魯克沁油田稠油注氣吞吐地面系統(tǒng)研究和應(yīng)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(tǒng)研究和應(yīng)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(fā)的需要，本文針對注氣地面工藝流程、單井注氣管網(wǎng)、注氣壓縮機(jī)、注氣管線等方面進(jìn)行了優(yōu)化研究，并且得出了研究結(jié)論。這些結(jié)論成功應(yīng)用于魯克沁油田的注氣吞吐地面建設(shè)中，為實現(xiàn)魯克沁油田稠油的整體動用奠定了地面配套基礎(chǔ)。

稠油；注氣；地面系統(tǒng)；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(xiāng)，油田構(gòu)造位置處于吐哈盆地吐魯番拗陷臺南凹陷北部魯克沁構(gòu)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(fā)的深層稠油油藏。為了提高稠油單井產(chǎn)量，加快稠油儲量動用，2005年為了實現(xiàn)該區(qū)塊的整體動用，開始對魯克沁油田西區(qū)和中區(qū)開展注天然氣吞吐實驗。

1 魯克沁深層稠油吞吐地面系統(tǒng)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(shù)據(jù)，并不能有效反映注氣吞吐的增產(chǎn)效果。為此需要繼續(xù)在魯克沁油田開展注氣吞吐的先導(dǎo)試驗，提高注氣壓力，開展稠油天然氣吞吐注氣系統(tǒng)的優(yōu)化研究。

1.1 注氣氣源研究

由于在開發(fā)方案中對注氣吞吐的天然氣氣質(zhì)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(lián)合站生產(chǎn)的干氣；

（2）新疆廣匯的LNG（液化天然氣）。

根據(jù)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(zhì)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(fā)在初期要進(jìn)行注天然氣的工業(yè)試驗，所以采用方案一。

1.2 注氣工藝流程研究

根據(jù)地質(zhì)方案，通過向油井內(nèi)注入天然氣來對稠油進(jìn)行開發(fā)，井口最高注氣壓力45MPa。天然氣吞吐的一個開發(fā)周期為：

表1 方案對比

注氣→燜井→油井開發(fā)

本工程在魯克沁西區(qū)設(shè)立注天然氣吞吐先導(dǎo)試驗區(qū)，在試驗區(qū)新建一座注氣規(guī)模為16×104m3/d的注氣站（先期建設(shè)1臺8×104m3/d的注氣壓縮機(jī)），通過注氣壓縮機(jī)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(wǎng)研究

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

1.4 主要設(shè)備材料選型研究

1.4.1 注氣壓縮機(jī)選型研究

注氣壓縮機(jī)組的設(shè)備投資占注氣系統(tǒng)投資的40%以上，所以注氣壓縮機(jī)組配置與選型是注氣吞吐地面工藝設(shè)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(jī)驅(qū)動方式對比表

從表2比較可以看出：

（1）采用燃?xì)怛?qū)動和電機(jī)驅(qū)動從技術(shù)上都可滿足注氣工況的要求。

（2）雖然采用電機(jī)驅(qū)動方式工程總投資較低，但是電機(jī)驅(qū)動的運行成本高于燃?xì)怛?qū)動。因為干氣已經(jīng)從神泉引至注氣站，所以從長遠(yuǎn)的持續(xù)發(fā)展的角度考慮，本工程注氣壓縮機(jī)組推薦采用燃?xì)怛?qū)動發(fā)動機(jī)。

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(shè)計壓力達(dá)到了48MPa，而國內(nèi)的相關(guān)規(guī)范一般只適用于42MPa以下的工況，如 《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》（GB50316-2000）。

從目前國內(nèi)各注氣項目調(diào)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(jìn)口；X65在國內(nèi)也有生產(chǎn)，一般用于大口徑的長輸管線，由于其屈服強(qiáng)度高，可焊性低于16Mn；16Mn在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，進(jìn)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(chǎn)的16Mn無縫鋼。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

以上研究成果成功應(yīng)用于魯克沁油田的注氣吞吐地面建設(shè)中：

2.1 2007年新建魯克沁西區(qū)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(qū)注氣站，新建46MPa燃?xì)怛?qū)動往復(fù)式壓縮機(jī)一臺，該工程于2008年4月完成注氣系統(tǒng)調(diào)試投運，完成了8口井的試注。

2.2 2008年根據(jù)玉東4、玉東2塊滾動開發(fā)方案及最新提供的玉東區(qū)塊整體吞吐要求，將對魯克沁油田中區(qū)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(qū)30口井的注氣工作。

3 結(jié)論

吐哈油田公司魯克沁油田是國內(nèi)首次采用注天然氣吞吐開發(fā)的稠油油田，國內(nèi)油田常用的集輸管網(wǎng)工藝、計量方式和布站模式等已不能適應(yīng)魯克沁油田開發(fā)的需要，因此，為了實現(xiàn)該油田的高效開發(fā)，地面集輸系統(tǒng)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(wǎng)、注氣壓縮機(jī)、注氣管線進(jìn)行了優(yōu)化研究，并且得出了研究結(jié)論。這些結(jié)論成功應(yīng)用于魯克沁油田的注氣吞吐地面建設(shè)中，為實現(xiàn)魯克沁油田稠油的整體動用奠定了地面配套基礎(chǔ)。

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

［2］安定綱.往復(fù)式壓縮機(jī)技術(shù)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(yè)于石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)在從事油田地面工程管理工作。

王洪澤］