基于多层次灰色关联分析法的致密气田集输工艺评价

致密气田地面集输工程具有建设投资高、工期长、影响因素多等特点,对气田集输工艺进行客观评价关系着气田开发建设全局。以致密气藏延气2-延128井区为例,针对高、中、低压等3套集输工艺进行优缺点分析,建立层次分析法评价指标体系,选取安全生产、工艺技术及经济效益共3项一级评价指标,细化形成井下节流器失效、管线积液、管网压损、集气半径、运行压力、征地面积、计量误差、内部收益率、投资、运行成本共10项二级评价指标,通过层次分析法确定各指标权重,运用灰色关联分析法对高、中、低压等3套集输方案进行评价优选。研究结果表明:①各评价指标权重从高到低依次为:内部收益率、投资、井下节流器失效、管网压损、运行成本、集气半径、管线积液、运行压力、征地面积、计量误差;②将层次分析法计算的指标权重引入灰色关联度分析,计算各方案的灰色关联度,最终确定中压集输工艺的关联度最高,是最优方案。研究结果可为今后国内外致密气田集输工艺的客观比选和决策提供评价手段和参考依据。

延439井区气液混输管道瞬态变化规律及敏感性分析

Y439井区采气管道为气液混输管道,地形起伏大导致积液严重,因此研究气液两相瞬态变化规律非常重要。以某采气管道为例,基于双流体模型建立多相流计算模型,研究管道积液动态规律和清管过程瞬态变化规律,提出采用井口压力峰值与最大清管段塞量相结合的方法确定管道清管时间,分析管道输气量、天然气含水量以及运行压力对井口压力峰值和最大清管段塞量的影响规律。研究结果表明:1)随着运行时间的延长,采气管道内积液逐渐向下游推移,当管道内积液量分布在全管段时,管道积液量和运行压力达到动态平衡;2)当管道入口投加清管器后,由于清管器上游气体被压缩,沿程摩阻损失增大,井口压力出现短暂的峰值变化,且管道出口排液主要集中在开始排液后0.5 h;3)敏感性分析结果显示,管道输气量越大,最大清管段塞量越小,井口压力峰值先降低后增大,在气相流速为1.2~3.1 m/s时增幅不明显;含水量上升,井口压力增幅明显,管道末端排液量显著增大;管道运行压力下降,对应的清管过程管道末端排液量显著增大。该成果可为气田气液混输管道的优化设计及清管操作提供理论依据。

旋进旋涡与V锥组合计量气液两相流实验研究

目的解决低渗透气田在井间串联、井口混输计量模式下,单井产气、产液量无法准确计量的技术难题。方法基于旋进旋涡流量计和V锥流量计的单相计量原理,通过开展空气-水两相流的室内实验,分析了不同运行压力、气液比以及表观气速下单相流量计的混相计量误差变化规律。借助量纲分析法,分别建立了进动频率和压降与相关无量纲准数的关联公式,并采用室内实验数据分别进行了混相条件下的参数修正,利用两种流量计串联组合的方式,提出了一种适用于低含液率的湿气双参数组合计量模型,并采用延安气田现场的实流数据对模型计算精度进行了验证。结果室内实验时,当湿气体积含液率小于1%时,旋进旋涡进动频率随体积含液率的升高而降低,出现“欠读”现象,而V锥流量计的计量压降随体积含液率的升高而增大,产生“过读”现象。当体积含液率大于1%时,由于气相含液量偏大,造成旋涡进动信号下降规律不明显,从而导致组合计量模型的结果可能出现失真,现场实流测试结果显示,组合计量模型的气相体积流量的平均相对误差为2.029%,液相体积流量的平均相对误差为15.066%,体积含液率的平均绝对误差为0.059%。结论旋进旋涡与V锥流量计的组合计量模型在气相含液量较低时,气相和液相的计量精度可满足现场生产需要,且加工设计成本较低,可以为延安气田排水采气井的气液混相计量提供技术支持。

基于灰色支持向量回归的起伏管线临界携液流速预测模型

延安气田起伏的地理形貌特征,致使其内部采气管线在低点及上倾段容易产生积液问题,制约气田正常生产,开展起伏管线临界携液流速的预测对保障采气管线流动安全和指导地面采气管线布线具有重要价值。为此,基于扩展双流体分相模型和PR气体物性方程,采用最小压力梯度法结合均匀设计构建了临界携液流速样本数据集,同时采用灰色关联计算了样本标签权重,并将其引入支持向量回归算法,构建了临界携液流速的回归预测模型,随后利用网格寻优算法,通过采用K-CV(交叉验证)对模型中超参数进行了优化设计,最后采用延安气田现场运行数据进行了模型准确性验证。研究结果表明:管径大小对临界携液流速影响最大,其次为上坡倾角、含水率和运行压力,其他因素的影响差距相对较小,网格分段寻优对比遗传、粒子群算法在模型超参数优化上具有较强稳定性。该预测模型对延安气田内部采气管线的临界携液流速预测具有较强准确性,可对其积液预测和防治提供理论支撑。

湿气管线携液临界流速预测的机器学习模型

受制陕北独特的地形地貌,其地面输气管线起伏现象突出,在管线低点及上倾段容易产生积液且段塞流频发,严重影响气田正常生产,携液临界流速的预测对减少积液带来的危害和指导气田地面湿气管线设计具有重要意义。为此,采用扩展双流体分相模型,基于最小压力梯度法结合均匀设计和BP神经网络建立了气田起伏管线携液临界流速预测模型,并采用延安气田现场运行数据进行了模型可靠性验证,同时基于模型分析了井口温度、管线运行压力、含水体积分数、上下坡倾角、管径对携液临界流速的单因素及交互作用影响,并采用灰色关联对影响程度进行了排序。研究结果表明,携液临界流速与运行压力、下坡倾角呈负相关,与井口温度、含水体积分数、上坡倾角、管径呈正相关,同时各因素交互作用明显,影响程度具有显著区别。研究发现该预测模型对延安气田地面起伏管线携液临界流速预测具有较强的现场操作性,可为其积液预测和防治提供理论支撑。

气田采气管线天然气水合物生成条件预测

延长气田地面集气工程采用高压集气工艺,天然气在井口未经任何处理,经高压采气管线输送至集气站内进行集中处理。在一定温度和压力条件下,极易在采气管线中形成天然气水合物堵塞管道,影响采气管线的正常运行,因此,对采气管线水合物的生成条件进行预测是非常必要的。结合天然气管道动力学与天然气水合物统计热力学模型,利用VB编制了计算软件,以延长气田采气管线为例,对管线中天然气水合物的生成条件进行预测和分析,从计算结果可以看出,该水合物生成条件的计算方法在实际工程应用中具有一定的实用价值。

延长油田单井密闭集输边界条件研究

针对延长油田部分单井集油管线在运行中出现的井口回压高等问题,本文以单井进站油温和井口回压作为判断标准,以延长油田某集油管线为例,经PIPEPHASE软件计算,得出产液量、集输半径、含水率等密闭集输边界条件,确保延长油田单井密闭集输系统的安全平稳运行。

某输油管道腐蚀泄漏失效原因分析

目的分析输油管道腐蚀泄露失效的主要原因。方法对输油管道泄漏失效进行了深入调查研究,分析了输油管道失效样品,对泄漏孔形貌、几何参数、理化性能、金相组织进行了试验分析,并在泄漏穿孔处取样进行了电子显微镜扫描、微区能谱分析。结果经化学分析、力学性能和金相组织等理化检验分析,该失效输油管道的材料理化性能符合GB/T 8163—2008标准的相应要求及用户要求。从穿孔宏观形貌分析来看,腐蚀区域面积较大,管道内壁存在大量腐蚀产物,穿孔位于输送管道的下部,最大腐蚀深度达3.5 mm,且管道中存在大量临界腐蚀坑电子显微镜下放大观测,能看到表层覆盖有疏松的腐蚀产物,微区能谱分析显示腐蚀产物中含有大量的Cl、C、O和Fe等元素。结论材料性能并不是造成输油管道失效事故的主要原因,输油管道泄漏主要是由管体内壁点腐蚀穿孔造成的,引起腐蚀穿孔的主要因素为输送流体介质中的Cl-,当管材基体中的Fe不断被Cl-腐蚀溶解后随流体介质迁移,点蚀坑迅速扩展,最终导致腐蚀穿孔。

延长气田天然气水合物抑制剂注入量的确定

延长气田大部分气井采用高压集气工艺,在一定的温度和压力条件下,集气系统不可避免的会形成水合物。预防天然气水合物形成的方法有很多,其中在气井中注入水合物抑制剂的方法较为普遍。以延长某一气井为例,精确计算了井口天然气水合物抑制剂的注入量,然后对不同种类水合物抑制剂(甲醇和乙二醇)的操作安全性和经济性进行对比,从而确定最合适的水合物抑制剂。气井井口抑制剂注入量的大小与诸多因素有关,针对不同因素对抑制剂注入量的影响进行了综合分析,对延长气田实际运行具有一定的指导意义。

陕北油田伴生气混输技术

陕北油田地质结构复杂,目前实际开发中伴生气的回收利用率不是很高,为了提高油田开发的整体效益,针对陕北油区伴生气的资源特点,开展了采用油气混输技术,利用井场和站点间原有的输油管线混相输送伴生气的研究。输油量变化与含水量变化对管线压降影响一样,管线压降都随着输油量的增大而增大。在原管线改混输时,需根据气油比认真考虑管径的选择和线路的走向;对于小输油量且较为平缓的地形的管线有利于改成混输管线。

延长油田双河东区井口加药现场试验

为了解决双河东区部分单井集油管道冬季频繁出现的井口回压高、凝管堵塞等问题,进行原油基本物性测试以及清蜡剂筛选评价,并开展降凝剂筛选和加剂效果评价室内试验,给出了最优加药量和热处理温度等参数。同时,针对双河东区油井特点,设计了井口自动点滴加药装置,并选择某油井进行现场试验,采用从套管口连续点滴加药方式添加清蜡剂,7 d后,井口回压从1.6 MPa下降至1.2 MPa,过了4 d给油井投加降凝剂,7 d后井口回压从1.2 MPa下降至0.9 MPa。经现场试验验证,井口轮换添加清蜡剂和降凝剂的方式可有效解决集油管道冬季冻堵问题。

氧含量对高分子量PAN纤维预氧化过程中化学结构及组成变化的研究

通过FTIR、XPS考察不同氧含量(0,20%,50%和100%)下恒温预氧化纤维及其表面化学结构。结果表明,随着预氧化的进行,纤维中线性分子链逐渐转变为"环状"结构,富氧环境中环化反应有所延缓,且最终"氰基残留率"较大,整体环化程度不高;表面O元素含量在预氧化初始阶段,随含氧量的增加而增加,当含氧量超过50%后,相对含量反而减小;纤维表面官能团主要以C—C为主,随着含氧量的增加,相对含量由83.7%减小至45.24%,其他官能团为被氧化的亚甲基团,相对含量逐渐增加。

钻杆管体开裂失效原因分析

某井施工中,连续发生钻杆断裂事故,检查发现其他钻杆也存在裂纹。对钻杆开裂事故进行了深入调查研究,分析了开裂钻杆样品,对断口形貌、几何参数、理化性能、金相组织和腐蚀产物能谱分析等进行了试验分析。结果表明:钻杆的理化性能均满足API SPEC 5DP要求及用户要求,钻杆开裂机理为腐蚀疲劳,建议加强钻杆管理,采用内涂层钻杆。

采气管线中涡流工具携液效果的数值模拟

为了解涡流工具能否在采气管线中起到增强气体携液能力,改善管线低洼处积液的作用,运用CFD软件建立了采气管线有、无涡流工具下的气液两相流场模型,采用数值计算结合理论分析,对比研究了采气管线有、无涡流工具时流场的速度、压力及持液率分布,并分析了涡流工具对采气管线倾角的影响。研究结果表明:涡流工具可有效改变气液两相流型,减弱涡流工具下游管线压力梯度波动,降低管线上倾积液段的持液率,提高气相携液能力;同时在相同气体流速下,涡流工具可以提高采气管线的临界倾角,避免液相回流产生积液。研究结果可为涡流工具有效提高采气管线中气体携液能力以及涡流工具在采气管线中的推广应用提供一定的理论依据。

某油井套管接箍发生开裂的原因

基于断口形貌、化学成分、力学性能、显微组织和腐蚀产物成分等的分析对某油井套管接箍发生开裂的原因进行分析。结果表明:接箍开裂主要是由硫化氢造成的应力腐蚀开裂;套管入井后接触到了硫化氢腐蚀介质,导致接箍外表面发生严重的点腐蚀,形成腐蚀坑,加之接箍所受的拉应力较大,拉应力与腐蚀介质的交互作用最终导致接箍发生应力腐蚀开裂;为防止事故再次发生,建议选用抗硫接箍材料,并选用特殊螺纹与套管连接。

阀组集气工艺技术难点分析及设计

为了研究低产气田阀组集气工艺的适用性,调研了阀组集气工艺的主要特点和优缺点,并进行了阀组集气工艺技术难点分析。重点针对采气管道积液问题,研究采气管道保温、管径和运行参数等因素变化对天然气饱和含水量和持液率的影响规律,得出以下结论:不保温管道与保温管道相比,不保温管道随着距离的增加,天然气饱和含水量曲线出现很明显的拐点,持液率较大;管径越大,管道沿程饱和含水量下降较快,管道内很快析出大量的游离水,持液率越大;输送压力越大,天然气饱和含水量越小,管内析出水量越多,持液率越大;地温越高,天然气饱和含水量越大,管内析出水量越少,持液率越小。同时,针对阀组集气工艺存在的主要技术难点提出了设计建议。

结构参数对油-水两相双锥型旋流分离器影响的数值模拟

双锥型旋流分离器的结构参数的改变对其分离效果会产生极大的影响,分析主要结构参数对除油率的影响规律对该设备的设计加工有着重要意义。通过三维建模软件和计算流体力学软件建立了公称直径为50 mm的双锥型水力旋流器经典模型,应用模拟对比的方法分析得出了溢流口直径Do、溢流管深入长度Ls、大锥角α这3个参数变化对压降和除油效率的影响,并利用递进优化的方式优选出最优结构参数。结果表明,当溢流口直径增加至25 mm时可将除油效率提高到94.19%,此时压降为53082.57 Pa;溢流管深入长度95 mm时分离效率为94.93%,压降升高至55085.17 Pa;大锥角为15°时油相分离效率达到96%以上,此时压降为58082.15 Pa。通过递进优化,最优结构为溢流口直径Do=25 mm,溢流管深入长度Ls=110 mm,大锥角α=15°,除油效率最终达到96.38%。以上研究成果为从结构参数方面优化旋流分离器除油效率提供理论依据。

天然气集输管网腐蚀类型及特征研究

随着我国油气勘探的不断发展,集输管道建设不断增加,高含H2S、CO_(2)气体的管网腐蚀也越来越严重。本文以川东地区天然气集输管网为研究对象,针对研究区集输管网腐蚀类型不明确的问题,以APIX52钢为研究对象,开展腐蚀实验,明确研究区腐蚀类型、腐蚀特征。研究表明,川东地区天然气管道腐蚀受温度、Cl^(-)、HCO_(3)^(-)、矿化度、pH值等因素的影响,每种因素都有自己的影响规律;根据腐蚀因素,结合腐蚀特征,将川东地区常见的腐蚀类型划分为3类:内腐蚀、埋地金属腐蚀、大气腐蚀,并对每一种腐蚀类型的腐蚀机理进行了阐述,根据每种腐蚀类型的主控因素,有针对性的提出防腐措施。

延安气田地面集输工艺的探索与创新

经过近十年的勘探开发,延安气田进入了快速上产阶段。为了探寻合适的地面集输工艺,基于延安气田分阶段分区块对多种集输工艺的试验情况,分析了高、中、低压集输工艺以及橇装LNG集输工艺的特点,并对试验过程中存在的单井计量无法满足要求,注醇不合理,管线积液严重,泡沫排水影响下游生产,信息化、标准化、数字化程度低等问题,展开了技术革新和研究,最终形成了“以中压集输为主,低压集输和橇装LNG集输相辅”的地面集输工艺技术,极大地提高适应性和经济性,推动地面工程向着标准化、模块化、信息化、安全化、环保化的方向发展。

基于均匀设计的制冷小管径涡流管结构优化

为了更好地将小管径涡流管应用于油田伴生气的轻烃回收工艺中,采取均匀试验设计,选取涡流室直径、热端管长、冷端孔径3个对小管径涡流管制冷性能影响很大的结构变量因子,利用CFD软件对其在入口总压0.4 MPa,入口总温293 K,冷流比0.71下的制冷温差进行了结构优化计算,并对计算结果进行了回归分析,拟合并验证了经验公式,通过对经验公式寻优,得到了优化后的结构参数。对比优化结构与初始结构涡流管内速度场、温度与压力场分布发现涡流管结构优化后冷热分离性能更佳,同时计算对比了冷流比在0.71~0.79范围内优化结构与初始结构涡流管的制冷温差与单位制冷量,计算结果显示相同冷流比下结构优化后的涡流管制冷温差与单位制冷量更大。以上研究结果表明,采用均匀试验设计结合数值计算和回归分析可以对小管径涡流管的结构参数进行有效的优化调整,显著提高其制冷性能。