新疆油田復(fù)合驅(qū)地面配注技術(shù)

中油（新疆）石油工程有限公司設(shè)計(jì)分公司

新疆油田公司從“九五”開(kāi)始加大了復(fù)合驅(qū)提高采收率的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究力度，先后開(kāi)展了聚合物驅(qū)、弱堿三元復(fù)合驅(qū)等多種提高采收率技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)三次采油研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合驅(qū)技術(shù)在很大程度上延緩了各大油田產(chǎn)量遞減的速度，已成為老油田產(chǎn)量接替的主要措施，在油藏含水95%～98%時(shí)進(jìn)行復(fù)合驅(qū)，可提高采收率幅度18.2%～16.7%。為了確保復(fù)合驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及工業(yè)化的順利實(shí)施，地面工藝技術(shù)的研究與驅(qū)油試驗(yàn)同步開(kāi)展，并隨著驅(qū)油技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，形成了適合新疆油田礫巖油藏復(fù)合驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和工業(yè)化推廣應(yīng)用的地面特色配注技術(shù)[1-3]。

1 礫巖油藏地面配注技術(shù)難點(diǎn)

復(fù)合驅(qū)配注系統(tǒng)的關(guān)鍵在于降低黏度損失，地面系統(tǒng)配注工藝聚合物黏損的主要環(huán)節(jié)在注聚泵、靜態(tài)混合器以及管道上，經(jīng)調(diào)研國(guó)內(nèi)油田黏損一般在15%～20%[4]，找出低黏損工藝對(duì)于配注系統(tǒng)至關(guān)重要。新疆油田復(fù)合驅(qū)屬于礫巖油藏，礫巖油藏與砂巖油藏性質(zhì)相差較大，對(duì)地面的配注要求更高，礫巖油藏非均質(zhì)性極大，要求個(gè)性化配注。由于單井注入量、注入濃度、注入壓力均不一致，導(dǎo)致地面配注系統(tǒng)存在以下難題：①注入體系調(diào)控難度大，注入井壓差、系統(tǒng)黏度損失大，要求進(jìn)行個(gè)性化配注；②弱堿三元配注系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，堿路調(diào)配濃度誤差大、結(jié)垢嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)高壓端流量計(jì)閥芯卡死、電動(dòng)機(jī)燒壞、傳動(dòng)桿斷等現(xiàn)象。

2 配注系統(tǒng)工藝技術(shù)

目前配注系統(tǒng)已形成了雙向錯(cuò)流、輻射回流、多元可調(diào)配注工藝技術(shù)。包括雙向錯(cuò)流、輻射回流配液用水處理技術(shù)、單泵多井分壓調(diào)節(jié)聚驅(qū)配注技術(shù)、單泵單井兩級(jí)濃度調(diào)配弱堿三元配注技術(shù)等，滿足了新疆礫巖油田復(fù)合驅(qū)個(gè)性化配注需要。

2.1 雙向錯(cuò)流、輻射回流配液用水處理技術(shù)

針對(duì)礫巖油藏復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)水質(zhì)指標(biāo)高的特點(diǎn)，分析影響復(fù)合驅(qū)注入液性能的基本物質(zhì)是Fe2+、S2-，二價(jià)離子濃度過(guò)高對(duì)建立溶液低界面張力不利。采用雙向錯(cuò)流、輻射回流原理研發(fā)嵌套式曝氣裝置進(jìn)行曝氣。新型曝氣塔包括下部對(duì)流接觸反應(yīng)區(qū)、中部氣體聚集區(qū)、上部環(huán)流反應(yīng)區(qū)三個(gè)部分，將環(huán)流氧化區(qū)與曝氣氧化區(qū)連接在一起，使污水與空氣接觸更加充分[5]，如圖1所示。

圖1 常規(guī)曝氣塔與嵌套式曝氣塔結(jié)構(gòu)對(duì)比Fig.1 Structure comparison of nested aeration tower and traditional aeration tower

2.2 單泵多井分壓調(diào)節(jié)聚驅(qū)配注技術(shù)

聚驅(qū)配注均采用母液集中配制、分散注入方式。為了保證礫巖油藏非均質(zhì)注入，減少因壓差而造成的黏度損失，配注工藝將注入系統(tǒng)分為若干個(gè)壓力等級(jí)。運(yùn)行過(guò)程中將壓差小于一定值的注入井調(diào)整到一個(gè)壓力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)各單井分壓注入，采用錐形低剪切電動(dòng)流量調(diào)節(jié)器、高壓水流量調(diào)節(jié)器及自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)各單井的注入量、目的液中聚合物（P）濃度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，如圖2所示。

圖2 單泵多井分壓調(diào)節(jié)注入工藝Fig.2 Partial pressure regulation injection technology of single pump and multi wells

2.3 單泵單井兩級(jí)濃度調(diào)配弱堿三元配注技術(shù)

為了保證礫巖油藏三元復(fù)合驅(qū)非均質(zhì)注入要求，結(jié)合藥劑的三次復(fù)配以及熟化的需要，該工藝結(jié)合藥劑的二次復(fù)配以及熟化，根據(jù)注入目的液中表面活性劑（S）的濃度將表面活性劑與聚合物、表面活性劑與堿（A）混合形成兩種二元液。表面活性劑/聚合物二元液（SP）與表面活性劑稀釋液根據(jù)聚合物注入濃度、注入量要求實(shí)現(xiàn)一級(jí)在線低壓調(diào)節(jié)，與另外一種表面活性劑/堿二元液（AS）根據(jù)堿注入濃度、注入量要求實(shí)現(xiàn)二級(jí)在線高壓調(diào)節(jié)。采用單泵對(duì)單井注入，調(diào)節(jié)注入壓力，減少因壓差而造成的黏度損失，同時(shí)表面活性劑與堿混合采用目的液法，將結(jié)垢反應(yīng)放于調(diào)配罐內(nèi)減少了調(diào)配罐后端堿與表面活性劑混合液失鈣率，減少了常規(guī)流程中堿、表面活性劑及水復(fù)配成高壓二元液時(shí)混合溶液失鈣率高的問(wèn)題[6]，很好地保護(hù)了高壓端調(diào)控儀器，避免了高壓流量計(jì)閥芯卡死、電動(dòng)機(jī)燒壞、傳動(dòng)桿斷等問(wèn)題[7]，保證了高壓注入泵及配套系統(tǒng)正常生產(chǎn)，減少了結(jié)垢點(diǎn)，清垢周期延長(zhǎng)至3～6個(gè)月。從配注精度來(lái)看，減少高壓端調(diào)控儀器結(jié)垢可提高配注精度，目的液達(dá)標(biāo)率高達(dá)94%以上。該工藝實(shí)現(xiàn)單井注入量、聚合物濃度、堿濃度的可調(diào)，同時(shí)保證在聚合物、堿濃度調(diào)整過(guò)程中表面活性劑濃度恒定，如圖3所示。

圖3 單泵單井兩級(jí)濃度調(diào)配注入工藝Fig.3 Two stage concentration allocation and injection technology of single pump and single well

3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）應(yīng)用多壓力系統(tǒng)分配調(diào)節(jié)技術(shù)降低壓力引起的聚合物黏度損失。分壓調(diào)控復(fù)配裝置將壓差小于2.5 MPa的注入井調(diào)整到一個(gè)壓力系統(tǒng)中，減少因壓力不同截流造成的黏度損失，同時(shí)采用錐形低剪切電動(dòng)流量調(diào)節(jié)器、高壓水流量調(diào)節(jié)裝置及流量專(zhuān)家控制系統(tǒng)，在一泵多井式聚合物溶液的流量調(diào)節(jié)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、快速、高精度的調(diào)節(jié)。

（2）應(yīng)用兩級(jí)濃度調(diào)配技術(shù)實(shí)現(xiàn)堿/聚合物濃度個(gè)性化調(diào)節(jié)。SP 二元液與表面活性劑在低壓端進(jìn)行調(diào)配，利用表面活性劑流量調(diào)節(jié)聚合物濃度，實(shí)現(xiàn)了聚合物濃度可調(diào)；AS 二元液、SP 二元液均設(shè)置流量調(diào)節(jié)器，按比例鎖調(diào)節(jié)，確保堿的濃度實(shí)現(xiàn)可調(diào)性按需注入；AP 二元液增壓泵出口壓力與其變頻器連鎖，確保AS 二元液?jiǎn)温妨髁空{(diào)節(jié)過(guò)程不影響旁路正常生產(chǎn)，具有多種藥劑濃度可調(diào)、目的液達(dá)標(biāo)率高、清垢周期長(zhǎng)、黏度損失小、調(diào)配精度高等優(yōu)點(diǎn)。

4 應(yīng)用結(jié)果

4.1 雙向錯(cuò)流、輻射回流配液用水處理技術(shù)

復(fù)合驅(qū)曝氣塔污水停留時(shí)間為180 min，常用曝氣量為7.5 m3/min。污水曝氧試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)注入站曝氧塔曝氧處理，出水Fe2+、S2-均檢不出，見(jiàn)表1。

表1 曝氣前后水中Fe2+、S2-含量檢測(cè)結(jié)果對(duì)比Tab.1 Comparison of detection results of Fe2+and S2-before and after aeration

4.2 多元可調(diào)配注技術(shù)

聚驅(qū)配注技術(shù)利用分壓調(diào)控保黏原理，減少因壓差而造成的黏度損失，采用標(biāo)量法計(jì)算[8]，全流程黏損率平均11.5%，見(jiàn)表2。三元配注技術(shù)利用目的液法和點(diǎn)滴法組合調(diào)節(jié)黏度、變頻調(diào)壓調(diào)量分壓配注工藝，實(shí)現(xiàn)了礫巖油藏強(qiáng)非均質(zhì)性條件下的個(gè)性化注入要求，采用標(biāo)量法計(jì)算，全流程黏損率平均9.59%，見(jiàn)表3。

表2 單泵多井濃度、黏度檢測(cè)數(shù)據(jù)Tab.2 Concentration and viscosity test data of single pump and multi well

表3 單泵單井濃度、黏度檢測(cè)數(shù)據(jù)Tab.3 Concentration and viscosity test data of single pump and single well

此外，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，三元配注技術(shù)較好地解決了結(jié)垢帶來(lái)的問(wèn)題。從防垢來(lái)看，結(jié)垢點(diǎn)主要為調(diào)配罐（A/S 儲(chǔ)罐），其次為靜態(tài)混合器及配套管道、閥門(mén)，很好地保護(hù)了高壓注入泵及配套自控裝置，減少了結(jié)垢點(diǎn)，清垢周期延長(zhǎng)至3～6個(gè)月。從配注精度來(lái)看，由于減少了高壓注入泵結(jié)垢，避免了高壓流量計(jì)閥芯卡死、電動(dòng)機(jī)燒壞、傳動(dòng)桿斷等問(wèn)題，提高了配注精度，目的液達(dá)標(biāo)率高達(dá)94%以上。

5 結(jié)論

（1）雙向錯(cuò)流、輻射回流、多元可調(diào)配注工藝技術(shù)解決了注入體系調(diào)控難度大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了礫巖油藏強(qiáng)非均質(zhì)性條件下的個(gè)性化注入要求。

（2）采用雙向錯(cuò)流、輻射回流原理研發(fā)的嵌套式曝氣塔去除污水中Fe2+、S2-的效果明顯好于常規(guī)曝氣塔，保證了污水配劑用水Fe2+、S2-指標(biāo)。

（3）單泵多井分壓調(diào)節(jié)聚驅(qū)配注技術(shù)可以有效減少因壓力不同截流造成的黏度損失，全流程黏度損失小于12%。

（4）單泵單井兩級(jí)濃度調(diào)配弱堿三元配注技術(shù)利用目的液法和點(diǎn)滴法組合調(diào)節(jié)濃度、變頻調(diào)壓調(diào)量分壓，提高了配注精度，減少了黏度損失，較好地解決了堿液復(fù)配結(jié)垢帶來(lái)的問(wèn)題，全流程黏度損失小于10%，清垢周期延長(zhǎng)至3～6個(gè)月。