低滲透油田油井低能耗集油技術

冷冬梅　劉琴　劉學（大慶油田工程有限公司）

低滲透油田油井低能耗集油技術

冷冬梅劉琴劉學（大慶油田工程有限公司）

摘要：隨著大慶外圍油田進入高含水后期開發，采出液含水逐漸升高，采出液的流動性向有利于集輸方面發展。因此，為達到節能降耗的目的，選取計量間進行降低摻水溫度和集油溫度等現場試驗，研究不同摻水量、摻水溫度、回油進站溫度集油環回壓之間的變化規律，確定出適合于大慶外圍低產低滲透油田的摻水集油參數，并對現場節氣效果進行分析，節約天然氣30%以上。

關鍵詞：外圍油田摻水量摻水溫度集油溫度井口回壓

目前，常用的外圍低滲透油田集輸及處理工藝技術有環狀摻水集油工藝、電加熱集油工藝、雙管摻活性水集油工藝、提撈采油工藝等。但是在環狀摻水集油工藝、雙管摻活性水集油工藝中均為摻熱保溫集油，熱保溫系統龐大，燃料消耗大，造成集油能耗高，噸油耗氣量上升，這將直接導致外圍油田生產運行成本過大。

隨著大慶外圍油田進入高含水后期開發，原油集 輸 熱 力 系 統 自 耗 天 然 氣 呈 上 升 趨 勢[1]。 與 此 同時，采出液含水逐漸升高，采出液的流動性向有利于集輸方面發展。這將為降低油井集油溫度，優化生產運行參數創造有利條件。因此，需開展相關的現場試驗，確定適合大慶外圍低產低滲透油田的摻水集油參數。

1　試驗區概況

為了給出大慶外圍低滲透油田環狀摻水集油流程的最佳工藝參數，達到節能降耗的目的，選擇了具有代表性的某廠某計量間，該原油集輸系統采用三級布站流程，計量間是典型的環狀摻水流程。在此計量間開展了降低集油溫度的試驗。

該采油廠現有生產油井 1900 口，綜合含水42.5% ， 平 均 單 井 產 油 1.93t/d， 按 照 平 均 單 井 1.2 m3/h 的 摻水量 ，集油系統內的含水為 90%。選取的計量間共有4個環位，管轄11口油井。由于油井出油溫度低 （約15 ℃），凝固點高 （約 37 ℃），該系統摻 水溫度 在 75 ℃ 左右， 平均單 井摻水 量 1.2～1.3m3/h，單 環 進集 油閥組 間平 均溫度 47 ℃， 進轉油站平均溫度 45 ℃，噸油耗氣達到 53.2m3。

2　室內試驗

2.1原油一般物性參數

試驗區塊的原油一般物性參數見表1。可以看出，此區塊原油凝點、蠟含量和膠質含量都比較高。

表1　原油一般物性參數表

2.2含水原油乳狀液流變性研究

根據檢測不同溫度、不同剪速、不同含水情況下，乳狀液表觀黏度變化情況，對該區塊的含水原油流變特性進行了室內研究。得出原油表觀黏度隨含水率變化關系、原油乳狀液表觀黏度隨集油溫度變化關系，為下一步的優化運行提供理論依據。

1）研究原油乳狀液表觀黏度隨含水率變化關系，根據原油乳狀液表觀黏度隨含水率變化關系，確定合理的摻水量。

圖1是溫度為40℃時，不同剪切速率情況下乳狀液表觀黏度與含水率變化關系曲線。在各種剪切速率下，含水達到90%以上時，黏度對含水率不敏感。因此，在相同溫度下，集油系統內的含水至少可以降到 90%，對集輸壓力或輸送狀態不會產生大的影響。

圖1　40 ℃乳狀液表觀粘度與含水率關系曲線

2）研究原油乳狀液表觀粘度隨集油溫度變化關系，根據原油表觀粘度隨集油溫度變化關系，確定合理的集油溫度和摻水溫度。

圖2是含水 85%時，不同剪切速率情況下原油乳狀液表觀黏度與溫度變化關系曲線。從含水85%的乳狀液黏溫曲線可見，反常點為40℃左右。高于40℃時，黏度不受剪切速率影響，而且對溫度不敏感。因此，集輸溫度在40℃時較為理想。目前集油管線的集輸溫度約 44～47 ℃，可見，至少還有4～7℃的優化空間。因此，可以通過降低摻水溫度，來降低集油溫度。

圖2　含水85%乳狀液表觀粘度隨溫度曲線

通過以上分析可知，集輸系統存在優化運行的潛力。但是，以上對摻水量和集輸溫度的分析屬于單因素分析，而系統運行是多因素相互影響的一個過程，因此分析結果只具有指導性。室內試驗結果還要通過現場試驗來驗證。

2.3管壁結蠟量與含水率關系

室內試驗表明，在同一溫度、流速、管壁溫差條件下，隨著原油含水的增加，管壁結蠟量逐漸減少。當原油含水率超過轉相點后，結蠟量顯著降低。當 含水 率達到 80%以 后， 管壁上 只有 少量結蠟。

室內試驗表明，含水原油轉相后，黏度大幅降低，流動性能變好，有利于低溫集輸。當剪切速率和溫度一定時、含水率低于60%時，原油黏度隨著含水率的升高而緩慢增大，當含水率接近60%，其黏度急劇上升，含水率達到 60%～65%時，黏度達到最大值，此后，隨著含水率的進一步升高，粘度急劇下降，當含水率達到 85%以上時，含水原油黏度變得較低，其輸送的水力條件較好，這就為實現不加熱集輸創造了有利條件。

圖3　原油含水與管壁結蠟量關系曲線

大慶外圍油田在目前摻水集油的情況下，管道綜合含水已經在 90%以上，這為降低油井集油溫度創造了有利條件。

3　現場試驗

在計量間的4個環位上開展了不同摻水量和摻水溫度的試驗。在摻水溫度分別為 60 ℃、55 ℃和50℃的條件下，找出各環集油參數變化規律。試驗選取冬季最冷季節進行，歷時2個月。

3.1摻水溫度為60℃、保持摻水量不變情況下集油試驗

摻水溫度為 60 ℃情況下，2＃集油環集油參數及摻水參數等的變化趨勢見圖4。

圖4　2#集油環　集油參數　及摻水參　數變化曲　線

從圖4 可以看出，摻水溫度由 75 ℃降為 60 ℃后，在摻水量不變的情況下，單環進站溫度（回油溫度）由試驗前的 47 ℃降為 40～41 ℃，回油溫度降低了 6～8 ℃，摻水溫度比原來降低 15 ℃，單環進站壓力、集油環回壓等生產參數與原來相比無明顯變化，集油環生產運行平穩，可以保持正常生產。

3.2摻水溫度為55℃、摻水量增加10%情況下集油試驗

摻水溫度為 55 ℃、摻水量增加10%情況下，2＃集油環集油參數及摻水參數等的變化趨勢見圖5。

試驗表明，在摻水溫度控制在55℃，使摻水量 增加 10%左 右，集 油環回 油溫 度可以 保持 在40℃左右，生產同樣運行平穩，連續運行未發現堵環現象。

經 現 場 跟 蹤 試 驗 ， 油 耗 氣 由 53.2m3/t降 到36.18m3/t，節約天然氣 32%，在此條件下生產上是可行的。

3.3摻水溫度控制在50℃、48℃時集油試驗

摻水溫度控制在 50 ℃、48 ℃的條件下，隨著摻水溫度的降低，在摻水量不變的情況下，集油溫度也隨之降低，從而導致管道中含水油的表觀黏度增大，出現黏結管壁現象。隨著時間增加，管壁粘油越來越多，以至最后出現堵環現象。試驗表明，在保持摻水量不變的情況下，在摻水溫度低于50℃時，經常發生堵環現象，加大生產管理的難度，無法保證正常生產。

圖5　2#集油　環　集油參　數　及摻水　參　數變化　曲　線

在摻水溫度控制在 60℃，保持摻水量不變，集油環回油溫度可以保持在 40℃左右，生產運行平穩；在摻水溫度控制在 55℃，使摻水量增加10%，集油環回油溫度可以保持在 40 ℃左右，生產同樣運行平穩，連續運行未發現堵環現象。經現場跟蹤試驗表明，在此條件下生產上是可行的。

4　試驗結論

通過現場試驗，研究了不同摻水量、摻水溫度、回油進站溫度集油環回壓之間的變化規律，確定出了適合于低產低滲透油田的摻水集油參數。

1）外圍油田環狀集油流程摻水溫度可以由原來的 75 ℃降到 60 ℃左右，在摻水量不變的情況下，回油溫度由原來的 47 ℃降至 39～41 ℃，可使集油環正常生產，可節約天然氣32%。

2）當摻水溫度為 55 ℃時，加大摻水量 （摻水量增加 10%左右），回油溫度應可保持在 40 ℃左右，可使集油環正常生產，可節約天然氣22%。

5　應用效果

在該區塊現場試驗基礎上，選擇了5個集油閥組間進行了低能耗集油考核試驗見表2。該區塊共有油井 45 口，日產液 155t，日產油 72t，綜合含水53.5%，試驗前，集輸摻水溫度 72 ℃，平均單井摻水量 1.3m3/h，噸 油 耗 氣 達 到 73.2m3。

表2　試驗集輸系統理論計算數據與實際優化參數情況對比表

試驗結果表明，在摻水溫度由 72 ℃降為 55～58℃時，在摻水量不變的情況下，單環回油溫度為 39～41 ℃，運行正常。摻水溫度降為 55～58 ℃后，比原來摻水溫度下降 14～17 ℃，集輸耗氣下降了 31.55%， 由 73.2m3/t下降到 63.8m3/t。

目前，某廠實施季節性油井低能耗集油的油井為1694口，摻水溫度控制在 60 ℃以內，計量間回油溫度控制在 40 ℃，年累計節氣 202×104m3。

參考文獻：

[1]羅升榮,楊建展,季賽,等.大慶薩南油田不加熱集油技術的實踐與認識[J].應用能源技術,2001,71(5):3-5.

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2013.001.010

收稿日期：（2012-08-18）

第一作者簡介：冷冬梅，工程師，2005年研究生畢業于石油大學(北 京)， 從 事 油 田 地 面 工 程 科 研 與 設 計 工 作 ， E-mail：Lengdongmei@petrochina.com.cn，地址 ：黑龍江 省大慶 油田工 程有限公司集輸工藝研究室，163712。