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【摘要】本文通过吸收和借鉴国内外先进技术的发展及其应用，进行单井常温采气站的设计。对现在国内外气田上应用不是很多的井下节流工艺以及井下节流的原理进行了详细的描述和发展前景的展望，这项新技术在气田上的应用不但解决了在地面上进行节流时会形成天然气水合物的问题，而且减少了地面节流这一环节，对天然气开采过程中的投资进行了很大的节约。
【关键词】井下节流技术 分离 集输 地面节流
1 目前油气井节流工艺的发展现状
单井常温采气站通常采用地面节流、降压实现气井平稳生产。近几年来，随着井下节流技术的发展，井下油嘴技术在四川、胜利、中原、青海、新疆和长庆等气田的气井中得到应用。从节流控制机理讲，地面节流嘴和井底节流嘴并无多大差异。换言之，将尺寸改变了的地面节流嘴置于井下某一适当位置，即为井下节流。
井下节流技术起步较早，早在本世纪四十年代，穆拉维也夫（Муравыев）及克雷洛夫（А.п.Крылов）就提出了在自喷井中采用井底节流嘴来消除油井的激动间歇或减缓激动间歇程度的思路，但是，由于更换井底油嘴和改变嘴子尺寸需要起下油管，比较麻烦.后来，美国油田曾采用一种特殊的易于弯曲的管柱来传达对井底节流嘴尺寸的调节，但因效果欠佳，终归仍采用地面节流嘴来控制井的产率，因此这种方法未能得到及时的普及和应用。直至二十世纪八十年代，井下节流技术在被闲置了近四十年后，才以其较突出的优势重新引起了油气开采人员的重视，有关该项技术的研究也相继展开，并取得了一定的成果。在国外（如美国的TIS公司）有关井下节流装置只见到少量的报导。而有关井下节流嘴的应用机理，用于设计计算的节流嘴模型的报导很少。在国内，井下油嘴技术已经在四川、胜利、中原、青海、新疆和长庆等气田的多口气井中成功应用。
2 井下节流的机理
流体节流的临界流动条件：油、气、水混合物穿越节流嘴的流动属于喷嘴流动。混合物在进入节流嘴前的动态参数为：压力（P1）、温度（T1）、比容（V1）和流速（W1）；出口的动态参数为：P2、T2、V2和W2。一般认为节流是等熵（绝热）膨胀过程，即压力要下降（P2
节流的目的是将压力能转变为动能，以获得流速的增加。上流压力越高，孔喉越小，在下流得到的速度增量则越大。但这并非无止境，当上、下流压力之比达到某值时，流体穿越油嘴的流速将趋近于声速（a），此时无论怎样降低下流压力，流速（W2）不再增加，并保持声波或压力波传播速度。这就是所谓喷嘴的临界流动状态。其条件为：
（式3）
为此，几乎所有的研究者都倾向于研究、设计临界流动条件的喷嘴模型。井底节流嘴具有减缓井底激动程度，减少油井出砂等功能，其原因亦在于此。
3 分离工艺的研究3.1 分离器的选型
从井中采出的天然气或多或少都带有一部分液体（凝析油、矿化水）和固体杂质（岩石、砂砾）。这些液体和固体杂质带进站场或管线，会堵塞设备和管线。因此，在单井井场都安装有分离器对气——液、气——固进行初步分离。
气液分离包括平衡分离和机械分离。相平衡分离是在一定的分离条件下，将液相物料送进分离器进行闪蒸，或是将气相物料送進分离器进行部分冷凝，两者都可能分离出气、液两相产品。机械分离主要是靠重力作用，通过分离器及其部件，实现气、液两相的重力分离，分成气、液产品。全面理解气液分离应是相平衡分离和机械分离的统一。物料经过相平衡分离获得不同数量和质量的气液两相，而机械分离按两相密度差异将它们分开。
机械分离的主要设备是分离器，包括常用的油气分离器和气水分离器、输气干线上的分水器、进压缩机前的除尘器等。分离器的类型有立式分离器、卧式单筒分离器、卧式双筒分离器、球形分离器和卧式三相分离器等。就分离气井产出的流体来说，分离器应具有以下功能。
（1）实现液相和气相的初步分离。例如气水井产出的流体包括天然气和自由水，初次分离要实现气、水分开。
（2）改善初次分离效果，将气相中夹带的雾状液滴分离。（3）进一步将液相中夹带的气体分离。（4）在确信气体中无液滴、液体中无气体时，连续地将气液分别排出分离器。
分离器的处理能力与分离流体的性质、分离条件及分离器本身结构形式和尺寸有关；对于一定性质和数量的处理对象，分离器的处理能力则取决于分离器的类型和尺寸。
3.2 分离器参数的计算
对于某一类型的分离器，其铭牌上都标有工作压力、温度、直径、高度和日处理量等参数，也就是根据这些参数来选择分离器。选择分离器是，其它参数一定，主要的是计算气、液日处理量是否满足要求。分离器直径的确定过程：
（1）分离条件下的天然气密度由式2.28求得：（式6）
4 结语
在天然气生产过程中，我们希望生产的天然气质量比较好，同时也希望天然气的处理工艺简单化，天然气的处理设备尽可能少用。但是从安全以及天然气用户的角度讲，天然气在处理后必须要达到商品气和民用气的要求，以免在输送的过程中造成管道的腐蚀和影响天然气的燃烧热值。本设计就从节约投资成本出发，同时结合国内外气田井下节流现状，探讨了井下节流和地面节流的优缺，从最优角度解决了节流后水合物形成的问题，这也是本设计的重点和难点。
参考文献
[1] 陈伟，段永刚，刘柏峰，等.浅析油气井节流技术与分析研究[J].西南石油大学学报，2007.29（1）：60-63
[2] 聂荣国，石晓兵，刘鹏，等.关于对油田节流分离技术的探讨[J].西南石油大学学报，2007.29（1）：82-84