油田調(diào)驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)防止藥劑泄露技術(shù)研究與應(yīng)用

摘要：針對(duì)調(diào)驅(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)存在的調(diào)驅(qū)藥劑泄露的問(wèn)題，應(yīng)用了低壓新型加藥裝置、電接點(diǎn)壓力表和壓力變頻器等技術(shù)性能較高的裝置，提高了調(diào)驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)施工的自動(dòng)化程度，減少了人與藥劑接觸的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)了流程的防泄露性能，從本質(zhì)上降低了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，有力保證了調(diào)驅(qū)施工清潔高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：調(diào)驅(qū)施工;自動(dòng)化;環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)

引言

隨著我國(guó)大部分油田進(jìn)入了開(kāi)發(fā)中后期，調(diào)驅(qū)逐漸成為油田深度開(kāi)發(fā)的重要手段，實(shí)施范圍越來(lái)越廣，施工周期也越來(lái)越長(zhǎng)。與此同時(shí)，調(diào)驅(qū)施工過(guò)程中的環(huán)保管理也成為整個(gè)項(xiàng)目管理的重要組成部分。隨著油田調(diào)驅(qū)難度的增大，注入壓力越來(lái)越高，常規(guī)管理方法不能杜絕藥劑泄漏事故，因此，有必要應(yīng)用技術(shù)技術(shù)革新手段防止調(diào)驅(qū)藥劑泄漏事故的發(fā)生。

1 調(diào)驅(qū)施工的特點(diǎn)及藥劑泄露風(fēng)險(xiǎn)

1.1 調(diào)驅(qū)施工的特點(diǎn)

調(diào)驅(qū)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，具有項(xiàng)目投資大、施工周期長(zhǎng)以及存在中毒污染等危險(xiǎn)的特點(diǎn)。縱向來(lái)看，長(zhǎng)施工周期造成過(guò)程管理困難;橫向來(lái)看，工程涉及到高壓注水、多種電氣設(shè)備和化學(xué)藥劑，危險(xiǎn)點(diǎn)源多，造成細(xì)化管理困難。進(jìn)入新世紀(jì)后，基于油藏工程的深部調(diào)剖改善水驅(qū)配套技術(shù)的提出，對(duì)深部調(diào)驅(qū)技術(shù)提出了更高的要求[1]。深部調(diào)驅(qū)技術(shù)將油藏工程技術(shù)和分析方法應(yīng)用到改變水驅(qū)的深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)中，處理目標(biāo)是整個(gè)油藏，作業(yè)規(guī)模大，時(shí)間長(zhǎng)[2]，涉及井?dāng)?shù)越來(lái)越多。目前普遍推廣實(shí)施的深部調(diào)驅(qū)，施工周期短則若干個(gè)月，長(zhǎng)則達(dá)到1年甚至數(shù)年，部分區(qū)塊涉及油水井?dāng)?shù)占投產(chǎn)總井?dāng)?shù)的20%以上。

1.2 調(diào)驅(qū)施工的藥劑泄露風(fēng)險(xiǎn)

弱凝膠體系是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛改善水驅(qū)的深部調(diào)驅(qū)技術(shù)，調(diào)驅(qū)劑一般選擇高分子聚合物聚丙烯酰胺作為原料主劑，交聯(lián)劑主要有樹(shù)脂、醛類(lèi)和多價(jià)金屬離子類(lèi)等[3]。調(diào)驅(qū)劑單體中的醛類(lèi)（如甲醛）和金屬離子（如Cr3+）等均可造成人員中毒。因此，施工過(guò)程中若發(fā)生藥劑泄漏事件，如果不及時(shí)按要求進(jìn)行處理收集，會(huì)造成嚴(yán)重的人身傷害和環(huán)境污染。調(diào)驅(qū)用水一般為聯(lián)合站回注水，經(jīng)增注泵增壓后壓力可達(dá)15MPa左右。調(diào)驅(qū)泵出口壓力一般為10～15MPa（與調(diào)驅(qū)井的注入壓力有關(guān)），調(diào)驅(qū)設(shè)備長(zhǎng)期承受高壓，同時(shí)因工作需要進(jìn)行的閥門(mén)開(kāi)關(guān)和設(shè)備啟停會(huì)產(chǎn)生壓力水擊，施工管線(xiàn)難免產(chǎn)生刺漏而使藥劑泄露，在污染環(huán)境的同時(shí)還會(huì)造成人身傷害。另外，部分調(diào)驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用高壓射流分散器等密封性較差的加藥裝置，易造成固體粉末藥劑灑落，污染土壤。

2 防止調(diào)驅(qū)藥劑泄露的措施

結(jié)合生產(chǎn)管理實(shí)際，為了防止藥劑泄漏，采取了研制低壓加藥裝置、增設(shè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)、引進(jìn)聚合物流量分配和調(diào)整裝置等一系列技術(shù)革新，增強(qiáng)了調(diào)驅(qū)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)和應(yīng)急保護(hù)能力。

2.1 研制低壓自動(dòng)加藥裝置

調(diào)驅(qū)所用干粉聚合物為長(zhǎng)鏈分子，水溶后為粘稠流體，需用專(zhuān)用設(shè)備配制，防止結(jié)塊。早期采用干粉射流分散器進(jìn)行藥液配制，該裝置靠高壓水（15MPa）通過(guò)噴嘴改變流速產(chǎn)生負(fù)壓，吸入干粉聚合物，實(shí)現(xiàn)干粉聚合物和水的混合[4]。高壓射流分散裝置在應(yīng)用中存在以下問(wèn)題：（1）必須通過(guò)高壓供水產(chǎn)生負(fù)壓，加藥完成后需通過(guò)關(guān)閥門(mén)控制流量，閥門(mén)反復(fù)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生壓力水擊易造成注水管線(xiàn)損壞，從而造成已溶解的藥劑泄露;（2）加藥口長(zhǎng)期承受負(fù)壓沖擊易產(chǎn)生刺漏，密封性變差，易造成粉末類(lèi)調(diào)驅(qū)藥劑灑落在地上，成土壤和井場(chǎng)周?chē)h(huán)境污染。

低壓調(diào)驅(qū)自動(dòng)加藥裝置是根據(jù)Allied Colloids分散裝置工作原理設(shè)計(jì)的聚合物加入和混合裝置，由小功率電動(dòng)機(jī)、減速器、加藥漏斗、分散器、供水管、混合器等組成（圖2）。使用時(shí)平穩(wěn)打開(kāi)供水管閘門(mén)，啟動(dòng)電機(jī)，分散器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，干粉聚合物通過(guò)分散器軸上的加藥槽落到混合器上，瀑流沖刷混合器表面，帶走干粉聚合物，均勻流入攪拌罐中[6]。該裝置由小型防爆電機(jī)提供動(dòng)力，消除了加藥動(dòng)力對(duì)供水壓力的依賴(lài)，低壓供水條件也可以正常配調(diào)驅(qū)劑。應(yīng)用該裝置避免了因壓力高造成注水管線(xiàn)或閥門(mén)損壞，消除了配藥過(guò)程可能發(fā)生的配成液泄露事件;加藥口和排出口不承受高壓，不會(huì)發(fā)生加藥裝置刺漏現(xiàn)象，避免了粉末類(lèi)藥劑泄露事件;自動(dòng)化程度提高，加藥輔助工作減少，人員與藥劑的接觸機(jī)會(huì)減少，和有利于保護(hù)人員身體健康和預(yù)防職業(yè)病的發(fā)生。

2.2增設(shè)壓力、變頻監(jiān)測(cè)及自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)

調(diào)驅(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)所用調(diào)驅(qū)泵為3DP柱塞泵，額定注入壓力20MPa，注入流程通過(guò)安全閥保護(hù)，安全閥整定壓力20MPa。為了使注入流量符合設(shè)計(jì)要求，調(diào)驅(qū)泵一般通過(guò)變頻裝置控制其轉(zhuǎn)速。調(diào)驅(qū)過(guò)程中，由于泵況和井況的不斷變化，各注入井的瞬時(shí)流量也會(huì)不斷變化，需頻繁手動(dòng)調(diào)整頻率才能達(dá)到配注。由于手動(dòng)操作精確性較差，難免出現(xiàn)操作不當(dāng)造成流程憋壓。

為了防止設(shè)備過(guò)載以及流程憋壓，同時(shí)減少手動(dòng)操作，增設(shè)了電接點(diǎn)壓力表和壓力變頻器（圖3）。電接點(diǎn)壓力表和壓力變頻器可與調(diào)驅(qū)泵控制開(kāi)關(guān)協(xié)同工作，調(diào)驅(qū)泵接受流量變化信號(hào)后，壓力變頻器向變頻裝置發(fā)送控制信號(hào)，由變頻裝置自動(dòng)調(diào)整調(diào)驅(qū)泵的轉(zhuǎn)速，從而確定合適的流量。該裝置在使用過(guò)程中，操作人員無(wú)需頻繁調(diào)整流量分配器和調(diào)驅(qū)泵的轉(zhuǎn)速。電接點(diǎn)壓力表上限值一般設(shè)定為15MPa，壓力變頻器上限值設(shè)定為40Hz，超過(guò)上限值，保護(hù)聯(lián)鎖裝置動(dòng)作，調(diào)驅(qū)泵自動(dòng)關(guān)停。應(yīng)用該裝置后，在注入壓力達(dá)到額定壓力的75%時(shí)即可啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)，大幅提高了管線(xiàn)、閥門(mén)和設(shè)備的防泄露性能。

2.3引進(jìn)聚合物分配和調(diào)整裝置

在區(qū)塊整體調(diào)驅(qū)區(qū)域，為了實(shí)現(xiàn)大面積增油降含水，一般采用多井組共同調(diào)驅(qū)的施工方式。在多井調(diào)驅(qū)過(guò)程中，各井流量分配是較難解決的問(wèn)題。若用PN20卡瓦閘板閥門(mén)控制，其最高承壓為20MPa，比施工上限壓力僅高5MPa，防泄露性能較差。此外，對(duì)于粘度較大的調(diào)驅(qū)劑來(lái)說(shuō)，閘板閥門(mén)的分流效果較差，需頻繁調(diào)整才能保證各井配注達(dá)標(biāo)，易造成閥門(mén)密封墊加速損壞，從而導(dǎo)致藥劑泄露。

為了提高多井調(diào)驅(qū)流程的防泄露性能，引進(jìn)了TJK型聚合物流量分配器（圖4）。該裝置最高承壓達(dá)35MPa，自帶電磁流量計(jì)，分流效果好，注入壓力相差4MPa以?xún)?nèi)的多口調(diào)驅(qū)井可按設(shè)計(jì)配注量穩(wěn)定分流，一次設(shè)定后可長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定注入，避免了操作人員頻繁開(kāi)關(guān)閥門(mén)調(diào)整流量，減少了人員在高壓水附近工作的時(shí)間。另外，該裝置還可以與自動(dòng)控制裝置聯(lián)用，輸入設(shè)計(jì)流量后，系統(tǒng)通過(guò)多轉(zhuǎn)式電磁閥控制流量，使瞬時(shí)流量與設(shè)計(jì)流量一致，實(shí)現(xiàn)了調(diào)驅(qū)劑注入流量的全自動(dòng)控制。

3應(yīng)用效果

2018年以來(lái)，茨榆坨采油廠應(yīng)用低壓供水自動(dòng)加藥裝置30套，增設(shè)壓力、變頻監(jiān)控和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)4套，引進(jìn)TJK型聚合物分配器34套。運(yùn)行兩年多以來(lái)，平均日配制、注入調(diào)驅(qū)劑580m3，平均注入壓力12.5MPa，期間未發(fā)生藥劑泄露、人員中毒及環(huán)境污染等事故，實(shí)現(xiàn)了“零事故、零傷害、零污染”的生產(chǎn)目標(biāo)，達(dá)到了安全、高效、綠色施工的要求。

4認(rèn)識(shí)及結(jié)論

（1）低壓供水自動(dòng)加藥裝置、壓力和變頻監(jiān)測(cè)及自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)、聚合物流量分配器是新興的調(diào)驅(qū)配套設(shè)備，應(yīng)用后可大幅提高調(diào)驅(qū)施工的自動(dòng)化程度，對(duì)防止環(huán)境污染，保持人員健康具有重大意義。

（2）加強(qiáng)調(diào)驅(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)的HSE管理，技術(shù)革新是重要手段之一，可以從本質(zhì)上保證場(chǎng)地清潔衛(wèi)生和人員安全健康。

（3）隨著科技的進(jìn)步，將自動(dòng)控制、智能保護(hù)裝置引入調(diào)驅(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)安全、高效、綠色施工發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙夢(mèng)云，張鎖兵，歐陽(yáng)堅(jiān)等.國(guó)內(nèi)深部調(diào)驅(qū)技術(shù)研究與進(jìn)展.內(nèi)蒙古石油化工[J]，2010年第6期：73.

[2]韓學(xué)強(qiáng).國(guó)外高含水油田堵水、調(diào)剖、封堵大孔道配套技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999.

[3]顧錫奎，杜芳艷，王小泉.化學(xué)深部調(diào)驅(qū)技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展.石油化工應(yīng)用，2009年9月，Vol.28 No.3：4.

[4]王桂杰，郭宜民，劉濤.研制新型加藥裝置提高調(diào)驅(qū)施工安全.石油化工安全環(huán)保技術(shù).2017年第33卷第5期：25.