雙河油田加藥降粘輸送方法分析研究

高梧淞

摘要 針對(duì)河南油田安棚區(qū)塊輸油特點(diǎn)，采用從油井井口加入藥劑方式，改變?cè)腿闋钜合鄳B(tài)，從而降低乳狀液在井筒和集輸管路中的摩阻損失，實(shí)現(xiàn)減少抽油機(jī)、外輸泵等設(shè)備能量消耗，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞 雙河油田；加藥降粘；原油輸送；分析研究

中圖分類號(hào)TE3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）43-0026-02

0 引言

河南油田安棚區(qū)域，油井與采油站跨度大，輸油管道距離長(zhǎng)。由于原油粘度大，造成抽油機(jī)負(fù)荷大，油流在井筒及管網(wǎng)中流動(dòng)摩阻損失大。目前在生產(chǎn)過程中采取摻稀油降粘、提高外輸泵壓力和加熱外輸?shù)确椒?，以達(dá)到順利完成原油輸送的目的。針對(duì)河南油田安棚板塊油井及原油輸送特點(diǎn)，采用在油井井口加藥降粘輸送的方法，改變?cè)腿闋钜旱南鄳B(tài)，從而降低油流在管路中的摩阻損失，降低抽油機(jī)負(fù)荷、減少集輸管網(wǎng)能量損失。達(dá)到節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1 理論依據(jù)

1.1 原油乳狀液的形成及其特點(diǎn)

原油與水在油層中向井底流動(dòng)時(shí)，其流速很慢，一般不會(huì)產(chǎn)生乳狀液。當(dāng)油水混合物沿油管由井底向地面流動(dòng)時(shí)，隨著壓力的降低，溶解在油中的伴生氣不斷析出，氣體體積不斷膨脹，從而會(huì)對(duì)油水產(chǎn)生破碎和攪動(dòng)作用，形成較為穩(wěn)定的乳狀液。由于原油中含有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、環(huán)烷酸、脂肪酸等多種天然乳化劑，經(jīng)過井筒、油嘴等處的剪切，中低含水率原油在井口多呈油包水型（W/O）乳狀液，更高含水率時(shí)，井口原油流動(dòng)工況是水懸浮的油包水（W/O/W）乳狀液。油包水型乳狀液的粘度高于不含水原油的粘度。

1.2 液體在管路中的流動(dòng)狀態(tài)

液體在管路中流動(dòng)，由于受到管壁的摩擦，貼近管壁的液體層流速會(huì)降低，而流速降低的液體層又會(huì)給貼近它的液流一個(gè)摩擦阻力，使其流速也降低。依此類推，在液體間摩擦力的作用下，由管中心到管壁存在一個(gè)速度梯度，液體的流速在管中心處最高，并沿管道橫切面向外側(cè)逐漸減小。液層間摩擦力的大小與液體性質(zhì)有關(guān)，并與流速梯度和接觸面積成正比。對(duì)于某一固定管線，其接觸面積為定值，摩擦力只與流體粘度和速度梯度有關(guān)，因此可以確定降低液體粘度、控制液體流速對(duì)降低液體摩擦力有直接的效果。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析研究

在井口加入一定比例的破乳劑，在適當(dāng)?shù)臏囟群图羟凶饔孟拢纬捎蜑榉稚⑾?、水為連續(xù)相的水包油型乳狀液。在輸送過程中，由于越靠近管壁處液流的速度梯度越大，使油粒在外層受到較大的剪切，并向管中心運(yùn)動(dòng)，最終在管壁周圍形成一個(gè)外層水環(huán)，使輸油時(shí)稠油與管壁的摩擦和稠油相互之間的摩擦，改變?yōu)樗c管壁之間及水與水之間的摩擦，大大降低管輸時(shí)的摩阻。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及分析

為驗(yàn)證井口加藥降粘方法的可行性和有效性，在2008年下半年先后在安棚區(qū)塊安3002、安3003、安3006三口油井進(jìn)行了井口加藥試驗(yàn)，同時(shí)在安棚6號(hào)站進(jìn)行了外輸管線加藥降粘試驗(yàn)。

3.1 井口加藥試驗(yàn)

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，井口加入破乳劑后油井電流、油壓下降，液量、含水上升，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察井口放樣粘度明顯降低。

3.2 試驗(yàn)總結(jié)及分析

通過試驗(yàn)可以確定井口加藥對(duì)降低油流在管路中的摩阻損失是有效的。通過這種方法，可有效降低抽油機(jī)電機(jī)實(shí)際消耗功率。同時(shí)通過降低回壓可使油井產(chǎn)量有一定提高。

1）井口回壓明顯降低的油井含水基本集中在40%~60%，而含水60%以上的油井回壓降低不明顯。由此可以判定含水40%~60%的原油在管路中流動(dòng)時(shí)，油包水的乳狀液形態(tài)使流動(dòng)阻力很大。破乳反相后水與管壁的摩擦使阻力大大降低，反映為井口回壓的明顯降低。而含水60%以上的原油已經(jīng)有相當(dāng)一部分水為游離形態(tài)，輸送過程中已經(jīng)近似是水與管壁的摩擦，加藥后破乳產(chǎn)生的反相效果并不明顯，反映為井口回壓降低不明顯；

2）試驗(yàn)過程中基于現(xiàn)實(shí)條件忽略了流速對(duì)液環(huán)形成的影響。而這一點(diǎn)經(jīng)過證明又恰恰是影響試驗(yàn)效果的關(guān)鍵。因?yàn)橐后w在不同的流態(tài)下，其內(nèi)部液體分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不同。油水乳狀液隨流速增大存在3種流動(dòng)模型：油水分層流動(dòng)、均質(zhì)流動(dòng)、內(nèi)向液滴移向管路中心。很顯然要想實(shí)現(xiàn)液環(huán)輸送的理想狀態(tài)就要通過控制流速實(shí)現(xiàn)第3種流動(dòng)模型。下一步就將致力于井筒、輸油管路中油流速度控制的研究。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1直接效益

1）抽油機(jī)電機(jī)實(shí)際消耗功率下降，耗電量下降；2）集輸管網(wǎng)摩阻損失在0.3MPa左右，井口加入破乳劑以后，井口回壓明顯下降，有條件實(shí)現(xiàn)油井到采油站的冷輸及采油站到聯(lián)合站的自壓輸送。可有效降低天然氣使用量、降低輸油泵耗電量。

4.2間接效益

1）井口加入破乳劑以后，經(jīng)井筒和地面管線的攪拌，乳狀液在管路內(nèi)破乳，使聯(lián)合站脫水設(shè)備的處理能力和處理質(zhì)量大為改善，給聯(lián)合站降低原油脫水溫度創(chuàng)造了條件；2）各采油井實(shí)現(xiàn)自壓輸油以后，輸油泵可以停運(yùn)，可節(jié)省大量外輸泵維修費(fèi)用。

5 結(jié)論

井口加破乳劑降粘輸送方法對(duì)降低管路摩阻有明顯的效果，通過實(shí)施井口加藥可有效降低抽油機(jī)負(fù)荷、電機(jī)電流及井口回壓，從而可實(shí)現(xiàn)原油自壓冷輸、降低聯(lián)合站脫水溫度、減少破乳劑用量等節(jié)能降耗措施，能夠取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].山東：石油大學(xué)出版社，2000.

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