魯克沁油田稠油注氣吞吐地面系統研究和應用

劉小洲 王小康 王小鈞

（中國石油吐哈油田分公司基建工程處 新疆 鄯善 838202）

魯克沁油田稠油注氣吞吐地面系統研究和應用

劉小洲 王小康 王小鈞

（中國石油吐哈油田分公司基建工程處 新疆 鄯善 838202）

為了滿足魯克沁油田稠油注氣吞吐開發的需要，本文針對注氣地面工藝流程、單井注氣管網、注氣壓縮機、注氣管線等方面進行了優化研究，并且得出了研究結論。這些結論成功應用于魯克沁油田的注氣吞吐地面建設中，為實現魯克沁油田稠油的整體動用奠定了地面配套基礎。

稠油；注氣；地面系統；注氣壓力

0 前言

吐哈油田公司魯克沁油田位于新疆鄯善縣魯克沁鄉，油田構造位置處于吐哈盆地吐魯番拗陷臺南凹陷北部魯克沁構造帶。魯克沁油田是吐哈油田分公司在“十五”期間逐步投入開發的深層稠油油藏。為了提高稠油單井產量，加快稠油儲量動用，2005年為了實現該區塊的整體動用，開始對魯克沁油田西區和中區開展注天然氣吞吐實驗。

1 魯克沁深層稠油吞吐地面系統研究

由于試驗注氣壓力只有33MPa左右，相對于魯克沁油田40～45MPa的注氣要求還略顯不足，而且無水平井試驗數據，并不能有效反映注氣吞吐的增產效果。為此需要繼續在魯克沁油田開展注氣吞吐的先導試驗，提高注氣壓力，開展稠油天然氣吞吐注氣系統的優化研究。

1.1 注氣氣源研究

由于在開發方案中對注氣吞吐的天然氣氣質沒有特殊要求，可以是干氣，也可以是濕氣。所以對氣源的選擇就有兩個方案：

（1）神泉聯合站生產的干氣；

（2）新疆廣匯的LNG（液化天然氣）。

根據表1對比可以看出，方案二由于氣源采用的是價格較高的LNG，因此方案二的運行總成本也最高，因此不予推薦。LNG對于注氣吞吐這種以天然氣作為注氣介質的項目只能適合于短期的試驗項目，不能作為長期的供氣氣源。魯克沁油田的注氣吞吐開發在初期要進行注天然氣的工業試驗，所以采用方案一。

1.2 注氣工藝流程研究

根據地質方案，通過向油井內注入天然氣來對稠油進行開發，井口最高注氣壓力45MPa。天然氣吞吐的一個開發周期為：

表1 方案對比

注氣→燜井→油井開發

本工程在魯克沁西區設立注天然氣吞吐先導試驗區，在試驗區新建一座注氣規模為16×104m3/d的注氣站（先期建設1臺8×104m3/d的注氣壓縮機），通過注氣壓縮機將天然氣增壓到46MPa后，通過單井注氣管線注入井下。

1.3 單井注氣管網研究

由于注氣閥門和流量計都為為高溫、高壓設備，成本比較高，為了盡量節省投資，所以對單井注氣管網進行了優化研究，通過研究確定定方案如下：根據魯克沁油田稠油區塊占地面積小的特點，在魯克沁西區建一座注氣站，單井注氣管線采用枝狀管網串接連接，利用單井注氣閥門進行單井注氣切換。既節省了注氣設備的投資，又能合理利用注氣設備的運行時間，統籌考慮魯克沁西區和中區整體開發的井網分布。

1.4 主要設備材料選型研究

1.4.1 注氣壓縮機選型研究

注氣壓縮機組的設備投資占注氣系統投資的40%以上，所以注氣壓縮機組配置與選型是注氣吞吐地面工藝設計的一個重要組成部分。

工程投資和運行費用對比

表2 注氣壓縮機驅動方式對比表

從表2比較可以看出：

（1）采用燃氣驅動和電機驅動從技術上都可滿足注氣工況的要求。

（2）雖然采用電機驅動方式工程總投資較低，但是電機驅動的運行成本高于燃氣驅動。因為干氣已經從神泉引至注氣站，所以從長遠的持續發展的角度考慮，本工程注氣壓縮機組推薦采用燃氣驅動發動機。

1.4.2 高壓注氣管線選型研究

注氣吞吐的主要難點就是注氣管線壓力超高，設計壓力達到了48MPa，而國內的相關規范一般只適用于42MPa以下的工況，如 《工業金屬管道設計規范》（GB50316-2000）。

從目前國內各注氣項目調研情況來看，用于高壓注氣項目的管材主要有ASTM SA-106C、X65、16Mn三種管材。從原則上以上三種管材都可以用于魯克沁油田的高壓注氣試驗，只是成本有所不同。SA-106C一般需要進口；X65在國內也有生產，一般用于大口徑的長輸管線，由于其屈服強度高，可焊性低于16Mn；16Mn在國內應用比較廣泛，進貨渠道較多，價格也相對較低。基于本項目所用高壓管線口徑較小、用量較少，所以推薦采用國產的16Mn無縫鋼。

2 現場應用

以上研究成果成功應用于魯克沁油田的注氣吞吐地面建設中：

2.1 2007年新建魯克沁西區注氣站，神泉的天然氣（3.8MPa，40℃，8×104m3/d）通過φ133×4，37公里的管線輸至西區注氣站，新建46MPa燃氣驅動往復式壓縮機一臺，該工程于2008年4月完成注氣系統調試投運，完成了8口井的試注。

2.2 2008年根據玉東4、玉東2塊滾動開發方案及最新提供的玉東區塊整體吞吐要求，將對魯克沁油田中區玉東4塊、玉東2塊開展注氣吞吐實驗，分別對玉東4塊的13口46MPa天然氣吞吐井和玉東2塊的27口35MPa天然氣吞吐井開展注氣實驗。 2012開展了魯克沁西區30口井的注氣工作。

3 結論

吐哈油田公司魯克沁油田是國內首次采用注天然氣吞吐開發的稠油油田，國內油田常用的集輸管網工藝、計量方式和布站模式等已不能適應魯克沁油田開發的需要，因此，為了實現該油田的高效開發，地面集輸系統有必要開展集輸工藝、布站模式等方面的研究工作。本文針對注氣工藝流程、單井注氣管網、注氣壓縮機、注氣管線進行了優化研究，并且得出了研究結論。這些結論成功應用于魯克沁油田的注氣吞吐地面建設中，為實現魯克沁油田稠油的整體動用奠定了地面配套基礎。

［1］李振泰.油氣集輸工藝技術研究 [M].北京：石油工業出版社, 2007,3.

［2］安定綱.往復式壓縮機技術問答[M].北京：中國石化出版社, 2004.

［3］GB6479-2000高壓化肥用無縫鋼管[S].

劉小洲，男，甘肅清水人，工程師，2005年畢業于石油大學石油工程專業，現在從事油田地面工程管理工作。

王洪澤］