与产量的关系定义为升几产能方程 ’ P A O mB 1 式 中， 为关井恢复油压 井 口静压 。 MP a ； P 为井 口流动压力， MP a ； A、 B为二项式系数； 9 为凝析气 井流物 油气混合物 产量 ， m ／ d 。 根据单井试油数据建立各井 的井 r I 产能 程 ， 再应用井 口产能方程计算} } 』 各计油乐 产气量对 应关 系， 就可 以确定 目标产 量下对应 的油 ， 这样 两级调节阀的 C v值计算毖础参数压力和流键就确 定 了 2 节流阀开度计算 2 ． 1 节流阀流量 系数 C v值计算 节流 阀流量系数反映 节流 阀对流体 的流通能 力。c v值表示 调节 阀流量系数 ， 其定义是阀处 于 全开状态 ， 两端压差为 1 磅 ／ 平方英寸条件下 ， 6 0。F 1 5 ． 6 ℃ 的清水每分钟通过阀的流量数 ， 以加仑 ／ 分 计 。 气体计算公式 分两种情况 1 当 6 0℃ Q 、 ， G g 2 7 3 T 4 5 式 中， Q为最大流量 ， m ／ h 在 0 ． 1 MP a 、 1 5 ． 6 条件 下 ； G ．， 为气体密度 ； T为流体温度 ， o C； P ． 为进口绝 对压 力， k g ／ c m ； P 2 为 几绝对 压力， k g ／ c m。 ； P 1 和 P 2 为最 大流量时 的 力； z X p pl P 2 ， k g ／ c m ； 为空 化系数 ， 单柱塞 0 ． 8 。 2 ． 2 实例计算 迪那 2凝析气 旧各个单井采用 MOK VE L D S 0 4 型角式节流阀 图 1 ’ 主通径及 出口法兰通径 7 7 ． 7 9 fi l m， 压力等级 为 AP I 1 5 0 0 0 P S I ， AP I 6 A 温度等级 L U， AP I 6 A 材质 等级 HH ． NL ， 设计 标准采 用 AP I 6A 】 9 TH ED 、 图 1 Mo k e v l d S 0 4型 角 式 节 流 阀 S 0 4 节流阀用阀门部件实现流体速率整体控 制 ， 消除局部高流速 ， 减少流向突变 ， 从而减少阀体 和部件的冲蚀 ， 使活塞和阀芯受力平衡 ， 保证流通性 高， 最大程度地减少紊 流和噪音。其节流特性曲线 如 图 2所示 。 图 2 S 0 4型节流阀的特性曲线 为了保证在给出 况下合理的开度在 3 0 ％ 以 上 ， 结合迪那 2气 } f { 各单井产量 ， 节流 阀最大 C V值 确定为 7 、 1 4和 2 1 。 通过 各井井 口产 能方 程确定 目标产量下 的油 压 ， 并将油压 、 一级节流后压力、 二级节流后压力和 张建业等异常高压气井井 口节流阀开度控制方法研究 1 l 7 产量参数带人节流阀 值计算公式 ， 分别计算 出各 生产井两级节流阀 C v值 ， 计算 C v值与各节流阀的 最大 C v 值 的比值得到 C v值百分数 y ， 再通过 节流 特性曲线计算节流阀相对开度。 根据节流阀特性 曲线 ， 回归出节流 阀开度 与 值百分数 J ， 的关系方程 图 3 y-0 ． 8 7 9 4 X 0 ． 1 7 7 5 一0 ． 0 2 31 6 3 效果分析 根据计算 出 的两级节 流 阀开度 给定节流 阀开 度 ， 待油压稳定后观察油压是否和理论计算相符， 然 后根据实 际情况对节流阀进行 2 ％～3 ％左 右微 调， 达到控制油压的目的。 通过 各井多次调产 ， 将计算得到的节流阀开度 与实际操作 中所确定 的节流 阀开度和配产量与计量 产气量进行对 比来评价该方法的可靠性 。应用本文 所建立的方法 ， 对迪那 2 气 田 1 3口气井进行 了调产 ， 取得了很好的效果 。列 出两 口井调产结果对 比 表 1 ， 可以看 出两 [ 1 井产气量理论计算值与实际偏差 小于 5 ％；从油嘴开度对 比来看 ， 理论计算 与实际偏 差较小 ， 均在 5 ％ 以内， 且一二级节流阀开度偏差为 一 正一负。节流阀开度和产气量 的偏差都较小 ， 证 下的油嘴开度 ， 亦即 目标产量下的节流阀开度。 明理论方法计算 的可靠性 。 表 1 节流阀应用效果对比分析 4 结论 1 统计了油压与产量的对应关 系， 为井 口参数 调整提供 r合理依据 ， 并为节流阀 C v值的计算提供 了重要的基础参数。 2 应用 节流阀 C v值计算修正公 式 ， 计算出各 单井节流阀的 C v值 ， 并根据迪那 2气 田节流阀的节 流特性 曲线计算出油嘴相对开度 ， 有效准确地指导 了迪那 2气 田调产 。 3 该方法特别适合现场管理者使用 ， 通过简单 的计算能够快速确定两级节流阀开度 ， 准确实现井 口参数调整 ， 节约人力物力， 同时减少因频繁调整油 嘴产生的不确定风险。 4 对于采用两级节流丁艺生产的其他高压气田 气井 ， 特别是没有单井计量装置的气井 ， 也可以应用 该方法进行井 口参数调整。 参考文献 l 】 ] 李汝勇， 朱忠谦， 伍藏原， 等 ． 克拉 2气田压力动态监测 方法 [ J ]． 石油钻采X - ． 艺， 2 0 0 7 ， 2 9 5 1 1 5 1 1 7 ． [ 2 ] 加拿大国家能源保护委 员会 ． 气井试井理论与 实践 [ M]． 童宪章， 陈元千， 史久浩， 周维四译 ． 北京石油 工 业 出版 社 ， 1 9 8 8 ． [ 3] 庄惠农 ． 气藏动 态描述 与试井 [ M ]． 北京 石油工 业 出版 社 ． 2 0 0 4 ． 1 4 j AN S I ／ I S A 7 5 ．0 1 1 9 8 5 F l o w e q u a t i o n s f o r s i z i n g c o n t r o l v a l v e s I n s t r ume n t So c i e t y of Am e r i c a ，Re s e a r c h Tr i a n gl e P a r k ． NC 2 7 7 0 9 ． 收稿 日期2 0 1 0 - 0 9 1 2 [ 编辑景暖 ]