井下节流工艺原理和作用

冯少鹏 郭栋 史路

摘要：本篇文章主要件数了井下节流工艺的基本原理，分析了这项工艺技术应用的一些作用。

关键词：井下节流；气井

引言

天然气从底层到地面一共包括底层、井筒和地面三个流动过程。因为天然气在高压、低温和含水的情况下很容易生成水合物，压力越发的高，那么水合物生成的温度也就越高，也就会越发的容易导致水合物堵塞，然后就会导致井筒管柱堵塞，从而进一步影响气井的正常生产。

井下节流技术是在天然气井的生产管柱里面找到一个合适的位置然后把节流器安装好，然后在井筒降压的时候，充分利用地温对流体惊醒加热，然后把节流之后的井口温度恢复到类似节流之前的问题，很大程度上防止了气水混合物在井筒和井口出现冻堵得情况，从而减少地面节流加热设备、简化地面流程、降低采气成本，不仅如此，还很有效的降低了井筒压力和井口到集气站的管线承压，，降低了管线的壁厚，很大程度的减少了集输管线的成本。用最简单的话来说，井下节流技术就是给井下安装气嘴。

1.井下节流工艺原理

对于高压天然气的节流来说，其过程是一个降压、降温的过程。井下节流工艺技术就是把井下的节流器放置到一个生产管柱的一个相对比较合适的位置里面，从而实现在井筒里面节流和降压的作用，把地面上节流的过程转移到井筒里面去，然后充分的利用地热加热，使得节流之后气流的温度远远比节流之后的压力条件之下的水合物形成的最高温度要高，同时还要把地面上机器的管道埋到冻土层下面去，这样的话就可以在井筒里面、井口和地面管线都不会形成水合物而造成堵塞。天然气在经过气流嘴的时候，因为管径的变化比较大，属于突缩-突扩的管道，并且天然气井一般缩选用的节流嘴的直径一般在1-10mm，而长度I为10-20mm左右，长泾比大多在5-10，可以把节流嘴看成是突缩接头和突扩接头的链接问题，因为在节流嘴附近的气流会发生扰动，所以节流是不可逆的过程。节流的时候因为流苏很高，气流在通过孔口的时候与外界的热交换一般很小，甚至是可以忽略不计的，节流的过程也可以看做为是一个绝热的过程。

在使用了井下节流工艺之后，天然气就会通过节流嘴之后的压力而出现大幅度下降的情况，水合物形成的初始温度也会随之下降，从而很大程度的减少水合物形成的概率。

2.井下节流的作用

井下节流的作用很多，最为主要的就是包括改善流态；减小井段激动，开关井不影响境地压力，保护气层；稳定生产，在不影响产量的情况下可以降低井口压力；实现低压管线传输；防止水合物的生成等。

2.1节流降压，改善流态

①节流降压作用。井下节流工艺是具有地下节流降压的作用的，可以实现高压生产井的低压生产和运输。

②提高气井举液能力的作用。对于一些出水气井量比较少的井来说，因为井下节流之后的气体是通过气流碟呈现出喷射状，而当气夹谁通过了节流器的时候，液体一般都会呈现出雾状的流动形态，降低液柱的重力梯度，然后使得气体举升液体能力增加，从而达到排水采气的作用效果。

2.2防止水合物的生成

对于天然气水合物的形成条件来说，他形成需要有一个最高温度，就是临界温度，如果说超过了这个温度的话，那么在怎么高的压力都不会形成水合物，只有在條件满足的情况之下，天然气水合物才可以在管道、井筒和阀门处形成。

2.3能大幅度降低地面管线运行压力

井下节流前后油压变化情况，井下节流后的压力比节流前均大幅度降低。地面集输压力等级的降低极大地节约投资成本

2.4效提高气流携液能力

采用井下节流工艺技术后，井下节流器以上的气流压力大大降低，使最小携液流量大大减小。因而，提高了气流的携液能力。减少了井筒和地面集气管线的积液现象。

2.5有利于防止地层激动

如果气嘴处的流动处于临界流状态（P2/P1=0.546），则调节针阀时产量不变；反之，则产量随针阀开度而变化。所以，上游压力的变化不会影响到地层本身压力，从而有效防止了地层压力激动。

2.6简化了地面流程

井下节流可以大幅度降低地面系统压力。若节流前后的平均油压由16.4MPa降为约2.6MPa，为节流前平均油压的15.85%。这个压力下，完全可以直接采用中低压管线集气流程，降低了地面管线的压力等级，从而简化地面流程，大幅度降低建设投资。

2.7井下节流工艺能够充分的利用底层能量提高节流之后的天然气温度，然后很有效的抑制水合物形成，从而提高井时率，达到降压开采、平稳生产的目的。

2.8在经济效益这方面的话，井下节流简化了地面工艺的流程，减少了地面建设采气所需要的生产投资成本，汇报周期也随之下降，因此可以获得更好的经济效益。

参考文献

[1]雷群.井下节流技术在长庆气田的应用[1].天然气工业，2013，23（1）：81-83

[2]金忠臣，张守良.采气工程[M].北京：室友工业出版社，2011.

[3]蒋成银，贾增强，冯朋鑫.井下节流工艺技术在苏里格气田的应用[J].石油化工应用，2013，26（3）：53-56.

（作者单位：长庆油田分公司机械制造总厂）