渤海油田聚合物驅(qū)配注工藝及系統(tǒng)的改進與應用＊

鄒明華 劉 敏 王 瑤 趙仲浩 程心平 王 勝 陳 海

（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術服務分公司）

渤海油田屬于常規(guī)稠油油田，水驅(qū)油采收率只有20.2%［1］。作為中國陸地油田提高采收率的重要手段之一，聚合物驅(qū)技術發(fā)展很快，并得到了廣泛應用［2-4］。2003年，渤海油田首次在綏中36-1油田J3井開展聚合物驅(qū)先導試驗，取得了明顯的增油降水效果。與此同時，開發(fā)出了適合海上平臺的聚合物驅(qū)配注工藝與系統(tǒng)［5-6］，逐漸在渤海油田其他注聚平臺得到了應用。

隨著聚合物驅(qū)技術在渤海油田的成功應用，注聚規(guī)模越來越大，單個平臺的注聚井數(shù)和配注量也漸漸增多，原有的配液系統(tǒng)配注效率較低，系統(tǒng)的占地面積較大，尤其是海上平臺空間狹小，承載有限，要求設備橇裝化、小型化、高度集成［6-7］。為此，對原有的配注工藝及系統(tǒng)進行了改進，形成了渤海油田特有的聚合物連續(xù)配注工藝和系統(tǒng)，滿足了當前海上油田的注聚需求。

1 配注工藝改進

原有的配注工藝主要由四大單元組成，即干粉輸送系統(tǒng)、分散系統(tǒng)、熟化系統(tǒng)、注入系統(tǒng)。這四大系統(tǒng)均依據(jù)各自的主要功能進行劃分，且均由自動化控制系統(tǒng)控制。原有的配注工藝流程如圖1所示，聚合物干粉通過人工投加到干粉輸送系統(tǒng)，通過輸送系統(tǒng)將定量的聚合物干粉送至水粉混合頭，與低壓水初步混合，并進入分散系統(tǒng)進行初步溶解，而后通過輸送泵將水與粉的混合液輸送至1＃熟化系統(tǒng)或者2＃熟化系統(tǒng)，在熟化系統(tǒng)內(nèi)不斷攪拌并完成熟化，形成聚合物母液，再通過喂入泵將聚合物抽送至注入系統(tǒng)，經(jīng)過增壓使計量的母液與平臺高壓水按一定比例混合后形成目標液，經(jīng)流量調(diào)節(jié)后注入目標井。

圖1 改進前后的聚合物配注工藝

原配注工藝中1＃熟化系統(tǒng)和2＃熟化系統(tǒng)輪流向外輸液，需要不斷切換流程。在現(xiàn)場應用中，切換流程時往往容易導致熟化系統(tǒng)向外輸液不足，造成注入系統(tǒng)中的喂入泵抽空，使得喂入泵壓力處于非正常工作壓力范圍內(nèi)，容易導致喂入泵由于自我保護功能而停泵，從而導致整個注聚過程的中止。

對原有的配注工藝進行了改進，形成如圖1所示的新型配注工藝。按照功能劃分需求，改進后的配注工藝仍然由同樣的四大單元組成，但只需要一路熟化系統(tǒng)，其進口和出口始終保持開啟狀態(tài)，進口持續(xù)接受來自分散系統(tǒng)的供液，同時出口持續(xù)向注入系統(tǒng)輸液并注入井中，也就是說，這一路熟化系統(tǒng)一邊進液一邊出液，并保證從進液開始到出液的過程中母液完成熟化。這種連續(xù)的配注方式不需要切換流程，有效避免了喂入泵抽空導致的停泵。從現(xiàn)場應用情況看，喂入泵壓力基本保持在正常工作范圍內(nèi)，整個流程運行平穩(wěn)。

2 配注系統(tǒng)單元改進

2.1 聚合物上料系統(tǒng)

改進前與改進后的聚合物上料系統(tǒng)如圖2所示，兩者的主要區(qū)別在于：一是加料方式不同，二是改進后增加了一套計量罐，可實現(xiàn)精確計量和控制。兩者基本流程為：將聚合物物料加到料罐，料罐的物料通過螺旋給料機均勻輸送到文丘里管的入口，鼓風機吹出的空氣將文丘里管中的物料吹送至分散系統(tǒng)。

與原上料系統(tǒng)相比，改進后的上料系統(tǒng)是一種可全天候作業(yè)的自動控制上料系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由壓縮空氣氣源橇、移動儲料罐橇、固定儲料罐橇和計量輸送裝置橇等4個部分組成。需要加料時，只需將移動式儲料罐氣源接口和出料口分別與壓縮空氣氣源接口、固定儲料罐進料管道接口用專用軟管連接，利用氣力輸送系統(tǒng)將移動式儲料罐中的干粉分別由各個進料口輸送至固定儲料罐中；儲料罐內(nèi)的聚合物粉料通過罐底的出料口進入配有電子秤的計量罐中，物料通過電子秤計量，實現(xiàn)了精確配注。改進后的上料系統(tǒng)提供了上料的自動控制范圍，極大地減輕了人工勞動強度，物料能精確下入，確保了配液濃度的精確控制要求。從現(xiàn)場應用情況看，改進后的自動控制上料方式的下料能力可達30t／d以上（改進前系統(tǒng)下料能力在10t／d以下）。

圖2 改進前后的聚合物上料系統(tǒng)

2.2 分散系統(tǒng)

改進后的聚合物分散系統(tǒng)如圖3所示。與原有的分散系統(tǒng)相比，改進后的分散系統(tǒng)增加了快速分散器、管道攪拌機和靜混器，其流程為：由上料系統(tǒng)輸送的干粉與配液水在水粉混合頭內(nèi)混合，然后進入溶解罐攪拌，到設定液位后啟動快速分散器，經(jīng)快速分散后的水粉混合物由輸送泵輸出，經(jīng)管道攪拌機和靜混器后輸送至熟化系統(tǒng)。

圖3 改進后的聚合物系統(tǒng)分散系統(tǒng)

與原有的分散系統(tǒng)相比，改進后的分散系統(tǒng)使水和粉快速分散，提高了分散效果和溶解效果。在原有的分散系統(tǒng)下，聚合物分散效果較差，容易出現(xiàn)小團塊，現(xiàn)場應用情況表明整個溶解時間在60min以上，而新的分散系統(tǒng)現(xiàn)場應用后所取樣品基本無小團塊，溶解時間在40min左右［7］。

2.3 熟化系統(tǒng)

改進前和改進后的聚合物熟化系統(tǒng)如圖4所示，改進前為單級熟化系統(tǒng)，需要并聯(lián)2個熟化罐，其中一個熟化罐對外輸出已熟化的母液，另一個熟化罐則熟化備用母液，通過切換閥門來切換流程，此熟化過程是單級的。

圖4 改進前后的聚合物熟化系統(tǒng)

改進后的熟化系統(tǒng)是多級的，只需一個熟化罐，此熟化罐被隔板隔離成多個腔室，每個腔室均設置有攪拌器。聚合物液流從第一個腔室開始自行流入下一級腔室，這樣一級一級熟化，液體將在最后一個腔室完成熟化，此熟化的聚合物稱為母液，被輸送往注入系統(tǒng)。改進后的熟化系統(tǒng)是單罐多級的，上一級流程的新鮮溶液一邊從入口進入，同時已完成熟化的母液從出口排出，并保證從進液開始到出液的這段時間內(nèi)母液完成熟化。多級熟化系統(tǒng)可以減少熟化罐的個數(shù)，例如綏中某平臺，原來注2口井使用2個熟化罐，采用多級熟化系統(tǒng)后只需1個熟化罐，相應減少了管路、閥門等的投入和維護保養(yǎng)方面的工作。

3 改進效果與應用情況

聚合物驅(qū)配注工藝與系統(tǒng)改進前，渤海某油田聚合物的溶解時間基本在60～90min，且采用2個30m3熟化罐熟化母液；聚合物驅(qū)配注工藝與系統(tǒng)改進后，溶解時間基本在40min左右，且只需要1個30m3熟化罐即可。若熟化罐外形尺寸以3.8m×3.8m×5.5m計算，質(zhì)量9t，除熟化罐，配注系統(tǒng)的其他設備基本相同，其他設備的總占地面積均按40.5m2計算，總質(zhì)量均按27t計算，運行質(zhì)量均按27t計算，則該油田改進前后聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)效果對比如表1所示。

表1 渤海某油田改進前后聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)效果對比表

從表1可見，與改進前的聚合物驅(qū)配注系統(tǒng)相比，改進后的配注系統(tǒng)質(zhì)量減少20%，運行質(zhì)量減少37%，占地面積減少20%，有效節(jié)約了平臺空間，減輕了平臺承重。

改進后的聚合物驅(qū)配注工藝與系統(tǒng)已于2010年9月20日在渤海某油田井組注聚應用中取得良好效果。截至2013年3月，改進后的聚合物驅(qū)配注工藝與系統(tǒng)已在該油田平穩(wěn)運行2年半。根據(jù)現(xiàn)場注聚日報，2013年3月配注量約1 200m3／d，注入壓力約7～10MPa，聚合物母液濃度5 000mg／L，聚合物井口濃度2 000mg／L，井口粘度約58～61mPa·s。

4 結(jié)束語

通過對渤海油田聚合物驅(qū)配注工藝以及聚合物上料系統(tǒng)、聚合物分散系統(tǒng)、聚合物熟化系統(tǒng)的改進，形成了渤海油田特有的聚合物連續(xù)配注工藝與系統(tǒng)，滿足了該地區(qū)聚合物驅(qū)系統(tǒng)集成化、橇裝化、小型化要求，聚合物配注效率高。改進的聚合物配注工藝與系統(tǒng)已在渤海某油田井組注聚中得到初步應用，取得了良好效果。

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