预置式全通径节流器设计与分析
发布时间：2022-01-24 23:49
随着我国经济飞速发展,对能源的消耗急剧增加。煤炭、石油和天然气作为常用的能源,在能源结构中占有非常重要的地位,但煤炭、石油对环境的污染很大,而天然气作为一种高效环保的能源,大力开发利用可以极大的保护和改善环境,进一步缓解能源压力。但是在天然气的开采和传输中,存在着两个问题。第一,管线承压高。气井的压力一般都很高,井口的采气设备和地面输气管道都处在高压环境下,对设备及管道耐压要求高,有安全隐患,而且开发成本大。第二,易生成水合物。在高压的环境下天然气很容易生成水合物,造成管道堵塞,严重影响天然气的开采和传输。本文针对这两个问题展开研究,主要基于井下节流原理,对水合物生成条件展开了研究,并设计了预置式全通径气嘴可退式节流器及其配套工具,对节流器及其关键零件进行了计算和强度分析,同时建立了气井节流时井筒压力、温度分布模型,并对井下节流的两个重要参数——气嘴的内径和最小下入深度进行了计算,最后对气嘴附近的流体流动状态进行仿真。本文主要研究工作如下:（1）阐述了水合物的性质、生成机理、影响因素、防治措施以及预测方法,研究了井下节流原理和节流的临界流动条件,对比了地面节流和井下节流工艺的特点。（2...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天然气管道水合物堵塞图
西安理工大学工程硕士专业学位论文8的关键是预测水合物的生成条件。波诺马列夫法操作简便，在工程上比较常用，可以方便计算水合物生成。他对实验数据进行分析、总结和处理，推导出了水合物的生成条件在不同的相对密度时的公式[32]，如下所示。当T>273.15K时，lgP1.00550.0541BT273.15（2-1）当T273.15K时，1lgP1.00550.0171BT273.15（2-2）式中：P——压力，kPa；T——水合物平衡温度，K；1B,B——与天然气密度有关的系数。2.2气井井下节流简介井下节流技术是把节流器（如下图2-2所示）放置于井下油管中的某一合适位置，使流体经过井下节流器的节流降压作用，同时利用地层热能的传热使节流后的低温流体温度升高，因此使节流后的流体温度高于此压力时的天然气水合物的临界生成温度[33][34]，这样就不需要地面加热设备来防止生成水合物，减小了天然气的开采成本，这样既可以降低节流器之后的井口设备和管道压力，减低管道成本，又能避免天然气水合物生成，有利于气井高效稳定生产。图2-2井下节流原理示意图Fig.2-2Schematicdiagramofdownholethrottling未采用井下节流和采用了井下节流后井筒的压力、温度分布图如下图2-3和图2-4所示。从图2-3中可以看出，采用了井下节流之后，流体经过节流器后压力会突然大幅度减小，天然气的压力减小会导致生成水合物的温度也随着突然大幅度降低，不易生成水合物，而且会降低管道压力，从图2-4中可以看出，流体通过节流器后温度会突然大幅度降低，
井下节流技术概述9但是天然气沿井筒向上移动时受到地温的热传导作用，温度又慢慢地恢复到接近节流前时的温度，这样就更不易生成水合物。要采用井下节流技术，一般情况下这些井要满足如下的条件：（1）气井生产时，会生成水合物，造成管道堵塞；（2）井中腐蚀介质H2S、CO2等的含量要小于井下节流装置的耐腐蚀要求；（3）节流器的最大节流压差要大于井下的最大节流压差。图2-3井下节流和未节流压力对比图Fig.2-3Diagramofpressurecomparisonbetweendownholethrottlingandnon-throttling图2-4井下节流和未节流温度对比图Fig.2-4Diagramoftemperaturecomparisonbetweendownholethrottlingandno-throttling气井节流生产示意图如下图2-5所示，天然气的节流生产过程主要分为井下油管部分和地面设备部分。天然气从储气层渗流到井底，由于封隔器的作用进入到油管中，在油管中通过节流器的节流降压作用，之后到达地面管道后经过分离器分离出气体和液体，最后通过地面管道传输到集气罐中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生态环境保护要求下能源转型国际实践和给中国的启示[J]. 柯昀含. 环境科学与管理. 2020(02)
[2]接箍座落式井下节流装置[J]. 肖述琴,卫亚明,杨旭东,刘双全,陈勇. 石油钻采工艺. 2019(03)
[3]阿尔油田环状掺水集油工艺中各因素影响程度仿真研究[J]. 陈雪梅,王进修,管桐,才浩楠. 油气田地面工程. 2018(11)
[4]井下节流技术优化研究及在港中油田的应用[J]. 梅杰,刘一睿. 石油化工应用. 2018(09)
[5]井下节流技术在延长气田的应用[J]. 高同福. 中国石油和化工标准与质量. 2018(17)
[6]低温气井井口水合物防止工艺探讨[J]. 原飞. 化学工程与装备. 2018(07)
[7]锁芯式井下节流器在苏里格气田的应用[J]. 王惠,惠徐宁,金伟,王晓荣,宋汉华. 钻采工艺. 2018(03)
[8]井下节流器在大港油田的应用[J]. 平恩顺,徐庆祥,杨庭安,姜有才,马田力,王奎,汪强,李楠,黄其. 石油化工应用. 2017(08)
[9]井下节流技术在塔里木油田的应用评价[J]. 王发清,曹建洪,曹献平,陈德飞,秦汉. 钻采工艺. 2017(04)
[10]实际气井生产系统节流模拟应用[J]. 马海军,蒋玉勇,李华,李志敏,刘汝超,张栓虎. 中国石油和化工标准与质量. 2017(06)
硕士论文
[1]井下节流气井井筒流动机理实验研究[D]. 邓尧曦.西南石油大学 2016
[2]气田生产系统中井筒水合物系统预测与防治技术[D]. 徐昌晖.长江大学 2016
[3]气液混合物通过嘴流特征及其应用研究[D]. 王一妃.西安石油大学 2013
[4]天然气气井井下节流技术应用研究[D]. 孟祥民.东北石油大学 2012
[5]非理想气体节流过程热力学研究及实践应用[D]. 胡登辉.东北石油大学 2011
[6]川西气田水合物防治工艺技术研究[D]. 邓柯.西南石油大学 2007
[7]带井下节流的天然气气井流场的数值模拟[D]. 张洋.西华大学 2006
本文编号：3607517
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天然气管道水合物堵塞图
西安理工大学工程硕士专业学位论文8的关键是预测水合物的生成条件。波诺马列夫法操作简便，在工程上比较常用，可以方便计算水合物生成。他对实验数据进行分析、总结和处理，推导出了水合物的生成条件在不同的相对密度时的公式[32]，如下所示。当T>273.15K时，lgP1.00550.0541BT273.15（2-1）当T273.15K时，1lgP1.00550.0171BT273.15（2-2）式中：P——压力，kPa；T——水合物平衡温度，K；1B,B——与天然气密度有关的系数。2.2气井井下节流简介井下节流技术是把节流器（如下图2-2所示）放置于井下油管中的某一合适位置，使流体经过井下节流器的节流降压作用，同时利用地层热能的传热使节流后的低温流体温度升高，因此使节流后的流体温度高于此压力时的天然气水合物的临界生成温度[33][34]，这样就不需要地面加热设备来防止生成水合物，减小了天然气的开采成本，这样既可以降低节流器之后的井口设备和管道压力，减低管道成本，又能避免天然气水合物生成，有利于气井高效稳定生产。图2-2井下节流原理示意图Fig.2-2Schematicdiagramofdownholethrottling未采用井下节流和采用了井下节流后井筒的压力、温度分布图如下图2-3和图2-4所示。从图2-3中可以看出，采用了井下节流之后，流体经过节流器后压力会突然大幅度减小，天然气的压力减小会导致生成水合物的温度也随着突然大幅度降低，不易生成水合物，而且会降低管道压力，从图2-4中可以看出，流体通过节流器后温度会突然大幅度降低，
井下节流技术概述9但是天然气沿井筒向上移动时受到地温的热传导作用，温度又慢慢地恢复到接近节流前时的温度，这样就更不易生成水合物。要采用井下节流技术，一般情况下这些井要满足如下的条件：（1）气井生产时，会生成水合物，造成管道堵塞；（2）井中腐蚀介质H2S、CO2等的含量要小于井下节流装置的耐腐蚀要求；（3）节流器的最大节流压差要大于井下的最大节流压差。图2-3井下节流和未节流压力对比图Fig.2-3Diagramofpressurecomparisonbetweendownholethrottlingandnon-throttling图2-4井下节流和未节流温度对比图Fig.2-4Diagramoftemperaturecomparisonbetweendownholethrottlingandno-throttling气井节流生产示意图如下图2-5所示，天然气的节流生产过程主要分为井下油管部分和地面设备部分。天然气从储气层渗流到井底，由于封隔器的作用进入到油管中，在油管中通过节流器的节流降压作用，之后到达地面管道后经过分离器分离出气体和液体，最后通过地面管道传输到集气罐中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生态环境保护要求下能源转型国际实践和给中国的启示[J]. 柯昀含. 环境科学与管理. 2020(02)
[2]接箍座落式井下节流装置[J]. 肖述琴,卫亚明,杨旭东,刘双全,陈勇. 石油钻采工艺. 2019(03)
[3]阿尔油田环状掺水集油工艺中各因素影响程度仿真研究[J]. 陈雪梅,王进修,管桐,才浩楠. 油气田地面工程. 2018(11)
[4]井下节流技术优化研究及在港中油田的应用[J]. 梅杰,刘一睿. 石油化工应用. 2018(09)
[5]井下节流技术在延长气田的应用[J]. 高同福. 中国石油和化工标准与质量. 2018(17)
[6]低温气井井口水合物防止工艺探讨[J]. 原飞. 化学工程与装备. 2018(07)
[7]锁芯式井下节流器在苏里格气田的应用[J]. 王惠,惠徐宁,金伟,王晓荣,宋汉华. 钻采工艺. 2018(03)
[8]井下节流器在大港油田的应用[J]. 平恩顺,徐庆祥,杨庭安,姜有才,马田力,王奎,汪强,李楠,黄其. 石油化工应用. 2017(08)
[9]井下节流技术在塔里木油田的应用评价[J]. 王发清,曹建洪,曹献平,陈德飞,秦汉. 钻采工艺. 2017(04)
[10]实际气井生产系统节流模拟应用[J]. 马海军,蒋玉勇,李华,李志敏,刘汝超,张栓虎. 中国石油和化工标准与质量. 2017(06)
硕士论文
[1]井下节流气井井筒流动机理实验研究[D]. 邓尧曦.西南石油大学 2016
[2]气田生产系统中井筒水合物系统预测与防治技术[D]. 徐昌晖.长江大学 2016
[3]气液混合物通过嘴流特征及其应用研究[D]. 王一妃.西安石油大学 2013
[4]天然气气井井下节流技术应用研究[D]. 孟祥民.东北石油大学 2012
[5]非理想气体节流过程热力学研究及实践应用[D]. 胡登辉.东北石油大学 2011
[6]川西气田水合物防治工艺技术研究[D]. 邓柯.西南石油大学 2007
[7]带井下节流的天然气气井流场的数值模拟[D]. 张洋.西华大学 2006
本文编号：3607517
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