气田采气管线清管保障措施探讨

张冲 安佳琦 中国石油长庆油田分公司第二采气厂

坐落于鄂尔多斯盆地西北地区的苏里格气田，与陕北斜坡、伊盟隆起以及天环凹陷等构造单元相邻，勘察面积为4×104km2。对该气田的合理开发，可以使得长庆气区天然气配置得到优化，稳定供应京津、华东地区，促进中国石油工业全面、协调、可持续发展都具有重要的经济价值和民生价值[1]。以苏里格地面集气工艺流程定型为基础，进行国家标准设计，实施模块化的建造工程，形成标准化设施、规范化生产、一体化的工艺设计与施工方法；提高了生产的工业效率和设施工程建设质量，极大地降低了生产风险和运营综合成本[2]。

一、管道流体特征

重烃组分，是管道输送天然气过程中析的出成分，进而形成低持液率的两相流动。工业中为探明流体运动规律，准确阐述油、气介质在管内的动态流动方式，因此对多相流进行深入探究并建立精确的数学模型尤为重要。近年来，国内外多相流技术不断发展，已成为一门新兴学科。对于气相和液相管流的研究，可通过对多相管流持液率、流型、工艺参数及软件应用等方面的综合应用，深入掌握多相流动机理，得出与现场持液率经验公式、工艺计算相匹配的组合模型，为油田现场多相流管线的排布、施工、管理等方面提供理论支持与技术保障。

未经净化、从天然气井中直接产生的天然气，在管道线路中输送时因含H2O以及其他成分，被称为湿天然气或凝析气输送。该类天然气输送过程中，随管道内外压力、温度等因素的变化，重组分会出现凝析现象，产生凝析液，所以，气相与液相流动研究中包括湿天然气输送。预测、持液率以及压降计算类属多相管流的工艺计算，其中流型预测是基础参数，多相管流工艺计算最终为了压降计算。

二、管线段塞流及清管

针对苏里格气田，应用了湿气输送。油、气、水三相混合运输管道是工业中较为应用较多的多相流混合运输管线，这样的管道线路总会有段塞流现象，由于该流型具有波动特性，致使管路发生振动，易出现生产事故。段塞流分两类：常态段塞流和在山坡地带形成的急速段塞流。在气相与液相比值低的条件下，很容易产生常态段塞流，此外在管道直径大、山坡斜度高的地段，管道内也容易有常态段塞流出现。危害性更大的急速段塞流会在平面的立管中出现，则容易产生。急速段塞流产生的段塞较大，危险性较常态段塞流亦更大。

Sclunidt等认为堵塞可以使段塞流消除，但却缺乏堵塞行为的具体分析。堵塞是使后压增加，提高流速进而去除段塞流。为出现稳定流，提升气体的前部积累，在堵塞前稳定。Potetal等人基于实验和理论研究，总结出消除段塞的方法：即堵塞气体以及移出段塞流中的气体分析发展的理论方法。第一是系统的稳态分析法，这个分析方法采用了稳态的概念，另外还有堵塞、移出段塞流中的气体的力平衡的描述。第二是准平衡模型分析法。稳定模型，是通过假使有在不平衡的提升系统流动状态下的、独立的力学平衡模型，准平衡模型是动态的输送模型。经实验数据分析表明，上述方法都可以用在堵塞和移出段塞流中的气体新方案。

国内外常见的段塞流消除方法有：采用通球法解决在管线里面的滞液，体改输送率的基本的方法。这样可以加快去掉管道中滞液的数量及存在的固态的杂质，而且可以不产生阻塞流。因为管道在平衡后出现阻塞流，所以要设计管道终端段塞流捕集器的大小。当实际输量比设计输量小时，管道滞留量会增加，气体携液的水平会下降，气体和液体平衡的时间会有所变长。但是在平衡了之后，通球所产生的段塞流量大于原输入量的段塞流量，即比捕集器的容量要多。当混合输送的管道不断变长，滞留量、段塞流量也不断地变多，对捕集器的建造提出了更高的要求，目前，通球段塞流量有时会出现高于捕获器容积阈值的现象；增加输气量减少管道中滞留量，滞留量促进段塞流产生，通过对控制滞留量的控制，通球促使的段塞流会变少。如果改变了管路的运行条件，把输气量加大，会把气体的携液的能力提升起来，清除出原来管道中的滞留的液体。

消除严重段塞流的其他方法包括：将表面控制阀立安装在管底，已经成功应用在了Totals Dunbarl6管线系统中，与堵塞法的原理差别不大，但据相关数据分析显示，这个方法会让生产压力变大，可能会影响深水生产中的输量；控制流量的方法，该方法是用单控制阀来控制恒定的气相、液相的混合流率。研究表明，3倍的背压出现在系统达到稳定的时候。在深水生产中，因为立管底部增大的压力、立管长度大影响传播时长，使控制系统的反应出现滞后的现象，对输量会有影响；把立管底部加入气相和液相的混合物举升法，该方法既消除强烈段塞流的作用，又便停输后再启动，具体方法是把混输管线旁边的高产混合管里面的气相和液相物质导在管底，此方法更比立管底部注气法便捷，无须注气系统辅助，也避免了Joule-Thompson冷却效应，不过要添加高产混合线管，因此，该方法仅限用于特殊情况。

三、结语

苏里格气田运行中后期，在原来的集气站中，先前的一级增压将无法提供低压井的增加压强的需求，因此，装配低压压缩机至关重要，因阀组增压存在电力供应、管理和气液混增存在不足，建议适当降低釆气系统运行压力，使最高运行压力不超标，或在边远井、低产井以及产液井的井场等井口压力较高处安装可以移动的注醇装备。