海上油田調剖調驅在線注入工藝對比分析

吳慎渠，華科良，寧 凱，石端勝，韓若水

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

目前，調剖調驅作為一種有效的穩油控水技術，已經在渤海油田應用越來越廣泛。從常規大設備調剖到近幾年來實施的弱凝膠調驅等，取得了很好的降水增油的效果。但是海上油田由于受平臺空間、作業環境及吊裝能力等限制，不可能像陸地油田那樣建立專門的大型調剖、注聚等的工作站和擺放大型的注入設備[1-3]。此類傳統調剖作業全部設備占地面積為60～100m2，該類作業一旦展開，其他作業幾乎無法同時實施。

近幾年來，經過不斷地研究與應用，已經逐漸形成了乳液、微球、超分子等液態類藥劑作為注入介質的液狀聚合物在線注入工藝，以及以速溶干粉為主的干粉聚合物連續混配注入工藝。兩種注入工藝的設計的原則均能夠滿足設備小型化、高度集成撬裝化、多功能化和在線注入的要求，在海上油田應用的前景也越來越大。

1 液狀聚合物在線注入工藝

1.1 注入工藝流程

液狀聚合物在線注入工藝主要采用乳液、微球等液態類聚合物，能夠有效地縮短溶解熟化的時間，為液狀聚合物在線注入工藝的形成提供了強有力的保證。

該套注入工藝將溶解罐、高壓計量泵等進行高度集成并撬裝化，集溶解、注入為一體，形成多功能注入撬。首先，利用隔膜泵將液態聚合物分別加入后集成撬的溶解罐中，同時通過加料漏斗將能夠速溶的其他藥劑加入罐體，與液態聚合物混合，并不斷攪拌，通過注入泵打入注水井注水流程中，從而實現連續在線的注入。根據調剖調驅的需要，通過增加多功能集成撬的數量，可以滿足不同注入類型的藥劑的注入，比如聚合物和交聯劑的分開注入。典型注入工藝流程如圖1所示。

圖1 液狀聚合物在線注入工藝流程

該套注入工藝不僅要求設備形體小，對其性能參數要求也比較高，多功能化要求裝置既可注單一體系，還可以根據需要注復合（非均相）體系。工藝流程簡單，滿足井口采油樹間空間狹小的特點，不影響相鄰生產井正常的修井作業，同時還要求注入體系現場配制簡單，注入時率大于85%。

經過近幾年來海上油田的實際應用，目前形成的全部在線調驅設備占地面積5～10m2，能夠滿足不同注入量要求（100～ 2 000m3/d），適合交聯體系、非均相體系等不同體系的注入，形成了“一撬一井”“一撬多井”等注入工藝，施工人員只需要4～5人即可。

1.2 工藝技術特點

（1）集成撬溶解罐內采用多級攪拌，每級攪拌葉呈現不同的角度，能夠在攪拌時形成擾流，使聚合物在其中能夠更好地溶解，有效地解決溶解不充分的問題。

（2）集成撬溶解罐的出口加裝多級過濾器，并在注入的過程中定期進行清理和維護，能夠有效過濾掉聚合物溶液中的雜質、“魚眼”等不溶物，保證進入流程中的聚合物溶液不會堵塞井筒。

1.3 關鍵工具

（1）破乳器。破乳器的研發與應用，是基于乳液類聚合物中有效物質能夠充分釋放，與注入水能夠更好地混配而提出的，它是采用水力射流的原理，加裝在高壓計量泵的出口端，注水流程之前，利用高壓泵的高壓，將乳液聚合物打入破乳器筒中，穿過破乳器筒的射流孔，從而形成破乳[4]。破乳器筒的射流孔有不同的型號：2.4、3.0、4.0、6.0mm等，不同孔徑適應不同泵速等級（10～40L/h）。

（2）靜混器。靜混器是直接接在輸出流程中，主要將各個集成撬中輸出的流體進行充分的混合，混合依靠固定在管內的混合元件進行，由于混合元件的作用，使流體時而左旋時而右旋，不斷改變流動方向，不僅將中心液流推向周邊，而且將周邊流體推向中心，從而造成良好的徑向混合效果[5]。表1為加裝SL型靜混器前后關鍵參數對比。

表1 加裝SL型靜混器前后關鍵參數對比

2 干粉連續混配注入工藝

2.1 注入工藝流程

干粉連續混配工藝借鑒了傳統智能化的注聚、調驅的工藝技術，配合速溶型聚合物干粉及氮氣密閉混配技術，減掉傳統調剖調驅的熟化罐。并通過合理布局各功能單元，盡可能地減小各撬的尺寸，有效保證設備配注能力，減少設備占用平臺空間[6]。

連續混配設備主要由正壓控制間來水減壓撬，分散溶解撬等三大核心模塊組成。其中正壓控制間主要實現數據處理、流程監控、自動控制、電力分配等作用，進而實現流程的精準操控。來水減壓單元與分散溶解單元通過相互協同作用，經正壓控制間進行數據處理之后，共同實現定性、定量的連續混配技術。

2.2 關鍵設備

（1）來水減壓撬。來水減壓撬主要由減壓系統、供水系統組成，其中包括減壓罐、電動調節閥、過濾器、熱離心泵、開關球閥、液位變送器、壓力變送器、流量計等。

通過特制射流器，利用調節得到的恒壓水的流動，在射流腔內產生高負壓，吸入干粉，在射流混合器（專利結構）內保證速度匹配的干粉流和水流（所以可以保證高濃度配制3 000～10 000mg/L，普通分散在6 000mg/L為極限），以保證整個過程中不產生水包粉（“魚眼”）或是粉包水（黏團），高速混合母液進入溶解罐緩沖后經螺桿泵排出。

（2）分散溶解撬。分散溶解撬主要的下料系統、連續配液系統、發液系統和除氧系統組成，其中主要包括射流器、溶解罐及溶解罐攪拌器等部件。

從密閉漏斗進行氮氣補充，經過水粉混合流程進入溶解罐，溶解罐起緩沖作用，內充氮氣，壓力小于0.1MPa。通過氮氣封閉技術配合速溶式聚合物可實現快速溶解，連續混配，15min即可溶解。

3 兩種注入工藝對比研究

液狀聚合物在線注入工藝和速溶干粉連續混配注入工藝均能夠滿足設備小型化、高度集成撬裝化、多功能化和在線注入的要求，較傳統調剖調驅工藝在海上實施具備較大的工藝優勢，但兩種注入工藝相比，各有一定的優缺點[7]。

3.1 液狀聚合物在線注入工藝

優點：① 工藝流程中所需設備較少，且關鍵設備為常用設備，建設投資小。② 占地面積更小，注入工藝能夠實現“一撬一井”“一撬多井”等工藝多樣化。

缺點：① 液態類聚合物有效含量低，大規模應用時成本較高。② 所能運用的調剖調驅藥劑體系局限于液態類聚合物以及部分速溶類聚合物。

3.2 速溶干粉連續混配工藝

優點：① 能夠使用干粉類聚合物，大規模應用時成本較低。② 能夠使用的調剖調驅藥劑體系更為廣泛。

缺點：① 工藝流程中所需設備較多，設備較為精密復雜，建設投資大。② 占地面積較乳液在線工藝稍大，目前形成注入工藝還較為單一。

4 結束語

1）目前針對常規調剖調驅工藝在海上油田應用的不適應性，研發了液狀聚合物在線注入工藝和速溶干粉連續混配工藝。兩種新的注入工藝均能夠滿足設備小型化、高度集成撬裝化、多功能化和在線注入的要求。

2）液狀聚合物在線注入工藝由于其使用的乳液類聚合物有效含量低，大規模應用時成本較高，而速溶干粉連續混配注入工藝能夠使用干粉類聚合物，大規模應用時成本較低，能夠使用的調剖調驅藥劑體系更為廣泛。