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        使用柱塞清除井筒引起的氣流和壓力峰值對流量計儀表造成挑戰和建議

        來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2019-07-22 09:29:51


            目前天然氣的低價格給生產者帶來了越來越大的壓力,使其盡可能高效和具有成本效益。尋求降低成本和增加收入的方法正在引領越來越多的人密切關注如何在老化井中維持生產,同時確保所有生產的天然氣都能準確測量。本文探討了使用柱塞舉升方法來保持現有的和通常較舊的氣井生產,檢查所涉及的一些挑戰,并就如何最好地實施該技術提出建議。
         

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        隨著年齡的增長,井內充滿了液體:
            在氣井的早期,生產速度和速度通常足夠高,以保持井筒不受液體積聚的影響。存在的任何液體被帶到表面,夾帶在氣流中。氣體的高湍流和速度容易提升液體,井以穩定的流速產生。隨著井的老化,油藏壓力隨著流速和流速而下降。氣體提升特性發生變化,液體開始聚集在生產油管的壁上。液體最終仍然向上移出井,但效率低于以前。隨著氣體速率和速度繼續下降,向上移動的管壁上的液體開始停止,液體限制氣體流動。當足夠的液體積聚時,形成液體“slu”。
            在這個生產階段,儲層仍然在液體段塞下建立足夠的氣體壓力以克服靜水壓力并迫使段塞回到管道上。氣體膨脹,一些氣體攜帶液體,一些氣體滑過液體。這會將大部分液體帶出井筒,但會阻礙氣體流動并導致流速降低。slu to會對下游設備造成很大的壓力,但這是老化井正常生產的一部分。最終流速降至臨界值以下,因為沒有足夠的氣體壓力將液體輸出,并且氣體產生被阻塞,導致井被殺死。需要采取更直接的措施來清理井筒并保持生產。
        取出液體:
            可以采用幾種方法將液體塞子從井中取出并恢復生產。也許最簡單的方法是排污:將井排放到大氣中,以便釋放背壓,并且地面中的氣體壓力可以克服任何液體塞子,將其吹出。雖然通常有效且廉價,但這種方法每次使用時都會向大氣中釋放出一股甲烷。這會浪費產品,并且此類釋放受到嚴格的監管。
        其他方法包括:
            1.注入可能導致腐蝕問題的發泡劑
            2.安裝速度管
            3.使用各種電動或液壓泵,需要適當的電源
            這些方法的安裝和操作成本很高,需要停機安裝并增加維護要求。
        輸入柱塞:
            另一種解決方案是安裝柱塞升降系統,其安裝相對便宜,不排放甲烷,不使用消耗品并且需要最小的動力。該設備包括位于井頂部的柱塞頭組件(也稱為潤滑器)。電子控制器在適當的時間保持和釋放柱塞。需要各種閥門,以及多個壓力和差壓(DP)流量計(見圖2)。功耗通常足夠低,以允許太陽能集熱器驅動整個系統。
            動作很簡單:一個尺寸接近但小于井管直徑的柱塞落到井底,它落在保險杠彈簧上。井在頂部關閉,允許壓力積累。當壓力足夠高時,井打開,壓力可以將柱塞推向管道,將液體提升到其上方并釋放氣流,從而恢復生產。當柱塞彈出并保留時,柱塞被捕獲,直到水柱最終重新形成并且整個循環重復。在某些井中,清理周期可能每小時運行幾次。
         

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        流量計面臨的挑戰:
            雖然柱塞舉升系統運行良好,但它對測量氣體流量提出了一些挑戰,主要是因為它使流量計受到大的尖峰。當柱塞到達井口頂部時,氣流急劇增加,導致大的壓力峰值(見圖2)。這種尖峰在每個柱塞循環中發生,并且可以使維持氣流測量精度變得困難。選擇DP流量計時,需要考慮這些運行條件。
            大多數使用柱塞舉升系統的井通常安裝DP流量計,其設計用于在正常操作期間在主要元件上具有低于250英寸水柱(wc)的DP值,其高達96%的時間。因此,用戶選擇具有在正常操作期間最準確的范圍的DP發射器。
            然而,當用戶選擇傳感器上限接近250英寸wc的發射器時會出現問題,因為任何高于上限的讀數都會記錄為發射器高飽和度。當柱塞從管道中排出時釋放的大量氣體可以將DP讀數傳送到高達800英寸wc的主要元件上,從而將流量計推離秤(見圖3)。
         

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            因此,不會測量在柱塞吹出之間收集的氣體體積和壓力恢復到流量計可以再次讀取的正常水平的壓力。捕獲氣體,但不包括在井的總流量報告中。這可能導致每個井口每年低估生產數萬美元。
            為了解決這個問題并閱讀這些DP峰值,顯而易見的解決方案是為流量計配備一臺DP變送器,該變送器能夠達到更高的上限范圍,通常為1000英寸wc。這解決了誤讀尖峰的問題,但是當流量處于正常水平時可能導致不太準確的值。傳統的DP流量計的上限范圍為1,000英寸wc,接近或低于250英寸wc,當井流量達到96%時,將產生不太準確的讀數(見圖4)。即使這些與規模相關的小規模誤差也會隨著時間的推移而復雜化,從而導致錯過天然氣,從而錯過了美元。
         

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            解決這個問題的一種更復雜的方法是堆疊或搭載具有不同范圍的多個發射器,以精確測量高流量和低流量。這種做法很常見,但它需要至少兩倍的發射器及其增加的連接點,維護,初始和安裝成本。
        不準確的流量測量的經濟后果:
            這種高壓氣體爆炸不會因為在井口處測量不正確而丟失。但是,直到它在交付鏈的更遠處才可能被識別。生產者有效地將其交給管道運營商,并且不會歸因于正確的來源,低估了向特許權使用者和天然氣生產商支付的費用。如果天然氣以每1000立方英尺3.00美元的價格出售,并且在壓力峰值期間錯過了總體積的2%,即使每天只能產生200,000立方英尺的耗盡井也可能每年損失超過4000美元的收入。一個更典型的井每天產生400萬立方英尺,每年將超過85000美元。當生產利潤薄時,準確的生產和成本信息對于合理的決策至關重要。

         

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