膠聯(lián)聚合物驅(qū)注入工藝

河南油田分公司采油一廠

膠聯(lián)聚合物驅(qū)注入工藝

牛磊 黃河濤 夏文喜河南油田分公司采油一廠

河南油田單泵對(duì)單井工藝設(shè)計(jì)是在現(xiàn)有聚合物驅(qū)配注工藝流程上，增加高壓隔膜計(jì)量泵，將交聯(lián)劑母液計(jì)量增壓后再加入單井高壓污水管線，與聚合物母液混合后，經(jīng)靜混器到注聚井口，通過靜混器、地面管線和井筒充分混合均勻后，最后注入各單井的目的層位。膠聯(lián)聚合物驅(qū)油體系在地面的混合順序是聚合物母液與污水先混合，再與交聯(lián)劑混合。通過改變交聯(lián)劑的入口，不再經(jīng)過靜混器，利用交聯(lián)劑水溶性，使其在注聚站至井口的管線中與聚合物溶液充分混合。

膠聯(lián)劑；聚合物；管線堵塞；注入工藝；混合順序；成膠率

河南油田已在13個(gè)不同油組和區(qū)塊開展了聚合物驅(qū)、凝膠驅(qū)的工業(yè)化應(yīng)用工作。耐溫抗鹽膠聯(lián)聚合物驅(qū)注入工藝具有特殊性，近年該現(xiàn)場(chǎng)注入工藝及其配套技術(shù)的研發(fā)工作取得了較好效果。交聯(lián)聚合物驅(qū)注入工藝分為兩類：?jiǎn)伪脤?duì)單井和一泵對(duì)多井工藝。前者（一臺(tái)注聚泵為一口注聚井供應(yīng)聚合物母液）的優(yōu)點(diǎn)是能滿足不同注入壓力的井對(duì)母液的需要，而且可以更換注聚泵的柱塞、皮帶等參數(shù)來改變排量以滿足注入井需求，注聚井聚合物濃度配方調(diào)整余地較大；缺點(diǎn)是注聚泵數(shù)量較多，一次投資大。后者（一臺(tái)注聚泵為多口注聚井供應(yīng)聚合物母液）的優(yōu)點(diǎn)是可大幅度減少注聚泵數(shù)量，較大程度降低工程投資；缺點(diǎn)是對(duì)注聚井要求較高，連入注聚泵井的注入壓力必須差別不大，否則會(huì)出現(xiàn)注入壓力高的井無(wú)聚合物母液的現(xiàn)象，而且在維修注聚泵時(shí)，所有連入該注聚泵的注聚井均需停產(chǎn)。河南油田單泵對(duì)單井工藝設(shè)計(jì)為：在現(xiàn)有聚合物驅(qū)配注工藝流程上，增加高壓隔膜計(jì)量泵，將交聯(lián)劑母液計(jì)量增壓后再加入單井高壓污水管線，與聚合物母液混合后，經(jīng)靜混器到注聚井口，通過靜混器、地面管線和井筒充分混合均勻后，最后注入各單井的目的層位。交聯(lián)劑儲(chǔ)罐與計(jì)量泵、計(jì)量泵與高壓污水管線間采用不銹鋼管線連接。該工藝滿足了不同注入井對(duì)注入壓力、排量的需求，避免了單一注聚泵對(duì)多井注入工藝因各井壓力、配注不同而造成的矛盾。

1 高低壓兩用注入工藝流程

注入井間的注入壓力差的大小是選擇注入工藝的重要參數(shù)。若注入壓力差異大，必須選擇單泵對(duì)單井的注入工藝；反之，則可以選擇單泵對(duì)多井的注入工藝。注入?yún)?shù)的調(diào)整需根據(jù)注聚泵的最大壓力及注水系統(tǒng)的最大壓力來確定。該油田注聚井在注聚后注入壓力增幅大都在2～5MPa之間。注聚初期注聚站的注水壓力一般能滿足需求（此時(shí)暫稱為低壓系統(tǒng)），但隨著注入段塞量的加大，交聯(lián)聚合物段塞在地下成膠并產(chǎn)生流動(dòng)阻力后，注入壓力必然要上升，因此需要把低壓污水增壓至高壓系統(tǒng)。每口井都設(shè)增壓泵是不經(jīng)濟(jì)的。污水注聚系統(tǒng)是采用集中增壓的。河南油田單井采用高低壓兩用流程：注入壓力低時(shí)，用低壓系統(tǒng)來稀釋聚合物母液，注入壓力高時(shí)可切換到高壓系統(tǒng)。

2 相關(guān)技術(shù)

有機(jī)醛/HPAM膠聯(lián)聚合物體系是河南油田開發(fā)研制、優(yōu)化出的兩種適合用油田污水配制的交聯(lián)聚合物體系。該聚合物體系作為調(diào)剖劑使用時(shí)，膠聯(lián)劑加入量超過方案規(guī)定量、濃度過高、合成反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)、在較高溫度下放置時(shí)間過長(zhǎng)、母液的加入位置不當(dāng)?shù)?，都?huì)導(dǎo)致地面管線出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象[1]。膠聯(lián)劑的注入工藝必須考慮到上述問題。加入位置、泵的優(yōu)選及其在現(xiàn)場(chǎng)的存儲(chǔ)技術(shù)，是該課題中應(yīng)關(guān)注的技術(shù)問題。

（1）膠聯(lián)劑母液的加入位置應(yīng)選擇在單井污水管線加入。加入位置可在聚合物母液供液管線或單井高壓污水管線?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明：聚合物母液濃度高（4 000～5 000mg/L），膠聯(lián)劑母液與聚合物母液混合后，因局部膠聯(lián)劑濃度高、成膠速度快，容易形成極不均勻、不易破壞的強(qiáng)膠團(tuán)，根本無(wú)法形成均勻穩(wěn)定的膠聯(lián)聚合物體系。所以，將交聯(lián)劑母液加入聚合物母液的工藝不可行。用高壓計(jì)量泵將膠聯(lián)劑母液加入高壓污水單井管線中，即聚合物母液與高壓來水混合后，再與交聯(lián)劑母液混合，可避免管線中強(qiáng)膠團(tuán)的出現(xiàn)，能形成均勻穩(wěn)定的膠聯(lián)聚合物體系。因此，應(yīng)選擇膠聯(lián)劑加入單井污水管線的工藝流程。

（2）每臺(tái)計(jì)量泵入口加裝計(jì)量筒。河南油田現(xiàn)場(chǎng)膠聯(lián)聚合物驅(qū)油體系中膠聯(lián)劑的實(shí)際使用濃度范圍為100～300mg/L。當(dāng)單井注入量為150m3/d、膠聯(lián)劑母液有效含量為2.5%時(shí)，膠聯(lián)劑泵排量只有10～30 L/h，需要的膠聯(lián)劑流量很小，因此必須選擇精確計(jì)量工藝才能保證按設(shè)計(jì)濃度加入交聯(lián)劑。而高壓低排量計(jì)量泵多為比例控制，流量控制精度相對(duì)較低，為進(jìn)一步保證計(jì)量精度，在每臺(tái)計(jì)量泵入口加裝計(jì)量筒，通過定時(shí)手動(dòng)校驗(yàn)計(jì)量泵排量以保證膠聯(lián)劑的加入精度。

（3）一次交聯(lián)劑母液儲(chǔ)存量≤3天用量，儲(chǔ)罐應(yīng)選用玻璃鋼罐并對(duì)其采取遮陽(yáng)措施。有機(jī)醛膠聯(lián)劑在高溫條件下容易老化[2]，導(dǎo)致其水溶性變差，因此在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，要避免環(huán)境溫度過高或者在陽(yáng)光下曝曬，特別是在夏季高溫環(huán)境，交聯(lián)劑母液儲(chǔ)存量不宜過多。應(yīng)根據(jù)有機(jī)酚醛交聯(lián)劑本身的特性制定膠聯(lián)劑在現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存的上述技術(shù)參數(shù)。

（4）膠聯(lián)聚合物驅(qū)油體系在地面的混合順序。聚合物母液與污水先混合后再與交聯(lián)劑混合，這是應(yīng)關(guān)注的關(guān)鍵問題之一，也是河南油田該配套工藝技術(shù)的要點(diǎn)之一。這樣可避免交聯(lián)劑與污水先混合后再與聚合物母液混合而造成地面管線的堵塞。圖1是膠聯(lián)聚合物驅(qū)注入工藝混合順序示意圖。

圖1 膠聯(lián)聚合物驅(qū)油體系在地面的混合順序

3 結(jié)語(yǔ)

（1）注聚泵的選擇既要考慮滿足壓力變化，又要考慮在注入過程中注入?yún)?shù)，尤其是注入濃度、配注等變化時(shí)的需求。隨著注入動(dòng)態(tài)的變化，可能需要對(duì)注入?yún)?shù)進(jìn)行調(diào)整，因此注聚泵的排量選擇時(shí)必須要有一定的余地。河南油田采油一廠某注聚泵的額定排量為配注的1.25倍。

（2）通過改變交聯(lián)劑的入口，不再經(jīng)過靜混器，利用交聯(lián)劑水溶性，使其在注聚站至井口的管線中與聚合物溶液充分混合，較好地解決了高溫抗鹽交聯(lián)聚合物體系在地面的堵塞問題?，F(xiàn)場(chǎng)井口取樣化驗(yàn)表明：交聯(lián)劑濃度誤差控制在±2.5%以內(nèi)，聚合物濃度誤差控制在±3%以內(nèi)，成膠率為97%。

（3）有機(jī)醛膠聯(lián)劑由于其中含有甲醛，具有較強(qiáng)的刺激氣味，對(duì)人體皮膚有一定的腐蝕性，應(yīng)防止膠聯(lián)劑泵出現(xiàn)漏失。建議選用無(wú)漏失的高壓隔膜計(jì)量泵。

[1]唐金星，唐養(yǎng)吾．用于提高石油采收率的化學(xué)凝膠體系[J]．世界石油工業(yè)，1996，3（4）：44-49.

[2]孔柏嶺，韓杰．聚丙烯酰胺的分子結(jié)構(gòu)對(duì)微凝膠體系性能的影響[J]．石油勘探與開發(fā)，2001，28（5）：71－74.

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.008