西區(qū)油田常溫集輸過(guò)程清管周期研究

田東恩

(延長(zhǎng)油田西區(qū)采油廠，陜西延安 717500)

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西區(qū)油田常溫集輸過(guò)程清管周期研究

田東恩

(延長(zhǎng)油田西區(qū)采油廠，陜西延安 717500)

根據(jù)西區(qū)油田常溫集輸過(guò)程的黏壁規(guī)律，給出了通球周期計(jì)算公式，并且據(jù)此開發(fā)了通球周期計(jì)算軟件。重點(diǎn)計(jì)算并分析了不同含水率、流體溫度對(duì)通球周期的影響，得到溫度對(duì)周期影響占據(jù)主導(dǎo)因素，并進(jìn)一步分析了環(huán)境溫度對(duì)管道通球周期的影響規(guī)律。研究所得結(jié)論對(duì)于西區(qū)油田常溫集輸過(guò)程清管周期的確定和清管工作的實(shí)施具有重要指導(dǎo)意義。

常溫集輸； 軟件開發(fā)； 含水率； 環(huán)境溫度； 通球周期

目前，西區(qū)油田處于延長(zhǎng)油礦開采的后期，需要采用注水方式來(lái)維持穩(wěn)產(chǎn)運(yùn)行。為了降低生產(chǎn)成本，采用常溫集輸工藝。這常使得油井產(chǎn)液在管道內(nèi)的流動(dòng)溫度降低至凝點(diǎn)以下，原油流動(dòng)性變差，且在剪切應(yīng)力下會(huì)發(fā)生乳化和絮凝，使得一部分油水乳狀液黏在管線內(nèi)壁上[1-2]，導(dǎo)致管道內(nèi)徑變小[3-4]，井口回壓增大。此時(shí)需要對(duì)井口回壓過(guò)大的集輸管道進(jìn)行清管作業(yè)，以減小能量損失和保證管道運(yùn)行安全[5-6]。

當(dāng)前的清管周期研究主要集中在長(zhǎng)輸原油管道上，文獻(xiàn)[7-10]研究認(rèn)為，管道內(nèi)結(jié)蠟厚度和運(yùn)營(yíng)成本是影響清管周期的主要因素，確定清管周期需要以最小運(yùn)行費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)對(duì)其進(jìn)行求解。針對(duì)常溫集輸管道的清管周期研究較少的情況，結(jié)合西區(qū)油田高含水期的黏壁規(guī)律，編制了常溫集輸管道通球周期軟件，分析了不同含水期集輸管道的通球周期規(guī)律，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的清管工作具有指導(dǎo)意義。

1 通球周期計(jì)算式

=lnk+alnx形式。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)道裝置的測(cè)試數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序回歸得到的高含水期氣相折算系數(shù)為：

(1)

式中： Δpl為整個(gè)管道內(nèi)只有液相時(shí)的流動(dòng)壓降，Pa；Δpg為整個(gè)管道內(nèi)只有氣相時(shí)的流動(dòng)壓降，Pa；Gl為液相質(zhì)量流量，kg/s；A為管道截面積，m2。

此外，根據(jù)管道各段的總傳熱系數(shù)K，由蘇霍夫溫降公式計(jì)算得到沿線油溫ty，進(jìn)而反算出管道內(nèi)壁溫度tb，對(duì)于第i段管道有：

(2)

式中：tbi為第i段管道管內(nèi)壁溫度，℃；tyi為第i段管道內(nèi)流體溫度，℃；Ki為第i段管道傳熱系數(shù)，W/(m·℃)；D為管道外徑，m；t0為管道周圍土壤溫度，℃；α1為油流與管內(nèi)壁放熱系數(shù)，W/(m2·℃)；di為第i段管道內(nèi)徑(為管道內(nèi)徑減去凝油層厚度)，mm。

在集輸過(guò)程中，隨著油溫的降低，凝油黏在管道內(nèi)壁上，使管道內(nèi)徑減小，結(jié)合已有的西區(qū)油田高含水期原油黏壁速率關(guān)系式，得到管徑隨時(shí)間的變化關(guān)系為：

(3)

式中：d為黏壁后的管徑，mm；dc為黏壁前的管徑，mm；τw為未黏壁時(shí)的剪切應(yīng)力，Pa；φ為綜合含水率，范圍為80%～100%，無(wú)量綱；τ為管壁處的剪切應(yīng)力，Pa；Δt為原油凝點(diǎn)與壁溫溫差，℃；Ttq為井口回壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)的通球周期，h。

2 通球周期計(jì)算軟件開發(fā)

根據(jù)通球周期計(jì)算公式，利用計(jì)算機(jī)VB語(yǔ)言編制了計(jì)算軟件，軟件界面和參數(shù)輸入界面如圖1所示。

圖1 通球周期計(jì)算軟件界面

Fig.1 The interface of pigging period calculating software

通球周期計(jì)算軟件界面如圖1(a)所示，點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕進(jìn)入?yún)?shù)輸入界面，如圖1(b)所示。主要包括基礎(chǔ)參數(shù)輸入和水力熱力計(jì)算兩部分，根據(jù)管道運(yùn)行情況輸入相應(yīng)參數(shù)后，點(diǎn)擊“進(jìn)行計(jì)算”按鈕即可得到通球周期。

3 各個(gè)管道通球周期計(jì)算結(jié)果

通過(guò)對(duì)西區(qū)油田各個(gè)井組在不同含水率、加熱與常溫輸送時(shí)的通球時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，得到主要井組的通球時(shí)間如表1所示。

由表1可知，通球周期的主要影響因素是含水率和溫度。對(duì)于不加熱井組，通球周期隨著含水率上升而增大。這主要是因?yàn)楹实纳仙龑?dǎo)致流體對(duì)黏在管壁上的油水乳狀液液滴的剪切剝離作用增強(qiáng)，帶走一部分黏在管壁上的凝油，減緩了黏壁速率。對(duì)于加熱井組，通球周期增加明顯，例如，寨94井組在含水率為90%時(shí)常溫集輸，通球周期為39.02 h，但當(dāng)含水率減小為85%時(shí),若實(shí)施加熱輸送，通球周期為55.48 h，比含水率90%時(shí)通球周期大很多，這說(shuō)明溫度對(duì)通球周期影響很大，占據(jù)主導(dǎo)因素。

表1 集輸管道的通球周期

續(xù)表1

4 環(huán)境溫度對(duì)通球周期的影響

由于不同季節(jié)埋地管道的環(huán)境溫度是不同的，且管道通球周期受溫度影響較大，故分析環(huán)境溫度對(duì)通球周期的影響規(guī)律是必要的。取寨61和寨44井組進(jìn)行相應(yīng)分析，其中寨61集輸管線長(zhǎng)745 m，寨44集輸管線長(zhǎng)583 m，兩條管道內(nèi)徑均為50 mm。對(duì)不同含水率條件下通球周期隨環(huán)境溫度的變化情況進(jìn)行了計(jì)算，如圖2所示。

由圖2可知，在同一含水率條件下，通球周期隨著環(huán)境溫度的升高而增大，且含水率越高，相同溫度區(qū)間的通球周期增大更多。這主要是因?yàn)闇囟群秃实脑黾訕O大地減小了黏壁過(guò)程的發(fā)生。在同一環(huán)境溫度下，通球周期隨著含水率增加而增大。

圖2 寨61、寨44井組集輸管道通球周期與環(huán)境溫度關(guān)系

Fig.2 The relationship between pigging period and ambient temperature for Zhai 61 and Zhai 44 well group gathering and transportation pipelines

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)延長(zhǎng)油礦西區(qū)油田常溫集輸工藝條件下的通球周期進(jìn)行研究，開發(fā)出了計(jì)算常溫集輸管道通球周期的軟件界面，并得到以下主要結(jié)論：

(1) 通球周期主要受含水率和溫度影響，通球周期隨著含水率升高而增大，流體溫度升高也會(huì)使通球周期增大，且流體溫度占據(jù)主導(dǎo)因素。

(2) 在同一含水率條件下，通球周期隨著環(huán)境溫度的升高而增大，且含水率越高，相同溫度區(qū)間的通球周期增大更多；在同一環(huán)境溫度下，通球周期隨著含水率增加而增大。

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(編輯 王亞新)

Study on Pigging Period of Normal Temperature Gathering and Transportation Process in Xiqu Oilfield

Tian Dongen

(The Xiqu Oil Production of Yanchang Oilfield，Yan’an Shaanxi 717500, China)

Based on the wall sticking law in the normal temperature gathering and transportation process of Xiqu oilfield, the pigging period formula is obtained. And the pigging period computational software interface is developed based on the formula. The effects of water cut and fluid temperature on pigging period are calculated and analyzed. It is found that the effect of fluid temperature is the leading factor, and the effect of ambient temperature on the pigging period is analyzed further. The studying results will have important guiding significance on the determination of pigging period and the implement of pigging work for the normal temperature gathering and transportation process of Xiqu oilfield.

Normal temperature gathering and transportation process; Software development; Water cut; Ambient temperature; Pigging period

1006-396X(2015)01-0085-04

2014-07-04

2014-09-18

延長(zhǎng)油田科研資助(Ttgs2012ky-B-17)。

田東恩(1965-)，男，高級(jí)工程師，從事石油工程技術(shù)研究；E-mail:dongentian@sina.com。

TE832.2

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.01.017