環狀管網井口回壓案例分析

代中華

摘 要：油田環狀集輸系統，常常由于受到管道變形、堵塞、結蠟、摻水量、水垢及隨著集輸長度的增加而出現膠凝狀態等多方面因素的影響，導致部分井口回壓過高而停井，影響了油田生產。針對油田現場中出現的問題管路，利用節點壓力-溫度診斷法確定了環路摻水走向，在此基礎上，利用純水百米壓降診斷法及混輸流動特性診斷法分別判斷環路管網是否存在堵塞及管道規格與運行工況是否匹配，綜合全面分析環路管網井口回壓過高原因。

關 鍵 詞：井口回壓；環路管網；案例分析

中圖分類號：TE 355.5 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）03-0567-03

Abstract： In circular gathering and transferring process of oil field， some wells must be shut down because of the high backpressure of well head， which was caused by pipe deformation， blockage， wax precipitation， water mixed volume， crude oil physical property， scale deposit and so on. In this paper， aiming at the pipe with the problems， the node point pressure-temperature diagnosis method was used to define the flow direction of mixed water in the circular pipe. And then if there was blockage in the pipeline was judged by pressure drop per hectometer of water， and if the designed pipe standard can match the operating conditions was judged by diagnostic method of mixed transport flow characteristics. Reasons of well head high backpressure were analyzed.

Key words： Well backpressure； Circular pipe network； Case analysis

隨著油田開發的不斷深入，油井布局愈發密集，為了節能輸送，近年來，單管環狀集油流程得到大面積推廣應用。然而在實際運行中，由于受到管道變形、堵塞、結蠟、摻水量、原油物性及水垢等多方面因素影響，部分地面環狀集輸系統出現井口回壓偏高的現象，造成井口刺漏、盤根更換頻繁、抽油機負荷增大、抽油機壽命縮短、抽油泵泵效降低等問題[1-5]。所以降低井口回壓對整個油田的重要性不言而喻。本文針對某問題環路，開展環狀集輸環路的井口回壓過高案例分析。

1 案例基本情況

大慶某采油廠某間由于井口回壓過高而停井的集油環路。該環路全長2 700 m，管道內徑52 mm，外徑60 mm。環路管段為復合玻璃鋼管，各平臺地面處管道為鋼管，外表面采用黃夾克保溫，保溫層厚度30 mm。投產初期正常運行時產液量見表1所示。各段間距如表2所示。

2 案例分析及診斷驗證

2.1 各井入環順序診斷

采用節點溫度-壓力結合法對環路上各井（或各平臺）定位。對于環狀流程，合理的走向應為混輸液所走的管道盡量短，純水走的管道盡量長。這是由于混輸后粘度增大，阻力系數增加，且隨著輸送距離的增加，溫度降低后易結蠟，產生變形，最終導致環路壓降增加，因此應盡量縮小混輸液經過的路徑。同時，環路各井連接順序的確定也是下面兩種診斷的基礎。

判斷環路上各井的入環順序，即各井在環路上的位置，采用節點壓力—溫度診斷法，節點為各井來液經摻水后與環路的連接處。具體方案如下：

（1）為避免產液量及產液溫度對各井所連環路的壓力及溫度產生波動影響，診斷過程中關閉環路上所有井，關閉井口與環路連接處的閥門，避免倒流，環路正常摻水運行。

（2）在計量間摻水及回油管路、各節點連接的環路處分別安裝壓力表及溫度計。在環路運行穩定時（即摻水量及摻水溫度保持不變，且壓力、溫度不再隨時間變化），測試每個節點處壓力及溫度。

（3）根據壓力由大到小的順序，判斷環路摻水走向及各井的入環順序。并根據不同節點處的溫度高低順序校核環路走向判斷是否正確。

試驗測試時，摻水量為3.15 m?/h，摻水壓力為2.2 MPa，回水壓力為0.64 MPa。按照診斷方案，各平臺測得回壓及溫度結果見表3所示。

由壓力、溫度測試結果可知環路的摻水走向為計量間—40平臺（1-2—1-1）—43平臺（2-2—2-1）—44平臺（3-3—3-2—3-1），實際環路上各井沿摻水方向的入環順序與原設計相反。

2.2 管道設計規格與實際運行工況是否匹配的診斷

地面集輸系統運行穩定性直接與摻水量、產液量、混合液粘度、結蠟層厚度、管道長度、管道直徑等主要參數有關。對于給定的環路，當主要集輸參數發生變化后會導致設計的管徑或者環路長度不合理，從而在實際運行工況下出現了井口回壓過高的現象。利用混輸流動水力特性診斷法，從油氣水三相流壓降角度出發，考慮溫降變化對流動特性影響的基礎上，建立混輸流動模型[6]，針對任一環狀集輸系統，可以分析出主要的集輸參數的匹配程度。針對井口回壓過高的問題環路，能夠利用該診斷方法，找到井口回壓過高的運行參數的原因。具體診斷方案如下：

（1）環路穩定運行后，測試正常運行環路的總壓降、管段壓降，摻水及回水溫度，測試該區塊的原油凝點及粘度等相關物性，獲取管路埋深、管徑、管路長度及各井的產量、含水率、產液溫度等數據，為建立混輸流動的壓降模型提供基礎數據。

（2）建立及校核三相流壓降計算模型。

（3）測試環路運行時的井口所連環路處壓力、計量間摻水壓力、回油壓力及摻水量。通過測試數據，判斷是否有井口回壓過高現象。根據測試中出現的高壓情況，利用所建油氣水三相流壓降模型，根據當前的運行條件，分析各集輸參數對井口回壓的影響，找到井口回壓過高的原因。

由于管道各井入環順序發生變化，因此，需利用混輸流動特性模型分析實際運行工況下，管道的設計規格是否滿足要求。當回油壓力為0.56 MPa，回油溫度為42 ℃，摻水量為5 m?/h時，環路上各井入環順序對壓力的影響如表4所示。

部運行時井口最高回油壓力為1.488 MPa，環路基本能夠正常運行。由于走向錯誤，使得環路整體壓降增加0.023 MPa，井口回油壓力增加至1.502 MPa，則環路不能正常運行?？刹捎梅聪驌剿?，即可滿足要求。

2.3 管道狀況診斷

通過以上分析可知，環路上各井入環順序與設計相反，導致井口回壓稍高，但遠小于2.0 MPa，所以考慮到是否管道狀況不正常。利用純水百米壓降法，將該環純水運行，摻水量為3.15 m?/h，測試結果如表5所示。

由表5可知，該間3環純走水的全環平均100m壓m為0.058 MPa/100 m。理論純水運行壓降的0.008 MPa/100 m。2平臺—3平臺：

壓降為0.08 MPa/100 m；3平臺—計量間壓降為0.086 MPa/100 m。顯然此兩段壓降為理論壓降的10倍，管道存在嚴重堵塞或者變形。經現場開挖截斷后證明，在兩個平臺的管道中存在管道彎曲變形處，這是由于復合管材受壓變形導致。因此需要更換堵塞段管道。

3 結 論

（1）針對環路管網，采用理論與實驗研究相結合，利用完成的井口回壓過高原因的診斷方法，得到準確診斷效果。

（2）利用混輸流動特性診斷法，針對問題環路，可定量分析不同工況下各井井口的回壓，從而確定管道設計規格與實際工況的匹配度。

參考文獻：

[1]徐穎，李靜芬，劉立君，等. 環路管網井口回壓影響因素分析[J].當代化工，2015（6）：1298-1300.

[2]王翠霞. 井口回壓對油井產量及抽油機耗電量的影響[J]. 油氣田地面工程，2010，29（5）：69-70.

[3]方徐應. 油田地面管網的優化研究[J].科技創新導報，2010，17：8-9

[4]陳鋼軍.環狀管網水力計算的圖論方法[J].華僑大學學報 （自然科學版），1994，15（4）：418-422.

[5]李冬梅. 樹狀及環狀集油工藝運行情況分析[J]. 油氣田地面工程，2012（9）：38-39.

[6]Liu Xiaoyan ，XuYing .Study on dignosis Method of High Back Pressure in Well Head for Circular Pipe Network [J]. Advanced Materials research， 2013， 805-806：1790-1793.