(中国石油辽河油田公司 辽宁 盘锦 124010)

0 引 言

杜66块-杜48块位于曙光油田西南部，构造上位于辽河断陷西部凹陷西斜坡中段，南部与杜84块、杜68块相邻，东部为杜90块，开发目的层系为下第三系沙四段上部杜家台油层。含油面积8.4 km2，地质储量5 629×104t。为改善区块开发效果，提高采收率，在杜66块开展了火驱开发先导试验，并获得成功。

1 概 况

1.1 区块概况

杜66块为典型的薄互层稠油油藏,含油面积4.9 km2，地质储量3 940×104t,油藏埋深800～1 200 m，油层平均有效厚度42.1 m，平均渗透率781 mD，平均有效孔隙度25.5%，原油粘度300～2 000 MPa·s。纵向上划分为杜Ⅰ、杜Ⅱ、杜Ⅲ三个油层组，10个砂岩组，30个小层。含油井段130～170 m，油层层数多，平均单井30～40层。标定采收率为27.2%，可采储量1 512.49×104t。

1.2 注气井现状

曙光采油厂规划火驱[1，2]井组105个，目前注气井[3]91口，开井86口，日注气85×104Nm3，其中分注井12口，笼统注气井74口。13832火驱注气站和金宇注气站承载新增14井组、规模50井组、扩大14井组的注气任务，日注气65×104Nm3；尤尼斯[4，5]负责早期27井组注气任务，日注气20×104Nm3；目前注气量10 000 m3以上有12口。

1.3 存在问题

13832注气站自2014年4季度投产以来，所注井组注气井注气符合率呈不同程度的下降，由投产初期的93.5%降到2016年2季度的86.1%，注气符合率低造成注气井段温度差异大、油层纵向动用不均，严重影响火驱开发效果，因此提高注气井符合率迫在眉睫。

2 影响注气井符合率的因素分析

2.1 系统压力

曙1-38-32所管辖的注气井组共有注气井62口，开井57口，统计57口井的启动压力，其中启动压力小于3 MPa的有35口，3～5 MPa的有16口，大于6 MPa的有6口，见表1。随着注气压力升高，可注入井数就越多，符合率就越高。因此，压力是影响注气量、符合率的关键因素[6]。

表1 注气井启动压力与注入量统计表

而13832注气站从2014年9月投产，2015年平均日注37.8×104m3，平均日注气压力5.3 MPa；2016年平均日注31×104m3，平均日注气压力4.5 MPa，系统压力的下降严重影响了注气符合率，下面分析影响系统压力的因素。

2.1.1 螺杆压缩机排气温度过高，供气能力减弱

使用的螺杆式空压机[7]型号LS-25S，功率为262 kW，排气量为41 m3/min。该机设定最高排气温度110 ℃，该压缩机已投入使用2 a，经常在较高排气温度[8]状况下运行，平均排气温度100 ℃，尤其在夏季最为明显(6～9月份温度108 ℃以上)，超过此温度时便会自动停机，影响时率。同时为了避免温度对机组、设备的影响，工作人员通过频繁的倒运机器及减少输气量等方法降低排气温度，导致注空气量明显下降。

2.1.2 往复机进气压力下降，外输气量减少

往复式压缩机进气压力[9]从投产初期的0.8 MPa，降至目前的0.7 MPa。根据气体状态方程PV=nRT可知，进气压力越大，排量越大；进气压力越小，排量越小。一方面是由于螺杆压缩机供气不足；另一方面，管线内腐蚀严重，水锈等杂质堵塞进气端滤网，进气压力大幅下降，排气量降低。当压力低至0.7 MPa以下，会导致压缩机停机，影响注气时率。

2.2 注气井井口设备精度影响注气符合率

在现场使用的井口设备主要有流量计、调节阀。其中调节阀是注空气井井口主要调节设备，它的主要作用是调节空气流速、流量，满足单井注气需求。目前现场使用的调节阀类似于针型阀的工作原理，没有直观“量”的概念，在调节时容易出现偏差，且控气不平稳；调节跨度较大，很难实现精准调节，现场需要反复操作调整，工作量大，劳动强度高。 以曙1-40-039井为例，该井日配气量8 000 Nm3，瞬时量为333 Nm3/h。现场通过半个小时调整，瞬时量只能为298 Nm3/h或372 Nm3/h，达不到配注要求。另外，注气井注气过程中，由于空气的腐蚀和冲刷作用，会造成调节阀阀孔刺大和杂质堵塞，调节难度加大，注气量增大或降低，影响注气合格率。2015年全年共发现不正常调节阀13个，占总井数的23%。

流量计主要是用于对注气量的计量和压力的读取，它具有一定的量程范围，现场使用的流量计工况下量程范围2.5～30 m3/h，火驱初期注空气量较少，平均单井注气量在4 000 m3/d，完全可以满足。但随着火驱开发的逐渐扩大，注气量也逐渐增加，目前最高注气量为24 000 m3/d，超过原有流量计的量程范围，造成计量误差，影响注气符合率。目前超范围注气井有16口，占总井数的28%。

2.3 受季节性影响，空气管线冻堵

13832注气站注空气管网全长3 km，干线DN150管径6 in(1 in=25.4 mm)，支线DN50管径2in。其中裸露地表管线占左右，无任何保温措施。由于压缩空气相对湿度大，湿度75%左右，一到冬季，气温降低，出现大面积冻堵现象。冻堵的主要部位为空气干线、单井支线的阀门、弯头和三通处，以及单流阀、流量计等处。

轻度冻堵使管线堵塞不畅，注入气量减少，流量计结冰，无法计量。中度冻堵使注气困难，造成系统内压力异常升高，设备异常停机，符合率大幅下降。严重冻堵使设备、管线及阀门冻裂，可能造成空气大量泄漏，引起人身伤害、设备爆炸、环境污染等事故。

3 提高注气符合率的方法研究及应用

3.1 改善工艺流程，提高机组效率，平稳压力输出

3.1.1 加装强排机，降低螺杆机排气温度

高排气温度就是空压机因系统中出现的各种问题引起的升温故障。高环境温度是由厂房通风不好、螺杆机散热不好引起。所以解决高温问题的主要方向是改善螺杆机散热。高温不仅降低了输气系数，而且会导致停机。为了避免温度过高停机，通过频繁的倒运机器及减少输气量等方法降低排气温度，导致产气量减少，效率降低。环境温度越高，冷却器效率越低，当温度超过50 ℃，冷却效率已不足75%。

为此，针对10台螺杆机中高温情况最严重的8号机进行了散热风道改造，首先增加了风道的通径，通径由0.6 m增加至1.0 m，增加了原有风道的排气通量。其次对风道的直角弯改为圆角设计，以上两项改造减少了排气阻力。最后，在厂房外加装了功率为3 kW的强排机，排量70 m3/min，该强排机的作用是加速散热风道中的热空气向室外排放，提高排放量20%，见表2。8号螺杆机经过改造后，排气温度下降5～10 ℃，冷却效率提高了10%。8号螺杆机运行电流下降，但日产气量增加3 800 Nm3，运行效率提高了8.5%。

表2 改造前后措施对比表

3.1.2 往复机进气滤网改造，增大吸气压力

空气压缩机空气通道阻力的大小，直接影响气量的多少。一般来说，阻力越大气量越小，苇塘空气湿度大，并含有大量的粉尘、苇毛等漂浮物，容易堵塞空气过滤器。当过滤器前后压差超过0.1 MPa时，往复机进气压力大幅下降，低于0.65 MPa自动停机，为了保证压差就必须对空气过滤器进行吹扫或者更换，频繁的启停机影响设备的运行时率，因此对过滤器进行了改进。

经过实践，将过滤器锥度增加(由1∶4增加至1∶5)，过滤器接触面积增加1.5倍，这样不仅降低了空气流经过滤器的阻力，而且不容易造成堵塞。压差明显减小，过滤器吹扫、更换周期延长了3倍，提高了运行时率，停机时间平均每月减少43.2 h，增加注气量66.9×104m3。

3.1.3 提高干燥器脱水效果，降低腐蚀堵塞

钢铁生锈的相对湿度低于70%。通过利用气象色谱仪，对压缩空气组分化验，发现相对湿度达到了75%，干燥器脱水效果下降，压缩空气中水分过多，造成管线腐蚀。针对压缩空气水分大的问题，一是对干燥器的排水工艺进行了优化，提高了排水性能；二是对干燥剂氧化铝进行定期清洗、筛除较小颗粒后重新填装，脱水效果[10]有所改善，降低了管线、精密设备等腐蚀程度。

3.2 提高井口设备、仪表精确度，降低影响

3.2.1 合理优化计量仪表

对现有的流量计进行重新校验[11]，并按照量程范围进行归类，根据不同的注气量合理匹配相对应的流量计，同时根据配注量的调整及时动态调配，确保流量计真实反映注气井的注入量。2016年共动态调整流量计135井次。

3.2.2 自主研发并安装了精密调节阀

针对传统闸门、调节阀控气不平稳，需要反复调节，精准度低等情况。通过技术攻关和现场实践，自主研发了两种精密注气调控装置，并获得国家专利。该调节阀具有流通能力大、调节精准度高、操作稳定的特点，适用于大流量、高压降的注气井。在火驱注气井注气量调控方面实现平稳、高效，保证了火驱燃烧的需要[12,13]。在满足开发需求的同时，也减少了员工的劳动强度。2016年现场更换调节阀32个。

3.3 注空气管线冻堵处理措施

针对井口处管线、设备的冻堵情况，主要采用电加热+保温的措施。地面管线比较长，跨沟渠、苇塘，采用掺水伴热和电加热伴热工作量特别大，费用高。因此，地面管线解堵主要采用地面加注甲醇的方法。通过这几年的实践与摸索，形成了适合三区实际的管理办法。

首先是在甲醇加注时机上：管线堵塞一般情况下都不可能瞬时堵死，都是有预见性的。因此，正确判断堵塞征兆，提前采取措施，可以有效防止冻堵现象的发生。当井口干线压力波动在1～2 MPa之间，同时伴有流量波动现象，此时就必须要加入甲醇。当井口干线压力波动大于2 MPa，气井瞬时流量极不稳定，此时就必须要加大甲醇注入，同时提高瞬时流量。

其次是在甲醇加注方法上：原有防冻堵方案都是集中加入甲醇,加入气管线的时间都比较集中，但解决气管线冻堵效果并不理想而且甲醇用量比较大。针对这一现象我们实施了甲醇多点滴注技术。通过对管网系统梳理，摸索出注空气干线和支线易冻堵位置14个加甲醇点，添加一个特制的甲醇滴注气包。气包和流程的连接闸门处安装一定规格而且设计成不同数量的小孔挡板, 可以定量实施甲醇滴注。同时配套研发了甲醇快速充装装置国家专利，可以方便、灵活地控制加甲醇加入量和滴定速度。

最后制定应急处置措施：管线冻堵后，注气系统压力异常升高，为确保压力不高于6.5 MPa，要及时采取压缩机回流调控制和紧急放空的措施，杜绝高压导致的安全生产事故发生。

3.4 总体效果评价

通过以上措施实施后，13832注气站压力由4.1 MPa升高到6.3 MPa，并维持稳定。井口调控也由3次/d减至0.5次/d。通过对注空气系统优化，2016年3季度开始，符合率逐步上升，到2017年1季度符合率已达到93.1%。新增见效井12口，日产油量由见效前的16 t/d，上升到目前的23.8 t/d，平均日增油7.8 t，累计增油2 340 t。

4 结 论

1)通过分析认为系统压力、井口设备精度是影响注气符合率的主要因素。

2)通过对往复机、螺杆机、干燥器等设备配件的改造和优化，同时加强现场对注气系统的监控、管控、调控，可有效提高机组的运行效率，提高注气符合率。

3)随着火驱时间延长，影响注气符合率的因素将不断出现，提高管理人员的能力水平和相关经验的积累尤为重要。