雙層保溫注水海管在墾利10-4油田的應(yīng)用研究

常 偉，四建鑫（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

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雙層保溫注水海管在墾利10-4油田的應(yīng)用研究

常 偉，四建鑫
（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

摘 要：墾利10-4油田原油的物性具有含蠟高、析蠟點(diǎn)高、凝固點(diǎn)高的特點(diǎn)，在水驅(qū)開發(fā)中，若采用常規(guī)單層注水海管輸送注水，注水溫度偏低，低溫水注入地層會(huì)形成冷水帶，不僅使原油由牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榉桥ｎD流體，改變?cè)偷臐B流規(guī)律，而且析出的固體蠟質(zhì)也會(huì)造成油氣層污染，影響注水開發(fā)效果。為了解決注水溫度低的問題，提高采收率，墾利10-4油田注水海管采用雙層保溫設(shè)計(jì)，經(jīng)熱力計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，注水溫度能達(dá)到采油工藝要求。

關(guān)鍵詞：析蠟點(diǎn)；注水溫度；雙層保溫海管；墾利10-4油田

墾利10-4油田利用渤南作業(yè)公司區(qū)域一體化的優(yōu)勢(shì)依托墾利10-1油田開發(fā)，墾利10-4油田井產(chǎn)物流經(jīng)加熱后通過12”、12.6km混輸海管輸送至墾利10-1油田進(jìn)行處理，墾利10-4油田所需注水經(jīng)10”、12.6km海管由墾利10-1油田提供。墾利10-4油田原油凝固點(diǎn)36℃，析蠟點(diǎn)57℃，含蠟量27.68%-29.65%，屬于三高油藏，原油物性如表1所示。

表1 墾利10-4油田原油物性

1 墾利10-4油田注水溫度分析

1.1 水驅(qū)過程中原油的流變特性

墾利10-4油田原油含蠟量高、凝固點(diǎn)高、析蠟點(diǎn)高，當(dāng)原油溫度在析蠟點(diǎn)以上（57℃）時(shí)，蠟呈液態(tài)溶解在原油中；當(dāng)溫度介于析蠟點(diǎn)和凝固點(diǎn)之間時(shí)，原油中的蠟部分為液態(tài)，部分為固態(tài)；低于凝固點(diǎn)時(shí)，原油中的蠟失去流動(dòng)性。在水驅(qū)開發(fā)過程中，若溫度過低會(huì)在近井地帶形成一定范圍的低溫區(qū)，且隨著注水量的增加該低溫區(qū)會(huì)不斷擴(kuò)大，該區(qū)域內(nèi)原油析蠟，使原油轉(zhuǎn)化為非牛頓流體［1-2］，改變滲流規(guī)律，而且析出的蠟也會(huì)影響油層的孔隙度和滲透率，造成油氣層污染［3-4］，并使注水井近井地帶表皮系數(shù)增大、注水啟動(dòng)壓力升高，導(dǎo)致注水井吸水指數(shù)下降，影響注水開發(fā)的效果及最終采收率。

1.2 注水溫度優(yōu)選

前人研究表明［5］，注水溫度對(duì)凝固點(diǎn)高、析蠟點(diǎn)高的油藏影響較大，注水溫度低于凝固點(diǎn)、析蠟點(diǎn)時(shí)，油層的空隙、吼道會(huì)被堵塞，油氣層被污染，水驅(qū)油的效率下降。注水溫度高于凝固點(diǎn)、析蠟點(diǎn)，能夠提高水驅(qū)油的效率。因此高溫注水有利于提高采收率，但當(dāng)溫度高于析蠟溫度后，再提溫對(duì)提高采收率的作用不大［6］，且會(huì)造成油井管柱結(jié)垢、加熱費(fèi)用增加等問題，因此注水溫度不宜過高。通過對(duì)墾利10-4油田注水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究，利用經(jīng)驗(yàn)公式（SI）法和穩(wěn)定指數(shù)（SAI）法進(jìn)行結(jié)垢預(yù)測(cè)，墾利10-4油田注水溫度選取為50-60℃。

1.3 常規(guī)單層海管輸送溫降分析

墾利10-1油田注水泵出口壓力為18 300kPaG，操作溫度為60℃，若注水海管采用常規(guī)單層管設(shè)計(jì)，總傳熱系數(shù)取14W/ （m2·℃），注水海管溫降計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 常規(guī)注水海管熱力計(jì)算表

經(jīng)研究，當(dāng)9.5℃的注入水以400m3/d 排量注入地層，到達(dá)井底的溫度為21℃，1個(gè)月后近井地帶0.5m處的溫度為46℃，近井地帶7m處的溫度為62.5℃，近井地帶14m處的溫度為78.4℃，近井地帶21m處升至地層靜溫；1年后井底溫度為45.8℃，近井地帶7m處溫度為46.3℃，近井地帶14m處溫度為48.7℃，近井地帶49m處升至地層靜溫。通過上述數(shù)據(jù)可以看出，若長(zhǎng)期（1a以上）采用單層注水海管提供注水，墾利10-4油田油井的析蠟區(qū)域和降溫區(qū)域明顯增大［6］，析蠟區(qū)域和降溫區(qū)域內(nèi)原油會(huì)發(fā)生析蠟或凝固現(xiàn)象，造成滲透率下降及注水效果下降，影響最終采收率，因此常規(guī)單層海管不滿足墾利10-4油田采油工藝的要求。

2 雙層保溫注水海管工藝研究

2.1 雙層保溫注水海管熱力計(jì)算

常規(guī)單層海管無法滿足墾利10-4油田注水溫度要求，為

提高注水溫度，墾利10-4油田擬采用雙層保溫注水海管方案。保溫層采用聚氨酯泡沫材料，厚度為45mm，管線的總傳熱系數(shù)按0.95 W/（m2℃）考慮。根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)管線輸送工藝進(jìn)行水力和熱力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 雙層注水海管熱力計(jì)算表

通過熱力計(jì)算可以看出，采用雙層保溫注水海管進(jìn)行注水輸送，可以使注水井井口溫度保持在52-58℃，滿足墾利10-4油田采油工藝的要求。

2.2 運(yùn)行效果分析

在墾利10-4油田投入試生產(chǎn)后，現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)雙層保溫注水海管的效果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 墾利10-4油田雙層保溫注水海管溫降試驗(yàn)表

經(jīng)過9d的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，墾利10-4雙層保溫注水海管在流量1 556m3/d時(shí)，進(jìn)口溫度62℃，出口溫度53.4℃，海管實(shí)際的溫降值優(yōu)于設(shè)計(jì)工況。墾利10-4油田雙層保溫注水海管能滿足現(xiàn)場(chǎng)采油工藝的使用要求。

3 結(jié)論

1）對(duì)高凝油藏實(shí)施注水開發(fā)時(shí)，要合理控制注水溫度，減小地層的析蠟區(qū)域和溫降區(qū)域，防止原油析蠟、凝固堵塞吼道和孔隙，影響巖層滲透率，降低油田采收率；

2）墾利10-4油田雙層保溫注水海管可以在12.6km長(zhǎng)度內(nèi)將溫降控制在2℃到8℃以內(nèi)，滿足墾利10-4油田采油工藝的要求；

3）對(duì)比增加加熱器等其他工藝措施，采用雙層保溫注水海管經(jīng)濟(jì)成本最低，且可以在墾利10-4周邊區(qū)域新油田依托其開發(fā)時(shí)升級(jí)成混輸海管使用，提高了雙層保溫注水海管使用的靈活性。

參考文獻(xiàn)

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Application of Double Insulation Tube in Sea Water Kenli 10-4 Oilfield

Chang Wei，Si Jian-xin

Abstract：The physical properties of Kenli 10-4 with a waxy crude oil，high wax precipitation point，high freezing point features in waterflood development，the use of a conventional single-layer water piped sea water，low water temperature，low-temperature water cold water injected into the formation will form a band，not only by the crude oil into a non-Newtonian fluid Newtonian fluid，change oil seepage law，and the precipitated solid waxy layer of oil and gas can also cause pollution affecting water flooding.In order to solve the problem of low water temperature，enhanced oil recovery，sea Kenli 10-4 oil field water injection pipe with double insulation design，the thermodynamic calculation and field-proven，water temperature can reach oil production process requirements.

Key words：wax precipitation point；sea water temperature；double insulation tube；Kenli 10-4 Oilfield

中圖分類號(hào)：TE973

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003–6490（2016）02–0014–02

收稿日期：2016–02–10

作者簡(jiǎn)介：常偉（1980—），男，四川中江人，工程師，主要從事海上生產(chǎn)管理、海上石油開采管理工作。