第29卷第1O期 天然气工业 天然气喷射引流装置变工况性能试验 吴革生 刘双全 张振红 师尊禄 1．中国石油长庆油田公司油气工艺研究院2．中国石油长庆油田公司第四采油厂3．中国石油长庆工程监督处 吴革生等．天然气喷射引流装置变工况性能试验．天然气工业，2009，29(IO)：83—85． 摘 要 天然气喷射引流技术是靖边气田低压气井开采、实现稳定生产、取得较好开采效果的主要技术，如何 选择合适的喷射装置设计参数和运行过程中工作制度，对于装置的长期有效运行非常关键通过现场试验，研究 了高低压气流量和引射率随压力的变化规律，掌握了喷射装置的变工况性能：低压气流量与高压气压力为非单调 关系，随着高压气压力增加，低压气流量先增加后减小现场应用中，需要根据工况性能选择合适的高压气工作压 力，引射率变化规律与低压气流量变化规律一致，引射率与低压气压力为近似直线关系，且随着高压气压力的减 小，斜率就增大设计过程中，要充分考虑现场应用井的稳压能力，设计合理的工作压力和流量，以延长喷射装置 的应用时间喷射引流装置变工况性能与装置本身结构参数有关，对于不同的喷射装置需要进行变工况性能分 析，并做出相应图版来指导现场生产。
关键词 靖边气田 气井 压力 喷射 引流 增压 开采 参数 D0I：10．3787／j．issn．1000—0976．2009．10．026 0 引暑 天然气喷射引流技术最初用于原油挥发气的回 收及气体压缩等方面口 ]，2005年杨德伟提出了利用 喷射技术输送低压气层天然气的技术方案_3]，但未 见其应用报道长庆靖边气田于2007年安装了第 一套喷射引流装置用于低压气井开采该技术利用 高压气井引射低压气井生产，在不借助外来能源的 情况下，实现低压气井在低于外输压力下仍能正常 稳定生产，从而降低生产和管理成本天然气喷射 引流技术原理_4]是高压天然气经喷嘴节流，在混合 腔形成低于低压气人口压力的低压区，低压天然气 在压差作用下被吸入混合段与高速流动的天然气混 合，形成具有一定速度的混合气流，在扩压段内完成 升压后外输该技术可充分利用高压气井的压力 能，为低压气井增压开采探索了一种新途径笔者通 过喷射引流装置的变工况试验，研究了高低压气井流 量和引射率随压力的变化规律，为喷射引流装置设计 参数选取和工作制度的确定提供了参考意见 1试验流程与试验步骤 试验流程如图1所示 图1喷射引流试验流程示意图 力表 压力表 高低压气井通过节流针阀后进入喷射装置，与 低压气混合后进人集输系统，在低压气人口和混合 出口分别安装1台智能旋进漩涡流量计，对低压气 和混合气流量进行分别计量，高压气流量通过混合 气流量减去低压气流量求得。
通过改变喷射装置的工作状况，即改变进入喷 射装置的高低压气井的进气压力，分析高低压其流 作者简介：吴革生，1966年生，高级工程师；主要从事采气工艺研究工作地址：(710021)陕西省西安市未央区明光路 ：(029)86590671，13700238739E-mail：wgs—cq@petrochina．corn．cn · 83 · 天然气工业 2009年lO月 量随进气压力的变化规律，来研究喷射装置的工况 性能，对喷射装置的现场应用提供指导试验步骤 如下： 1)通过调整高压气井节流针阀，使高压气进入 喷射装置压力最大，即针阀全开状态 2)调节低压气节流针阀，使低压气进入喷射装 置压力为最小，即针阀全关，稳定后记录压力和流 量 3)调节低压压力使低压气进入喷射装置压力递 增0．5 MPa，稳定后记录压力和流量 4)重复步骤3)，直到低压气进入喷射装置压力 最大，即针阀全开 5)调节高压气节流针阀，使高压气进入喷射装 置压力递减1．O MPa，操作步骤2)、3)和4) 6)重复步骤5)，直到高压气进人喷射装置压力 小于8 MPa，试验结束 2 喷射引流装置变工况性能分析 通过调节高低压气节流针阀分别使高压井进入 喷射装置的压力分别为8、9、10、11、12 MPa和13 MPa，低压气井进入喷射装置压力分别为2．0、2．5、 3．0、3．5、4、4．5 MPa和5．0 MPa，混合后与外输系 统相连，外输压力恒定为5．3 MPa，开展了不同工况 下现场试验。
2．1 高压气流量变化规律 试验结果表明，各工况下高压气流量只与高压 气压力有关，低压气压力对其影响很小(如图2) 图2高压气流量变化规律图 本试验中所采用的高压喷嘴为缩放喷嘴，对于尺 寸确定的缩放喷嘴，当其进出口压比小于临界压比 时，流量只与进口高压参数有关，可按下式计算 ： G ·84· 式中：k为绝热指数，对于天然气(按甲烷计)而言，k 一1．32；A…为喷嘴喉部面积，对于固定的喷嘴其喉 部面积保持不变因而通过该喷嘴的流量只与人口 高压气参数有关，而与低压气参数无关 2．2低压气流量变化规律 从图3中可以看出，低压气流量与高压气压力 为非单调关系，随高压气压力的增大而先增大后减 小由该图可知，当高压气压力(P )为11～12 MPa 时，低压气流量的变化规律发生转变，这与装置设计 工作压力有关 图3低压气流量与高压气压力关系曲线图 一般来说，随着高压气压力的增加，高压气流量 增大，相应的引射量(低压气流量)也增大但当P 高于某特定值时，随着高压气压力的进一步增大，喷 嘴出口的压力升高，低压气的进气压力与喷嘴出口 压力的压差减小，从而低压流体的引射量减少这 表明在天然气喷射装置实际运行时，不能靠盲目提 高高压气的进气压力来增大低压气流量。
图4给出了低压气压力变化对低压气流量的影 响曲线，从图中可以看出，随着低压气压力的增大， 低压气流量近似呈线性增加，且高压气压力越低，增 加的越快 图4低压气流量与低压气压力关系曲线图 第29卷第10期 天然气工业 2．3引射率变化规律 引射率定义为在某一工况下低压气流量与高压 气流量之比 由图5可知，在试验范围内，引射率随高压气压 力的增大而先增大后减小由图5可知，当P 为 10～12 MPa时，引射率的变化规律发生转变这与 低压气流量的变化规律是基本一致的 PH(MPa) 图5引射率与高压气压力关系曲线图 图6给出了低压气压力变化对引射率的影响曲 线，从图中可以看出，随着低压气压力的增大，引射 率近似呈线性增加在高压气压力较低的情况下， 随着低压气压力下降，引射率下降很快；在低压气压 力接近外输压力时，随着高压气压力下降，引射率增 PL(MPa) 图6引射率与低压气压力关系曲线图 加，这主要是由于低压气接近外输压力时，低压气流 量随着高压气压力下降变化很小，而高压气流量随 着高压气压力降低减小明显 天然气喷射引流装置的变工况性能与装置本身 结构参数有关，对于不同的喷射装置需要进行变工 况分析，找出合理工况来指导现场生产。
3结论及认识 1)喷射引流装置变工况性能与装置本身结构参 数有关，对于不同的喷射装置需要进行独立的变工 况性能分析，做出相应图版来指导现场生产 2)低压气流量与高压气压力非单调关系，随着 高压气压力增加，低压气流量先增加后减小现场 应用并不是高压井进气压力越高越好，需要选择合 适的高压气工作压力 3)引射率变化规律与低压气流量变化规律一 致，引射率与低压气压力近似直线关系，且随着高压 气压力减小，斜率增大设计过程中，要充分考虑现 场应用井的稳压能力等因素，选择合理的设计工作 压力，以延长喷射装置的应用时间 参 考 文 献 [1]金良安，刘学武，李志义，等．利用喷射器回收原油挥发气 的装置及其应用实例EJ3．机械工程学报，2003，39(4)： 155—158． [2]张义贵．用气体喷射器压缩天然气EJJ．华北石油设计， 1989，5(4)：卜4． E3]杨德伟，林日亿，王弥康，等．利用喷射器技术输送低压气 层天然气EJ3．油气田地面工程，2005，24(4)：10—12． E43金忠臣，杨川东，张守良，等．采气工程[M]．北京：石油工 业出版社，2004． E53沈维道，蒋智敏，童钧耕．工程热力学EM3．3版．北京：高 等教育出版社，2006． (修改回稿日期2009—07—24编辑韩晓渝) · 85 · 。