張銘明（中國海洋石油總公司規(guī)劃計劃部，北京 100010）

流動保障用來保證在一個工程生命周期中，在任何環(huán)境下都可以將油氣經(jīng)濟地從儲油氣層運輸?shù)浇K端[1]。其中，流體的性質和系統(tǒng)的熱-水力分析通常用來制訂相關策略，有效控制和管理生產(chǎn)、運輸油氣系統(tǒng)中固體沉積物[2-3]。

流動保障分析在海底油氣系統(tǒng)設計和運行中是一個重要環(huán)節(jié)，其挑戰(zhàn)主要集中在預防和控制能堵塞流程的固體沉積物[4]。

1 流動保障管理的主要階段

流動保障管理主要針對幾個階段：初次開井階段；生產(chǎn)階段；關井階段；熱井和冷井再啟動階段。

2 流動保障管理重點的探討

對于每個階段，均應重點考慮考慮生產(chǎn)管理、水合物管理、石蠟沉積管理和污垢和腐蝕管理。初次開井還應考慮對段塞流的管理。

對所有管理階段，石蠟沉積管理和污垢和腐蝕管理均采用相同的管理策略，本文只在初次開井階段進行說明。

2.1 初次開井階段管理策略

生產(chǎn)管理

井的初次開啟應考慮，油嘴初始開度符合油氣田儲藏特性、井的動態(tài)，以及主采油設備性能參數(shù)；確保產(chǎn)出流體溫度不超過油嘴下游材料的設計溫度；

段塞流管理：

采油樹和采油樹跨接管：油嘴部分打開或較小的開度時的節(jié)流作用可以降低段塞流的速度。

管匯/管道終端管匯跨接管：井口產(chǎn)出的流體應控制初始的產(chǎn)出速率，以限制高速的產(chǎn)出流體流動。

水合物管理

水合物的阻止是在開井前，通過將甲醇注入到井上游的翼閥中，連續(xù)注入直到系統(tǒng)溫度上升到水合物形成溫度以上。

石蠟沉積管理

如果凝析油包含石蠟組分，應該考慮石蠟沉積的可能。

污垢和腐蝕管理

本階段應連續(xù)地注入阻垢劑到井下。當管道內壁為CRA材料時，不需要注入阻蝕劑。

2.2 正常生產(chǎn)階段管理策略

生產(chǎn)管理

正常生產(chǎn)運營時，通過對油嘴開度的設置實現(xiàn)對單獨井的流動控制。阻垢劑和乙二醇以一定的速率連續(xù)注入到每一口井下。

水合物管理

為避免采油樹、管匯/管道終端管匯中產(chǎn)生水合物，連續(xù)地注入乙二醇至每口生產(chǎn)井采油樹油嘴的下游。

2.3 關井管理策略

生產(chǎn)管理

當工藝管道和跨接管中的水全部使用乙二醇置換后，計劃關井便可實施。非計劃關井生產(chǎn)管理無法實施。

水合物管理

在計劃關井期間，為避免水下生產(chǎn)采油樹油嘴上游流動阻塞，注入甲醇防止水合物的生成，注入量依據(jù)含水量確定。

在非計劃關井時，為避免水合物流動阻塞將乙二醇注入到油嘴下游，將抑制劑注入到管匯、管道終端管匯和工藝管線。井緊急關閉之后應立即注入甲醇。

若發(fā)現(xiàn)水合物阻塞已經(jīng)在采油樹內生成，應使用環(huán)空排放來降壓，持續(xù)降壓至水合物生成壓力以下；當水合物阻塞發(fā)生在管匯/管道終端管匯時，應關閉采油樹翼閥和油嘴，通過排放管路和適宜的工藝管線、立管系統(tǒng)，使管路內壓力降至水合物生成壓力以下。

2.4 熱井和冷井再啟動管理策略

生產(chǎn)管理

冷井和熱井再啟動應重點考慮以下因素的管理：

初始油嘴開度的設置；開啟油嘴設置的步驟符合油氣田儲藏特性、井的動態(tài)，主采油設備性能參數(shù)；流體溫度不超過油嘴下游材料的設計溫度；熱井再啟動產(chǎn)出速率受限于上部設施段塞流捕集器的能力和儲油氣層特性；

水合物管理

由于管路沒有隔熱層，生產(chǎn)油嘴上游的管路會迅速冷卻，易形成水合物。注入乙醇到生產(chǎn)油嘴上游管路，直到采油樹溫度上升到水合物生成溫度以上；同時將乙二醇連續(xù)地注入到生產(chǎn)油嘴下游。

對于冷井，由于溫度較低，甲醇的持續(xù)注入時間比熱井要長，冷井還可能結蠟，因此需要加入石蠟抑制劑。

3 結語

當油氣從儲油層輸送到終端的過程是可靠的、可管理的以及有經(jīng)濟效益的，水下生產(chǎn)系統(tǒng)流動保障才是成功的。水下生產(chǎn)系統(tǒng)的流動保障管理策略應將如下因素作為重點進行管理：

3.1 系統(tǒng)生產(chǎn)能力：井口/采油樹型號、生產(chǎn)/運輸管道尺寸與加壓，段塞與乳化壓降變化等；

3.2 熱力學性能：溫度分布、由啟動/關閉引起的溫度變化以及保溫方式和加熱需要；

3.3 固體沉積物和化學抑制劑：水合物、石蠟和積垢的阻止、緩解。

[1]Kaczmarski A,Lorimer S.Emergence of Flow Assurance as a Technical Discipline Specific to Deepwater:Technical Challeng?es and Integration into Subsea System Engineering[C],Offshore Technology Conference,Houston,2000.

[2]B.T.Ellison,C.T.Gallagher,S.E.Lorimer.The Physical Chemistry ofWax,Hydrates,and Asphaltene[C],Offshore Technol?ogy Conference,Houston,2000.

[3]Hammerschmidt E G.Gas Hydrate Formation in Natural GasPipeline[J].Ind.Eng.Chem,1934,26(8):851-855.

[4]白勇,龔順風,白強等.水下生產(chǎn)系統(tǒng)手冊[M],哈爾濱工程大學出版社,2012.