致密气田地面集输工艺优化与井下节流工艺方案标准化设计

蒋茂琴，杨恢旻，冯兆阳，李瑞嘉，赵建国

（1.中石油西南油气田分公司川中油气矿，四川遂宁 629000；2.四川通通数智科技有限公司，四川成都 610000）

金秋区块致密气单井传统地面集输工艺主要采用井口截断、加热、节流、安全泄放、计量、除砂、清管、出站截断流程，包含的主要设备有井安阀、水套炉、感应电加热毯、节流阀、放空分液罐、火炬、安全阀、节流截止放空阀、分离器、高孔流量计、除砂撬、清管阀、气动切断阀等。由于工艺复杂，涉及设备种类数量多，导致单井投资成本高。另外传统工艺需要采用地面加热（水套炉、感应电加热毯），加热设备属于高能耗设备，导致单井运行成本高。

井下节流工艺，是将井下油嘴及其配套工具通过绳索作业方式座放在油管中设计位置，气井生产时，天然气经过井下油嘴节流后，压力、温度降低，而降温降压后的天然气又会在井筒中充分吸收地热，使其温度重新升高，破坏水合物生成条件，解决节流产生的温度骤降问题[1-2]，井下节流工艺被认为是一种可行的、安全的、节能的致密气田的地面工艺[4-6]。近年来，越来越多关于井下节流器设备本身，和其应用的报道[7]。随着技术应用不断的成熟，迫切需要一套适用于致密气井下节流气井适用的配套工艺方案，以方便后续新井的设计和建设。

1 致密气井下节流气井试验

2022年-2023年冬季保供期，金秋区块致密气单井临时流程，由于无加热装置，导致了多次冰堵停产。以JQ511/510平台1月的停产情况为例，如表1所示，平台关井时长总计达到153 h，影响产量合计505万方。

表1 金浅511/510平台1月停产情况统计

如表1所示，针对以上气井，安装井下节流器（无加热装置）后未再发生冰堵。截至2023年8月，合计开展25口井井下节流器工艺试验，均有效避免井口冬季发生水合物堵塞，达到了井下节流现场试验的预期效果，验证了井下节流工艺在充分利用地热防治水合物、优化地面集输系统等方面提质增效效果良好。

2 井下节流器井的地面集输工艺优化

金秋区块致密气单井开发方案设计地面集输流程均采用井口截断、加热、节流、安全泄放、计量、除砂、清管、出站截断的工艺流程。根据加热模块使用的方式不同，传统地面混输工艺模式分为系列一（水套炉加热）和系列二（电感应加热）。传统工艺流程复杂，涉及设备多，相应的建设成本高、运维工作量大。

鉴于井下节流器的推广及应用效果，有必要对配套地面集输工艺进行优化简化，探索适用于致密气新建井下节流气井配套地面集输工艺设计方案。由于QL224平台内所有的单井都下有井下节流器，且下游有具备放空条件的集气站以及用于气质处理的脱水脱烃装置，故选取该平台开展井下节流地面配套工艺优化试验。优化时主要考虑了5个方面的简化，如图1所示。

图1 传统地面集输工艺模式

2.1 取消地面加热节流流程

金秋气田致密气地面集输系统远端管网压力在5 MPa左右，根据天然气水合物生成曲线，出站气流温度高于15 ℃就不会形成水合物。同时结合生产管理要求，无大量出砂、产液，井口油压高于8 MPa，定产低于15万方，无动态监测计划，无灵活调产需求即可采用井下节流。井下节流现场试验效果已验证不会形成水合物，在满足生产管理要求的前提下可取消地面加热节流流程。

2.2 采用两相流量计工艺替代分离计量工艺

经致密气生产现场使用验证，选择通过流量检测中心认证的两相流程计，气相计量偏差控制在5%以内、液相计量满足生产动态判断需求即可采用两相流量计工艺替代分离计量工艺。

2.3 采用篮式过滤器工艺替代除砂器工艺

井下节流器上装有防砂罩具有一定防砂效果，现场临时排采也已证实井口出砂量较少，达到了《致密气排采除砂器生产运行管理指导意见》中微量出砂标准，可选择带压差变送器的篮式过滤器替代传统除砂器。

2.4 依托下游集气站放空，取消平台放空系统

由于站内生产主工艺流程仅有管线连接，同时下游站场具备放空条件，经评估取消了分离器、除砂器等压力容器、平台放空系统，增加手动泄压管，供检修紧急泄压。

2.5 采用井安阀+智控阀两级截断工艺替代放空与出站联锁切断工艺

超压泄放与联锁切断同属安全受控运行措施，井口两级截断较常规井口多出来的智控阀用于确保切断井口气源，站内工艺流程优化简化后仅保留了工艺管线，流程故障、泄漏等风险大幅降低，在切断气源并保障下游畅通的情况下，站内超压风险大幅降低，经设计评估可采用井安阀+智控阀两级截断工艺替代放空与出站联锁切断工艺。

3 致密气井下节流配套地面集输标准化工艺方案

按照以上五方面的地面工艺优化，形成了“井下节流→井口两级截断→计量（手动放散）→过滤→清管→出站”模式的致密气井下节流配套地面集输工艺方案，如图2所示。主要设备从优化前的13件减少至优化后的5件，即井安阀、智控阀、两相流量计、篮式过滤器、清管阀。

图2 井下节流配套地面集输工艺方案

如表2所示为井下节流地面集输工艺标准化设计与传统地面工艺建设成本对照表，两套传统地面工艺的建设成本分别为929万和747万，而按照井下节流配套地面集输工艺方案，投建成本为450万。地面集输建设可节约投资250～400万元左右，投资费用降低30%以上。

表2 井下节流地面集输工艺标准化设计与传统地面工艺建设成本对照表（万元）

4 结语

本文针对致密气“QL224平台”全体气井，通过引入井下节流器，简化地面集输的工艺流程，形成了一套井下节流配套地面集输标准化工艺方案。按照该标准化工艺方案的设计，工艺流程大大简化，设备的种类和数量锐减，大幅降低投建成本，验证了该标准化工艺方案的有效性。同时该井下节流配套地面集输标准化工艺方案在现场试验验证后可在致密气井下节流气井类似工程条件下大力推广应用。