環狀摻水流程降低能耗方法的應用

李明 聞偉 李秉軍 蘇國慶 魯勇

（1.華北油田分公司第五采油廠；2.華北油田分公司第二采油廠）

環狀摻水流程是將幾口單井的出油管線串聯成環狀[1-4]，從環的起始端利用含油污水攜帶油井的采出液，以共同回液的方式單路或多路回液進入總匯管。冀中南部油田目前采取的就是這種工藝流程，此工藝的流動壓頭主要由摻水泵提供給摻水液以及油井采出液自身攜帶的能量[5]。此外，環狀摻水流程回液的黏度還受到混合液含水、溫度影響。

1 影響因素的控制指標

向系統摻水的目的是保證回油壓力和溫度，當回油溫度和產液條件不變，對于摻水的流量和溫度存在一定的關系[6]。由圖1 可知，當油井采出液含水較低時，如果單純考慮降低黏度就必須增加摻水量，隨著摻水量的增加，脫水和換熱器的熱負荷就會增加，并且直接會影響到三相分離器的分離效果。反之，如果降低摻水量就必須提高摻水的溫度，這樣就會增加摻水換熱器的負荷，所以如何在耗能最低的情況下實現摻水環的安全平穩運行，合理調整摻水量和摻水溫度是關鍵[7]。

根據流體力學測試結果，油水混合液中：

1）當含水高于85%時，其流動性接近水的流動性能。此時，溫度對黏度的影響不大。

2）當含水在80%～85%時，溫度低于40 ℃時，黏度會隨著溫度的降低而增加，當溫度低于30 ℃時黏度會迅速增加。

圖1 混合液影響因素

3）當含水低于80%時，黏度在溫度低于40 ℃時，隨著溫度的降低，黏度會迅速的增加。

綜上所述，系統混合液含水高于85%可以不考慮溫度影響，溫度高于40 ℃時，含水對黏度影響不大[8]。

2 應用實例及方法

S 采油站目前有5 個摻水環狀流程，具體各摻水環實際情況如下：一計摻水環油井2 口、產液13.6 m3、產油5.9 m3、產水7.7 m3、采出液含水56.6%；二計西摻水環油井3 口、產液90 m3、產油8.3 m3、產水81.7 m3、采出液含水96.6%；二計東摻水環油井6 口、產液132.4 m3、產油12.8 m3、產水119.6 m3、采出液含水90.3%；三計摻水環油井9口、產液98.2 m3、產油24.4 m3、產水73.8 m3、采出液含水75.7%；四計摻水環油井10 口、產液161.3 m3、產油28.1 m3、產水133.2 m3、采出液含水82.6%。

1）實施方法。為了保證各環線混合液含水達到85%以上，先計算出各環線需要的摻水量，再依據計算出的摻水量進行調整，計算方法如下：

表1 各環現場情況實際調整數據（夏季5-10月）

式中：Q為摻水量，m3；q為環線產油量，m3；qw為環線產水量，m3。

2）根據計算出的理論摻水量，結合生產中的實際情況實時的做出方案調整，經過5 個月的運行，實施前各環總摻水量12.8 m3，實施后各環總摻水量8.7 m3，是實施前摻水量的68%，各環現場情況實際調整數據（夏季5-10月）見表1。

3 應用效果

1）節電情況。通過5 個月的運行，實施前后能耗情況對比見表2。

表2 實施前后能耗情況對比

通過表2的對比可以看出，實施后電流下降17 A以上，電動機功率一般為85%，實際線電流下降24.6 A 左右，實際節電9.35 kWh，日節電224kWh，可產生效益6.93萬元。

2）燃料節約情況。實施前，同時啟1 臺氣爐和1 臺油爐；實施后，啟1 臺氣爐，油爐每天啟6～8 h。油爐每小時節約0.083 t 油，日節約油1.33 t，2019 年原油價格3 000 元/t，噸油成本826 元/t[9]，可產生效益177.61萬元。

4 結論

1）冀中南部油田通過液體力學測試，確定了應用混合液含水高于85%的輸送方法，該方法降低了能耗、實現了電能和燃油的節約，保證了耗能最低的情況下實現摻水環的安全平穩運行[10]。

2）在冬季摻水環生產運行中，為保證生產正常運行，要根據現場實際情況，充分考慮各項參數的影響，以及管線的長度及結構，制定出符合現場摻水環的運行方案，比如多啟1臺氣爐或1臺油爐，相應的提高摻水量等，來保證摻水環正常運行。