低滲透油田油井低能耗集油技術(shù)

冷冬梅　劉琴　劉學(xué)（大慶油田工程有限公司）

低滲透油田油井低能耗集油技術(shù)

冷冬梅劉琴劉學(xué)（大慶油田工程有限公司）

摘要：隨著大慶外圍油田進(jìn)入高含水后期開發(fā)，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(fā)展。因此，為達(dá)到節(jié)能降耗的目的，選取計(jì)量間進(jìn)行降低摻水溫度和集油溫度等現(xiàn)場試驗(yàn)，研究不同摻水量、摻水溫度、回油進(jìn)站溫度集油環(huán)回壓之間的變化規(guī)律，確定出適合于大慶外圍低產(chǎn)低滲透油田的摻水集油參數(shù)，并對現(xiàn)場節(jié)氣效果進(jìn)行分析，節(jié)約天然氣30%以上。

關(guān)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(shù)有環(huán)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(huán)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(tǒng)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(dǎo)致外圍油田生產(chǎn)運(yùn)行成本過大。

隨著大慶外圍油田進(jìn)入高含水后期開發(fā)，原油集 輸 熱 力 系 統(tǒng) 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(fā)展。這將為降低油井集油溫度，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)創(chuàng)造有利條件。因此，需開展相關(guān)的現(xiàn)場試驗(yàn)，確定適合大慶外圍低產(chǎn)低滲透油田的摻水集油參數(shù)。

1　試驗(yàn)區(qū)概況

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

該采油廠現(xiàn)有生產(chǎn)油井 1900 口，綜合含水42.5% ， 平 均 單 井 產(chǎn) 油 1.93t/d， 按 照 平 均 單 井 1.2 m3/h 的 摻水量 ，集油系統(tǒng)內(nèi)的含水為 90%。選取的計(jì)量間共有4個環(huán)位，管轄11口油井。由于油井出油溫度低 （約15 ℃），凝固點(diǎn)高 （約 37 ℃），該系統(tǒng)摻 水溫度 在 75 ℃ 左右， 平均單 井摻水 量 1.2～1.3m3/h，單 環(huán) 進(jìn)集 油閥組 間平 均溫度 47 ℃， 進(jìn)轉(zhuǎn)油站平均溫度 45 ℃，噸油耗氣達(dá)到 53.2m3。

2　室內(nèi)試驗(yàn)

2.1原油一般物性參數(shù)

試驗(yàn)區(qū)塊的原油一般物性參數(shù)見表1。可以看出，此區(qū)塊原油凝點(diǎn)、蠟含量和膠質(zhì)含量都比較高。

表1　原油一般物性參數(shù)表

2.2含水原油乳狀液流變性研究

根據(jù)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(qū)塊的含水原油流變特性進(jìn)行了室內(nèi)研究。得出原油表觀黏度隨含水率變化關(guān)系、原油乳狀液表觀黏度隨集油溫度變化關(guān)系，為下一步的優(yōu)化運(yùn)行提供理論依據(jù)。

1）研究原油乳狀液表觀黏度隨含水率變化關(guān)系，根據(jù)原油乳狀液表觀黏度隨含水率變化關(guān)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(guān)系曲線。在各種剪切速率下，含水達(dá)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(tǒng)內(nèi)的含水至少可以降到 90%，對集輸壓力或輸送狀態(tài)不會產(chǎn)生大的影響。

圖1　40 ℃乳狀液表觀粘度與含水率關(guān)系曲線

2）研究原油乳狀液表觀粘度隨集油溫度變化關(guān)系，根據(jù)原油表觀粘度隨集油溫度變化關(guān)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(guān)系曲線。從含水85%的乳狀液黏溫曲線可見，反常點(diǎn)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(yōu)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(tǒng)存在優(yōu)化運(yùn)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(tǒng)運(yùn)行是多因素相互影響的一個過程，因此分析結(jié)果只具有指導(dǎo)性。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果還要通過現(xiàn)場試驗(yàn)來驗(yàn)證。

2.3管壁結(jié)蠟量與含水率關(guān)系

室內(nèi)試驗(yàn)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(jié)蠟量逐漸減少。當(dāng)原油含水率超過轉(zhuǎn)相點(diǎn)后，結(jié)蠟量顯著降低。當(dāng) 含水 率達(dá)到 80%以 后， 管壁上 只有 少量結(jié)蠟。

室內(nèi)試驗(yàn)表明，含水原油轉(zhuǎn)相后，黏度大幅降低，流動性能變好，有利于低溫集輸。當(dāng)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(dāng)含水率接近60%，其黏度急劇上升，含水率達(dá)到 60%～65%時，黏度達(dá)到最大值，此后，隨著含水率的進(jìn)一步升高，粘度急劇下降，當(dāng)含水率達(dá)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(shí)現(xiàn)不加熱集輸創(chuàng)造了有利條件。

圖3　原油含水與管壁結(jié)蠟量關(guān)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(jīng)在 90%以上，這為降低油井集油溫度創(chuàng)造了有利條件。

3　現(xiàn)場試驗(yàn)

在計(jì)量間的4個環(huán)位上開展了不同摻水量和摻水溫度的試驗(yàn)。在摻水溫度分別為 60 ℃、55 ℃和50℃的條件下，找出各環(huán)集油參數(shù)變化規(guī)律。試驗(yàn)選取冬季最冷季節(jié)進(jìn)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(yàn)

摻水溫度為 60 ℃情況下，2＃集油環(huán)集油參數(shù)及摻水參數(shù)等的變化趨勢見圖4。

圖4　2#集油環(huán)　集油參數(shù)　及摻水參　數(shù)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(huán)進(jìn)站溫度（回油溫度）由試驗(yàn)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(huán)進(jìn)站壓力、集油環(huán)回壓等生產(chǎn)參數(shù)與原來相比無明顯變化，集油環(huán)生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，可以保持正常生產(chǎn)。

3.2摻水溫度為55℃、摻水量增加10%情況下集油試驗(yàn)

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

試驗(yàn)表明，在摻水溫度控制在55℃，使摻水量 增加 10%左 右，集 油環(huán)回 油溫 度可以 保持 在40℃左右，生產(chǎn)同樣運(yùn)行平穩(wěn)，連續(xù)運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)堵環(huán)現(xiàn)象。

經(jīng) 現(xiàn) 場 跟 蹤 試 驗(yàn) ， 油 耗 氣 由 53.2m3/t降 到36.18m3/t，節(jié)約天然氣 32%，在此條件下生產(chǎn)上是可行的。

3.3摻水溫度控制在50℃、48℃時集油試驗(yàn)

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(dǎo)致管道中含水油的表觀黏度增大，出現(xiàn)黏結(jié)管壁現(xiàn)象。隨著時間增加，管壁粘油越來越多，以至最后出現(xiàn)堵環(huán)現(xiàn)象。試驗(yàn)表明，在保持摻水量不變的情況下，在摻水溫度低于50℃時，經(jīng)常發(fā)生堵環(huán)現(xiàn)象，加大生產(chǎn)管理的難度，無法保證正常生產(chǎn)。

圖5　2#集油　環(huán)　集油參　數(shù)　及摻水　參　數(shù)變化　曲　線

在摻水溫度控制在 60℃，保持摻水量不變，集油環(huán)回油溫度可以保持在 40℃左右，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)；在摻水溫度控制在 55℃，使摻水量增加10%，集油環(huán)回油溫度可以保持在 40 ℃左右，生產(chǎn)同樣運(yùn)行平穩(wěn)，連續(xù)運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)堵環(huán)現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場跟蹤試驗(yàn)表明，在此條件下生產(chǎn)上是可行的。

4　試驗(yàn)結(jié)論

通過現(xiàn)場試驗(yàn)，研究了不同摻水量、摻水溫度、回油進(jìn)站溫度集油環(huán)回壓之間的變化規(guī)律，確定出了適合于低產(chǎn)低滲透油田的摻水集油參數(shù)。

1）外圍油田環(huán)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(huán)正常生產(chǎn)，可節(jié)約天然氣32%。

2）當(dāng)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(yīng)可保持在 40 ℃左右，可使集油環(huán)正常生產(chǎn)，可節(jié)約天然氣22%。

5　應(yīng)用效果

在該區(qū)塊現(xiàn)場試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇了5個集油閥組間進(jìn)行了低能耗集油考核試驗(yàn)見表2。該區(qū)塊共有油井 45 口，日產(chǎn)液 155t，日產(chǎn)油 72t，綜合含水53.5%，試驗(yàn)前，集輸摻水溫度 72 ℃，平均單井摻水量 1.3m3/h，噸 油 耗 氣 達(dá) 到 73.2m3。

表2　試驗(yàn)集輸系統(tǒng)理論計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際優(yōu)化參數(shù)情況對比表

試驗(yàn)結(jié)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(huán)回油溫度為 39～41 ℃，運(yùn)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(shí)施季節(jié)性油井低能耗集油的油井為1694口，摻水溫度控制在 60 ℃以內(nèi)，計(jì)量間回油溫度控制在 40 ℃，年累計(jì)節(jié)氣 202×104m3。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅升榮,楊建展,季賽,等.大慶薩南油田不加熱集油技術(shù)的實(shí)踐與認(rèn)識[J].應(yīng)用能源技術(shù),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(yè)于石油大學(xué)(北 京)， 從 事 油 田 地 面 工 程 科 研 與 設(shè) 計(jì) 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。