熱采產(chǎn)出液處理技術新方案

白洋（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤中作業(yè)區(qū)）

熱采產(chǎn)出液處理技術新方案

白洋（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤中作業(yè)區(qū)）

南堡 35-2油田實施的多元熱流體吞吐工藝導致油井放噴時產(chǎn)氣量增大，產(chǎn)出氣體主要成分為氮氣，存在安全隱患。新工藝流程中增加了1臺分液罐，而且在控制系統(tǒng)中新增了一些控制點，消除了大量氮氣對燃氣鍋爐和火炬的影響，解決了放噴產(chǎn)出物處理難題，保障了平臺作業(yè)的安全，同時環(huán)境影響也降低。

稠油熱采 產(chǎn)出液處理 工藝優(yōu)化 分液罐 安全

1 開采現(xiàn)狀

2009 年 底 ， 中 國 海 上 已 發(fā) 現(xiàn) 原 油 地 質(zhì) 儲 量47× 108m3， 其 中 稠 油 達 到 32.9× 108m3。 目 前 渤 海油田地下原油黏度大于 400mPa·s的稠油探明地質(zhì)儲 量 達 2.3×108m3， 開 發(fā) 潛 力 巨 大 。 但 是 目 前 的 稠油 冷 采 方式整體 采 收 率 較 低，以南 堡 35-2 油 田 南區(qū)為例，采出程度不足 2%，尋求有效的稠油開采方式是稠油開發(fā)工作的重中之重。

南堡35-2油田B平臺所實施的多元熱流體吞吐工藝，導致油井放噴時產(chǎn)氣量增大，同時產(chǎn)出氣體主要成分為氮氣。伴注的化學藥劑、惰性氣體在增加多元熱流體體系穩(wěn)定、增強驅(qū)油效果的同時，存在以下問題：

1）產(chǎn) 出 物影響 原 油破乳 脫 水效 果 ，造成 生 產(chǎn)水不達標，外輸原油含水不合格，放噴期間生產(chǎn)水含油達到 21 ×10-6；返出氣體中的大量氮氣導致燃氣鍋爐無法以伴生氣為燃料，以及火炬熄滅。

2）放 噴 初期日 產(chǎn)氣量 最高達 到 16353m3（標態(tài)）左右，超出計量分離器的處理能力，無法準確計量，無法為后續(xù)吞吐作業(yè)提供有效的數(shù)據(jù)支持。

3）隨 著 產(chǎn)液量 大 大增加 ， 產(chǎn)液 在 流程中 的 停留時間縮短，導致放噴氣體中攜帶大量液體，造成冷放空氣體攜液，對環(huán)境造成影響。

4）放 噴 氣體通 過 冷放空 時 由于 高 度不夠 （冷放空高度 41m），氣體可能聚集在平臺周圍，對平臺 人 員 安 全 和 作 業(yè) 安 全 造 成 威 脅[1]。

針對應用現(xiàn)有流程進行多元熱流體吞吐井放噴存在的風險及制約因素，為了降低安全風險和提高處理能效，解決放噴期間存在的種種問題和隱患，通過反復論證和優(yōu)化，最終確定了改造方案。

熱采放噴產(chǎn)出物經(jīng)過新增放噴處理流程進行初步氣液分離，氣體通過鉆機模塊天車進行放空，產(chǎn)液進入原油處理流程，消除氣體對燃氣鍋爐及火炬的影響；通過藥劑優(yōu)選及對比試驗，提高原油處理效果，最終達到生產(chǎn)水及原油外輸含水合格要求。實際應用過程中此放噴流程經(jīng)過了熱采放噴井的實際檢驗，解決了放噴產(chǎn)出物處理難題。

2 處理工藝方案設計

2.1簡述

1）本 次 改 造 增 加 分 液 罐 1 臺 ， 并 將 套 管 氣 通過鉆機模 塊 分 液 罐 的 6in （1in=25.4mm）排 放 口 進行脫氣處理。

2）每 口 多 元 熱 流 體 吞 吐 井 套 管 出 口 增 加 2in管線去分液罐入口；分液罐入口管線將為后期調(diào)整井預留接口。

3）增 加 1臺 分 液 罐 （位 于 下 甲 板 計 量 生 產(chǎn) 管匯 A/B處），分 液 罐 具 備 氣相和液 相 計 量 功 能。

4）分液罐 液 相出口 管線與 閉 排系統(tǒng) 連 接， 并為進海管設置預留口。

5）分液罐 氣 相出口 管線連 接 ：第一 段 分液 罐氣相出口引入鉆機模塊修井機下部，第二段采用6in軟管（修井機為移動設備，軟管滑動托架），第三段主甲板至下甲板分液罐處。

2.2設計工藝處理流程(圖1)

計量分離器氣相新增管線至分液罐氣相出口，可以滿足2口多元熱流體吞吐井同時放噴的需求，1口井利用新改造放噴流程，另 1口井利用計量分離器放噴。

新 流 程 中 ， 在 分 液 罐 的 入 口 安 有 1個 SDV， 當分液罐出現(xiàn)液位高高、低低或壓力高高、低低時，此 SDV 將 會 關 閉[2]。

2.3新增工藝處理控制系統(tǒng)及安全設施

2.3.1 新增分液罐壓力及液位控制

罐體液相出口選用質(zhì)量流量計，將流量信號傳到中控顯示，并設有調(diào)節(jié)閥來控制罐體液位；罐體氣相出口管線上選用帶有溫壓補償?shù)目装辶髁坑嫷玫綒饬繑?shù)據(jù)，并有調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)罐體壓力。為保護罐體，設置2個并聯(lián)的安全閥，一用一備，管線連接到 閉 排 管 匯[3]。

2.3.2 新增中控點

新 增 設 備 需 要 增 加 PCS系 統(tǒng) 的 AI點 6個 ，AO點 2個 ；ESD系 統(tǒng) 的 AI點 2個 ，DO 點 2個 。 所 有 點增加到中控室新增控制柜或卡件中。

2.3.3 新增設備電纜走向

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，由于新增分液罐附近可利用電纜橋架空間有限，所以考慮在分液罐旁邊加1個接線箱，將罐體上新增儀表設備的電纜接到接線箱，匯 集 成 1根10PR的HOFR纜 和 1根5PR的 FS纜 ， 可沿附近電纜橋架進入中控室。

2.3.4 安全

由于分液罐含有可燃氣液等介質(zhì)，建議增加水噴淋對其進行保護。分液罐位于平臺最大火區(qū) FZ-11內(nèi)。經(jīng)計算，增加分液罐后，火區(qū)所需水量373.7m3/h 較目前平臺消防泵 365m3/h@1200kPa（G）多 了 8.7m3/h。 根 據(jù) 原 廠 家 的 消 防 泵 曲 線 圖 ， 當 消防 泵 排 量 達 到 373.7m3/h 時 ， 泵 揚 程 和 效 率 下 降 很小，變化不大，仍然在優(yōu)先工作區(qū)內(nèi)，因此，原平臺消防泵可以滿足改造后水量要求；同時保護該區(qū)域 的 雨 淋 閥 DV-6002 及 管 線 也 可 滿 足 改 造 水 量 要求。因此，只須在雨淋閥 DV-6002后增加相應的管線 及 噴 頭 保 護 分 液 罐[4]。

2.4分液罐

分 液 罐 橇 塊 極 限 尺 寸 為 2000mm×2000mm× 4500mm， 分 液 罐 選 用 立 式 結(jié) 構(gòu) ， 罐 體 尺 寸 為ID1200mm×2800mm。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是占用空間小，滿足空間布置要求。利用高壓軟管連接解決了鉆機模塊鉆修井過程中井架移動影響放空的問題。

分液罐設計條件：

◇ 氣體 流 量 ：10×104m3/d （標 態(tài)）

◇ 液體流量：520m3/d

◇ 工作壓力：1800kPa（G）

◇ 工作溫度：90℃

◇流動氣體密度：大部分氣體為氮氣（相對分子質(zhì)量：28，在此溫度和壓力下密度為 18.0kg/m3）。

◇ 流動液體密度：液體密度為 900kg/m3。

按 API規(guī)范 12J 《油氣分離器規(guī)范》，考慮液體流 量 ， 取 罐 體 直 徑 1.2m； 實 際 設 計 中 取 罐 體 總 高度 2.8m， 滿 足 分 離要求。

結(jié)合液體停留時間及所選用的絲網(wǎng)除沫器，分液罐每天氣體處理量為 55793m3。

3 流程改造及藥劑評選解決的問題

3.1增加放噴流程機動性

新流程在放噴時可以和計量分離器互為備用。當分液罐由于某種原因暫停使用時，放噴可以通過計量分離器進行，這樣保證了放噴作業(yè)的連續(xù)性。如果2口井同時放噴，可以滿足2口多元熱流體吞吐井同時放噴的需求，1口井利用新改造放噴流程，另1口井利用計量分離器放噴。

圖1 改造后的處理流程

3.2提高計量準確度

在沒有進行放噴流程改造之前，多元熱流體吞吐井放噴時通過平臺計量分離器計量，由于大量氣體的沖擊影響，計量液位不容易穩(wěn)定，計量結(jié)果也不精確，放噴井通過計量分離器讀取的產(chǎn)量數(shù)據(jù)和閉排罐檢尺的核實產(chǎn)量相差較大。目前可以實現(xiàn)二次計量，提高了計量的精度，即放噴井液從分液罐液相出口出來后進入計量管匯，再利用計量分離器計量一次。此時因為大量的氣體已經(jīng)通過分液罐脫出，所以計量分離器計量數(shù)值的準確性大大提高。

表1 是 B29m 井 放 噴 時 直 接 進 計 量 分 離 器 液 相讀取的計量數(shù)據(jù)和閉排罐檢尺數(shù)據(jù)，可以看出檢尺的平均產(chǎn)量為計量分離器讀取數(shù)據(jù)的 80%，最大誤差時可達70%。

表1 B29m井放噴計量數(shù)據(jù)對比

B27H 井放噴產(chǎn)液加入消泡劑在新增分液罐沉降一段時間，然后再進入計量分離器進行二次計量，由于藥劑充分混合發(fā)生作用，氣體的影響被大大降低。從表2可以看出，經(jīng)過分液罐后進行的二次計量，誤差較小。

表2 B27H井放噴計量數(shù)據(jù)對比

3.3解決原流程放噴存在的問題

1）大 量 惰性氣 體 在模塊 天 車上 直 接排放 ， 不再通過海管進入CEP平臺，這保證了CEP燃氣鍋爐的安全運行。

2）放 噴 氣體通 過 分液罐 氣 液分 離 后排空 ， 減少了氣體對混輸海管中液相的沖擊乳化作用，減輕了CEP平臺的流程處理負擔。

3）新增分 液 罐流程 提高了 放 噴產(chǎn)氣 量 的計 量精度，改造前放噴氣體遠遠超過了計量分離器的設計處理能力，無法計量氣體產(chǎn)量。準確的計量數(shù)據(jù)有利于稠油多元熱流體吞吐的效果分析和總結(jié)。

4）新增放 噴 流程， 使分液 罐 和計量 分 離器 互為備用，提高了多元熱流體吞吐井計量的機動性，可以滿足兩口井同時放噴作業(yè)的需求。

4 結(jié)語

截 至 目 前 ， 南 堡 35-2 油 田 WHPB 平 臺 共 進 行多 元 熱 流 體 吞 吐 八 井 次 ， 分 別 是 B14m、 B2s、B28h、B29m、B27H、B33H、B36M、B37H 井。 截至 2012 年 1 月 21 日 ， 熱 采 井 累 計 產(chǎn) 油 52378.12 m3。另外，由于熱采放噴流程改造收到預期效果，放噴期間CEP鍋爐不必切換成柴油模式運行（柴油模 式 日 耗 柴 油 5m3）， 以 每 口 放 噴 井 放 噴 20 天 計算， 鍋 爐 節(jié) 省 柴油 100m3/井 ，2012 年 熱 采 放 噴 3 口井總 計 節(jié) 省 柴 油 420m3。

與此同時南堡35-2WHPB平臺錄取了熱采井大量寶貴數(shù)據(jù)，并總結(jié)出適合熱采作業(yè)的經(jīng)驗和安全管理制度，為多元熱流體吞吐提供了珍貴的第一手資料，為今后的油井熱采吞吐作業(yè)打下了堅實的技術基礎。

[1]姚亦華,蔣官澄,韓海彬.注聚驅(qū)產(chǎn)出液處理技術研究[J].油氣儲運,2009,28(5):32-36.

[2]劉文業(yè).聚合物驅(qū)油井產(chǎn)出液中聚合物濃度的準確測定方法[J].油氣地質(zhì)與采收率,2006(2):91-92,99.

[3]王海峰.稠油污水回用于熱采鍋爐處理技術研究[D].青島:中國海洋大學,2009.

[4]郭耘,彭森,李景全,等.油田產(chǎn)出液一劑化處理技術[J].西安石油大學學報(自然科學版),2007,22(3):70-73,138.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.006

2013-07-09）

白洋，工程師，2000年畢業(yè)于江漢石油學院，從事海上石 油 生 產(chǎn) 工 藝 管 理 工 作 ， E-mail： 393409196@qq.com， 地 址 ： 天 津市 塘 沽 區(qū) 保 稅 區(qū) 海 濱 十 五 路 199 號 航 運 服 務 區(qū) 4 號 樓 B2107房 間 ，300461。