低渗透油田油井低能耗集油技术

2013-05-04冷冬梅刘琴刘学大庆油田工程有限公司

石油石化节能 2013年1期

冷冬梅　刘琴　刘学（大庆油田工程有限公司）

低渗透油田油井低能耗集油技术

冷冬梅刘琴刘学（大庆油田工程有限公司）

摘要：随着大庆外围油田进入高含水后期开发，采出液含水逐渐升高，采出液的流动性向有利于集输方面发展。因此，为达到节能降耗的目的，选取计量间进行降低掺水温度和集油温度等现场试验，研究不同掺水量、掺水温度、回油进站温度集油环回压之间的变化规律，确定出适合于大庆外围低产低渗透油田的掺水集油参数，并对现场节气效果进行分析，节约天然气30%以上。

关键词：外围油田掺水量掺水温度集油温度井口回压

目前，常用的外围低渗透油田集输及处理工艺技术有环状掺水集油工艺、电加热集油工艺、双管掺活性水集油工艺、提捞采油工艺等。但是在环状掺水集油工艺、双管掺活性水集油工艺中均为掺热保温集油，热保温系统庞大，燃料消耗大，造成集油能耗高，吨油耗气量上升，这将直接导致外围油田生产运行成本过大。

随着大庆外围油田进入高含水后期开发，原油集输热力系统自耗天然气呈上升趋势[1]。与此同时，采出液含水逐渐升高，采出液的流动性向有利于集输方面发展。这将为降低油井集油温度，优化生产运行参数创造有利条件。因此，需开展相关的现场试验，确定适合大庆外围低产低渗透油田的掺水集油参数。

1　试验区概况

为了给出大庆外围低渗透油田环状掺水集油流程的最佳工艺参数，达到节能降耗的目的，选择了具有代表性的某厂某计量间，该原油集输系统采用三级布站流程，计量间是典型的环状掺水流程。在此计量间开展了降低集油温度的试验。

该采油厂现有生产油井 1900 口，综合含水42.5% ，平均单井产油 1.93t/d，按照平均单井 1.2 m3/h 的掺水量，集油系统内的含水为 90%。选取的计量间共有4个环位，管辖11口油井。由于油井出油温度低（约15 ℃），凝固点高（约 37 ℃），该系统掺水温度在 75 ℃ 左右，平均单井掺水量 1.2～1.3m3/h，单环进集油阀组间平均温度 47 ℃，进转油站平均温度 45 ℃，吨油耗气达到 53.2m3。

2　室内试验

2.1原油一般物性参数

试验区块的原油一般物性参数见表1。可以看出，此区块原油凝点、蜡含量和胶质含量都比较高。

表1　原油一般物性参数表

2.2含水原油乳状液流变性研究

根据检测不同温度、不同剪速、不同含水情况下，乳状液表观黏度变化情况，对该区块的含水原油流变特性进行了室内研究。得出原油表观黏度随含水率变化关系、原油乳状液表观黏度随集油温度变化关系，为下一步的优化运行提供理论依据。

1）研究原油乳状液表观黏度随含水率变化关系，根据原油乳状液表观黏度随含水率变化关系，确定合理的掺水量。

图1是温度为40℃时，不同剪切速率情况下乳状液表观黏度与含水率变化关系曲线。在各种剪切速率下，含水达到90%以上时，黏度对含水率不敏感。因此，在相同温度下，集油系统内的含水至少可以降到 90%，对集输压力或输送状态不会产生大的影响。

图1　40 ℃乳状液表观粘度与含水率关系曲线

2）研究原油乳状液表观粘度随集油温度变化关系，根据原油表观粘度随集油温度变化关系，确定合理的集油温度和掺水温度。

图2是含水 85%时，不同剪切速率情况下原油乳状液表观黏度与温度变化关系曲线。从含水85%的乳状液黏温曲线可见，反常点为40℃左右。高于40℃时，黏度不受剪切速率影响，而且对温度不敏感。因此，集输温度在40℃时较为理想。目前集油管线的集输温度约 44～47 ℃，可见，至少还有4～7℃的优化空间。因此，可以通过降低掺水温度，来降低集油温度。

图2　含水85%乳状液表观粘度随温度曲线

通过以上分析可知，集输系统存在优化运行的潜力。但是，以上对掺水量和集输温度的分析属于单因素分析，而系统运行是多因素相互影响的一个过程，因此分析结果只具有指导性。室内试验结果还要通过现场试验来验证。

2.3管壁结蜡量与含水率关系

室内试验表明，在同一温度、流速、管壁温差条件下，随着原油含水的增加，管壁结蜡量逐渐减少。当原油含水率超过转相点后，结蜡量显著降低。当含水率达到 80%以后，管壁上只有少量结蜡。

室内试验表明，含水原油转相后，黏度大幅降低，流动性能变好，有利于低温集输。当剪切速率和温度一定时、含水率低于60%时，原油黏度随着含水率的升高而缓慢增大，当含水率接近60%，其黏度急剧上升，含水率达到 60%～65%时，黏度达到最大值，此后，随着含水率的进一步升高，粘度急剧下降，当含水率达到 85%以上时，含水原油黏度变得较低，其输送的水力条件较好，这就为实现不加热集输创造了有利条件。

图3　原油含水与管壁结蜡量关系曲线

大庆外围油田在目前掺水集油的情况下，管道综合含水已经在 90%以上，这为降低油井集油温度创造了有利条件。

3　现场试验

在计量间的4个环位上开展了不同掺水量和掺水温度的试验。在掺水温度分别为 60 ℃、55 ℃和50℃的条件下，找出各环集油参数变化规律。试验选取冬季最冷季节进行，历时2个月。

3.1掺水温度为60℃、保持掺水量不变情况下集油试验

掺水温度为 60 ℃情况下，2＃集油环集油参数及掺水参数等的变化趋势见图4。

图4　2#集油环　集油参数　及掺水参　数变化曲　线

从图4 可以看出，掺水温度由 75 ℃降为 60 ℃后，在掺水量不变的情况下，单环进站温度（回油温度）由试验前的 47 ℃降为 40～41 ℃，回油温度降低了 6～8 ℃，掺水温度比原来降低 15 ℃，单环进站压力、集油环回压等生产参数与原来相比无明显变化，集油环生产运行平稳，可以保持正常生产。

3.2掺水温度为55℃、掺水量增加10%情况下集油试验

掺水温度为 55 ℃、掺水量增加10%情况下，2＃集油环集油参数及掺水参数等的变化趋势见图5。

试验表明，在掺水温度控制在55℃，使掺水量增加 10%左右，集油环回油温度可以保持在40℃左右，生产同样运行平稳，连续运行未发现堵环现象。

经现场跟踪试验，油耗气由 53.2m3/t降到36.18m3/t，节约天然气 32%，在此条件下生产上是可行的。

3.3掺水温度控制在50℃、48℃时集油试验

掺水温度控制在 50 ℃、48 ℃的条件下，随着掺水温度的降低，在掺水量不变的情况下，集油温度也随之降低，从而导致管道中含水油的表观黏度增大，出现黏结管壁现象。随着时间增加，管壁粘油越来越多，以至最后出现堵环现象。试验表明，在保持掺水量不变的情况下，在掺水温度低于50℃时，经常发生堵环现象，加大生产管理的难度，无法保证正常生产。