一種鹽井低壓天然氣生產壓力的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種天然氣開采工藝，特別涉及一種鹽井低壓天然氣生產壓力的控制 方法。
【背景技術】
[0002] 中國是世界上最早發現和利用天然氣的國家之一，并在公元13世紀就開發了世 界上第一個氣田一自流井氣田。而在自貢地區進行自流井的鹽因、伴生天然氣的開采，迄 今已近兩千年的歷史。鹽業先輩在自貢地區采用純鉆技術開鑿鹽井達1. 3萬余眼，累計開 采井鹽達8000多萬噸，開采天然氣340億立方米。該區域的裂縫性儲集層中蘊藏了豐富的 天然氣，并具有初產高、遞減快、壽命長的開采特征。但是隨著地下氣因資源的不斷開采，地 層中的能量得W釋放，地層壓力殆盡，其主要采氣區的地層壓力已低于0. 5MPa，形成鹽井低 壓天然氣。而鹽井低壓天然氣就近開采利用的生產現狀已不能滿足現代化大工業生產的需 求，但是我們不能認為鹽井氣已經枯竭。
[0003] 上世紀80年代，自貢鹽業技術人員通過摸索、實踐采用L型活塞空氣壓縮機對鹽 井低壓天然氣進行增壓集輸生產取得成功并加W推廣，大大提高了鹽井伴生天然氣的采收 率，滿足了現代工業生產用氣的需要，拓展了市場，提高了企業的經濟效益。然而，上述工藝 在應用于低壓天然氣開采過程中，還具有不足之處，其主要表現在：
[0004] L型壓縮機采用活塞W-定頻率往復運動實現氣體抽吸，增壓排放，必然造成壓力 波動大。壓縮機進氣端壓力和出氣端壓力是由壓縮機型號決定的，一旦型號選定就無法改 變也無法控制。而鹽井都是靠純鉆技術開鑿的，井筒內沒有固井措施，裸眼長達1000米，過 高負壓和壓力的頻繁變化，容易引發井壁璋塌事故而封堵氣井，最終造成采氣量減少、氣量 突斷、采氣中空氣含量增高、化倒氣等。
[0005] 因此，如何選擇合理科學的鹽井低壓天然氣采輸工藝，進而改善生產環境的問題 成為亟待研究的課題。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是為了解決因增壓開采導致井內壓差過大，進而引發井壁璋塌事故送 一技術問題，而提供了一種能夠確定最大生產壓力的鹽井低壓天然氣生產壓力的控制方法。
[0007] 本發明解決技術問題采用的技術方案是：
[0008] -種鹽井低壓天然氣生產壓力的控制方法，采用噴液內冷雙螺桿壓縮機，該壓縮 機的進氣口設有壓力表；隔離型變頻電機通過疊片繞性聯軸器驅動噴液內冷雙螺桿壓縮 機；PLC自動控制系統能夠根據壓力表上顯示的參數控制隔離型變頻電機的轉速；其中控 制步驟如下：
[0009] 1)獲得井底的流動壓力Ps;
[0010] 2)通過畢巧管獲得井口無阻流量Q ;
[0011] 3)獲得天然氣實際最大產氣量
[0012] 4)獲得考慮流動阻力時氣量損失量A Q ;
[0013] 5)獲得氣體從井底到井口損失壓力AP ;
[0014] 6)獲得井口最大生產壓力P,s，并將該壓力值設定為化C自動控制系統控制隔離型 變頻電機停止工作時的參數；
[0015] 其中，步驟1)中井底的流動壓力Ps,單位：pa是根據如下公式計算獲得
[0016]
[0017] 其中，為井口壓力，可從井口設置的壓力表上讀取，單位；pa;
[0018] Y為井內天然氣的相對密度，單位；kg/m3,是一個常數；
[0019] L為氣層中部井深，可從井旁標牌獲得；
[0020] Tp為井內平均溫度，單位；K ;可根據如下公式計算得出：
[00過 Dt為地熱增溫率，單位；m/°C，是一個常數；
[0023] Z為天然氣氣體偏差系數，可根據井內氣體對比溫度Tf和井內氣體對比壓力Pf的 計算值在斯坦了一卡茲偏差系數圖版中查得。
[0024] 其中，Tf
為井內氣體對比溫度，單位；K，Pf為井內氣體對比壓力，單位；pa ;
[0026] T。為井內天然氣的氣液轉變的臨界溫度，單位；K ;
[0028] 其中，P。為井內天然氣的氣液轉變的臨界壓力，單位；pa ;
[002引 P/為計算近似井底流動壓力，單位；pa ; -：4
[0030]當 L 登 1680m 化 P，二p 乂 1.觀1 10 * Y -L A S .1 W -4
[003"當 L<1680m 化 P，二p 乂 1.293 X 10 Y\L 廠掃-廠W G
[003引步驟。中井口無阻流量Q，單位；mVd是通過畢巧管根據如下公式計算獲得，
[0034] 其中，D為井口內徑，單位；mm ;
[00對 H為畢巧管總壓力與靜壓力之差，單位；mm ;
[003引 T為井口氣流的溫度，單位；K ;
[0037] 步驟3)中天然氣實際最大產氣量A，單位；m3/d，是通過如下公式計算得出
[0038] Qs= Q * y
[003引其中，U為天然氣產能利用率，取值范圍50%~65% ;
[0040] 步驟4)中的考慮流動阻力時氣量損失量AQ，單位，mVd是通過如下公式計算得 出
[0041] AQ = Q-Qs
[0042] 步驟5)中的氣體從井底到井口損失壓力AP，單位pa,是通過如下方法獲得：將 AQ的計算值作為橫坐標，將AP的計算值作為縱坐標，通過計算出的AQ值，在縱坐標上查 找AP的對應值即可。
[0043] 步驟6)中井口最大生產壓力P,,，單位；pa,是通過如下公式計算獲得：
[0044] Pj,= Ps-AP
[0045] 通過實施上述方法，能夠避免井壁璋塌事故導致的封堵氣井，最終解決了氣量減 少、氣量突斷、采氣中空氣含量增高、化倒氣等技術問題。
【附圖說明】
[004引圖1是A Q與A P的數值對應圖。
【具體實施方式】
[0047] W下結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0048] 一種鹽井低壓天然氣生產壓力的控制方法，其整體構思是通過對鹽井所處地質、 氣井實際闡口生產情況進行分析，并結合相關理論計算和實踐經驗得出該氣井生產時所能 承受的最大生產壓力，并將其作為指導采集設備電動機的調速運行的指令，對確保氣井安 全起到了至關重要的作用。
[0049] 該工藝所采用的開采設備包括隔離型變頻電機、噴液內冷雙螺桿壓縮機，其中隔 離型變頻電機通過疊片繞性聯軸器驅動噴液內冷雙螺桿壓縮機，該壓縮機的進氣口設有壓 力表。同時PLC自動控系統能夠檢測到壓力表上的參數，并能夠根據該參數控制隔離型變 頻電機的轉速。其中，PLC自動控制系統控制該電機停止工作時的生產壓力可通如下方法 獲得。
[0050] 其獲得上述生產壓力的整體構思是分別計算出井底的流動壓力Ps、井口無阻流量 Q、天然氣實際最大產氣量Qs,再通過Q-Qs得到考慮流動阻力時氣量損失量AQ,再通過AQ 與AP的數值對應圖，如圖1所示，獲得氣體從井底到井口損失壓力AP，最后用Ps-AP得 到生產時鹽井內部所能承受的最大壓力P，.，通過化C自動控制系統將P,g設定為最大生產 壓力，并對壓力表實時監測，進而控制隔離型變頻電機的轉速，從而避免鹽井內部形成過大 負壓，造成井壁璋塌等事故。
【主權項】
1. 一種鹽井低壓天然氣生產壓力的控制方法，其特征在于：采用噴液內冷雙螺桿壓 縮機，該壓縮機的進氣口設有壓力表；隔離型變頻電機通過疊片繞性聯軸器驅動噴液內冷 雙螺桿壓縮機；PLC自動控制系統能夠根據壓力表上顯示的參數控制隔離型變頻電機的轉 速；其中控制步驟如下： 1) 獲得井底的流動壓力Ps; 2) 通過畢托管獲得井口無阻流量Q ; 3) 獲得天然氣實際最大產氣量Qs; 4) 獲得考慮流動阻力時氣量損失量AQ ; 5) 獲得氣體從井底到井口損失壓力ΔΡ; 6) 獲得井口最大生產壓力Pjs，并將該壓力值設定為PLC自動控制系統控制隔離型變頻 電機停止工作時的參數； 其中，步驟1)中井底的流動壓力Ps，單位：pa是根據如下公式計算獲得其中，Pw為井口壓力，可從井口設置的壓力表上讀取，單位：pa ; Y為井內天然氣的相對密度，單位：kg/m3,是一個常數； L為氣層中部井深，可從井芳標牌犾得； Tp為井內平均溫度，單位：K ;可根據如下公式計算得出：Dt為地熱增溫率，單位：m/°C，是一個常數； Z為天然氣氣體偏差系數，可根據井內氣體對比溫度?；和井內氣體對比壓力PJ勺計 算值在斯坦丁一卡茲偏差系數圖版中查得。 其中，為井內氣體對比溫度，單位：K，Pdj井內氣體對比壓力，單位：pa;T。為井內天然氣的氣液轉變的臨界溫度，單位：K ;其中，Ρ。為井內天然氣的氣液轉變的臨界壓力，單位：pa ; Ps'為計算近似井底流動壓力，單位：pa ; 當L蘭1680m的當 L〈 1680m 時，步驟2)中井口無阻流量Q，單位：m3/d是通過畢托管根據如下公式計算獲得，其中，D為井口內徑，單彳λα :mm ; Η為畢托管總壓力與靜壓力之差，單位：_ ; Τ為井口氣流的溫度，單位：Κ ; 步驟3)中天然氣實際最大產氣量Qs，單位：m3/d，是通過如下公式計算得出 Qs= Q · μ 其中，μ為天然氣產能利用率，取值范圍50%~65% ; 步驟4)中的考慮流動阻力時氣量損失量AQ，單位，m3/d是通過如下公式計算得出 Δ Q = Q-Qs 步驟5)中的氣體從井底到井口損失壓力ΛΡ，單位pa，是通過如下方法獲得：將AQ的 計算值作為橫坐標，將ΛΡ的計算值作為縱坐標，通過計算出的Λ Q值，在縱坐標上查找ΛΡ 的對應值即可。 步驟6)中井口最大生產壓力P]s，單位：pa，是通過如下公式計算獲得： P]S=PS-AP。
【專利摘要】一種鹽井低壓天然氣生產壓力的控制方法，其采用噴液內冷雙螺桿壓縮機，該壓縮機的進氣口設有壓力表；隔離型變頻電機通過疊片繞性聯軸器驅動噴液內冷雙螺桿壓縮機；PLC自動控制系統能夠根據壓力表上顯示的參數控制隔離型變頻電機的轉速；其中控制步驟如下：1)獲得井底的流動壓力PS；2)通過畢托管獲得井口無阻流量Q；3)獲得天然氣實際最大產氣量Qs；4)獲得考慮流動阻力時氣量損失量ΔQ；5)獲得氣體從井底到井口損失壓力ΔP；6)獲得井口最大生產壓力Pjs，并將該壓力值設定為PLC自動控制系統控制隔離型變頻電機停止工作時的參數；本發明能夠避免井壁垮塌事故的發生，解決了氣量減少、氣量突斷、采氣中空氣含量增高、扯倒氣等技術問題。
【IPC分類】F04C28/08, E21B43/00
【公開號】CN105604943
【申請號】CN201410594740
【發明人】朱立華
【申請人】自貢市加宇機械設備有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2014年10月29日