海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)＊

劉 敏 鄒明華 吳華曉 鄒萬勤 趙伯興

(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務(wù)分公司)

海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)＊

劉 敏 鄒明華 吳華曉 鄒萬勤 趙伯興

(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務(wù)分公司)

受平臺空間、作業(yè)環(huán)境及吊裝能力等限制,海上平臺不適合建立專門的大型注聚工作站和擺放龐大的配注設(shè)備。為此,開發(fā)出了適合于海上油田聚合物驅(qū)的平臺配注工藝系統(tǒng),并研制了相應(yīng)的單井和井組的配注設(shè)備。渤海油田現(xiàn)場應(yīng)用表明,所開發(fā)的海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝系統(tǒng)由于采用了橇裝化設(shè)計和PLC自動控制系統(tǒng),既可以降低勞動強度和人為操作失誤產(chǎn)生的風(fēng)險,減少“魚眼”,降低過濾器堵塞頻率,又方便了吊裝和安裝,節(jié)省了平臺空間,為聚合物驅(qū)在海上油田的推廣與應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

海上油田 聚合物驅(qū) 平臺配注 工藝 橇裝化設(shè)計 PLC自動控制

海上油田由于受平臺空間、作業(yè)環(huán)境及吊裝能力等限制,不可能像陸地油田那樣建立專門的大型注聚工作站和擺放大型的配注設(shè)備,因此,陸地油田廣泛應(yīng)用的成熟的聚合物配注工藝技術(shù)與設(shè)備難以在海上平臺應(yīng)用和推廣。為實現(xiàn)海上油田的注聚,經(jīng)過幾年的研究和實踐,開發(fā)出了具有海上平臺特點的配注工藝技術(shù),設(shè)計并制造了單井和井組注聚的配注設(shè)備。該配注工藝系統(tǒng)采用橇裝化設(shè)計,裝備高度集成,可滿足在海上平臺小空間內(nèi)操作的要求,并采用PLC自動控制系統(tǒng),實現(xiàn)了注聚設(shè)備的全自動化,減少了現(xiàn)場作業(yè)強度,滿足了長期穩(wěn)定的作業(yè)要求。

1 工藝流程與特點

1.1 工藝流程

海上注聚平臺配注系統(tǒng)采用聚合物母液間歇配制、目標(biāo)液分井注入的工藝,流程如圖1所示。聚合物干粉經(jīng)上料器進入料槽,通過螺旋給料機定量輸送到噴射器,鼓風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)力把噴射器里的干粉送至水粉混合頭,與定量的平臺低壓供水充分接觸潤濕后進入溶解罐初步混合攪拌,然后經(jīng)輸送泵提升送至熟化器;在熟化器內(nèi)不斷攪拌至設(shè)定的熟化時間,使聚合物完全溶脹和熟化,形成聚合物母液;開啟熟化器出口電動閥組,啟動喂入泵,母液經(jīng)過過濾器后喂入到高壓注聚泵進行增壓;增壓后的聚合物母液按照目標(biāo)井的母液分配量與相對應(yīng)的一定量的平臺高壓注水在靜態(tài)混合器內(nèi)充分混合后入井。該工藝過程不需單獨建立注入工作站,簡化了工作流程,集成度高,便于實現(xiàn)計算機控制和自動化運行。

圖1 海上油田聚合物配注工藝流程圖

1.2 工藝特點

(1)采用間歇配液工藝,可保證聚合物溶液均勻熟化,滿足熟化時間要求;

(2)采用電動上料裝置,可減小海上平臺作業(yè)人員勞動強度;

(3)通過下料量變頻調(diào)節(jié)和平臺低壓供水PID閉環(huán)調(diào)節(jié),可保證聚合物母液配液濃度精度;

(4)采用風(fēng)送式分散溶解系統(tǒng),可消除“魚眼”和團塊;

(5)采用低剪切螺桿泵,完成聚合物母液的輸送和喂入,可降低聚合物溶液的剪切;

(6)注入系統(tǒng)中采用螺旋靜態(tài)混合器使母液和平臺高壓水充分混合,可降低聚合物目標(biāo)液剪切程度;

(7)采用聚合物流量分配器實現(xiàn)分井注入工藝,可節(jié)約海上平臺空間。

2 系統(tǒng)組成、功能與特點

海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝流程借鑒了陸地油田聚合物驅(qū)注聚系統(tǒng)的設(shè)計理念,吸收了相關(guān)設(shè)備的特點,結(jié)合了海上油田平臺作業(yè)的實際情況,使聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)具備了一些特性。

2.1 系統(tǒng)組成與功能

海上油田聚合物驅(qū)平臺配注系統(tǒng)主要由4個系統(tǒng)組成,即分散溶解系統(tǒng)、熟化系統(tǒng)、注入系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)。按照系統(tǒng)劃分進行橇裝化設(shè)計,形成了配液間、控制間、熟化器組等幾大橇裝模塊,每個橇塊模塊高度集成。

2.1.1 配液間

配液間內(nèi)集成了上料器、料槽、螺旋給料器、鼓風(fēng)機、噴射器、水粉混合器、溶解罐、輸送泵、喂入泵及配套管道;配液間外預(yù)留了與熟化器和注入系統(tǒng)及平臺供水連接的接口,可實現(xiàn)快速連接。在配液間內(nèi),可實現(xiàn)以下功能:

(1)通過電動上料器、料槽、螺旋給料機、鼓風(fēng)機、噴射器及料位開關(guān)控制實現(xiàn)聚合物干粉自動、定量投加;

(2)通過供水管路、供水流量計、供水調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)供水的定量調(diào)節(jié);

(3)通過水粉混合器實現(xiàn)水與聚合物干粉的快速分散;

(4)利用溶解罐及安裝于罐上的攪拌器使聚合物快速初步溶解;

(5)通過輸送泵將混配好的聚合物溶液輸送至熟化器;

(6)通過喂入泵將熟化后聚合物母液輸送至注入系統(tǒng)。

2.1.2 熟化器組

熟化器組集成了熟化器、低剪切攪拌器、溫度計、液位計、液位開關(guān)、黏度檢測儀、關(guān)斷閥組等,不僅具備實現(xiàn)聚合物溶液均勻熟化的功能,同時可對液位、溫度、熟化時間進行監(jiān)測。

2.1.3 控制間

控制間集成了電氣控制開關(guān)柜、變頻控制柜、PLC控制柜、應(yīng)急電源、值班房?？刂崎g預(yù)留了電氣、儀表進出線接口,可實現(xiàn)從配液系統(tǒng)到注入系統(tǒng)的整個聚合物配注的自動化控制?？刂崎g通過控制軟件對各系統(tǒng)的電氣設(shè)備、閥門開度進行控制,對各種流量、壓力、液位、溫度進行數(shù)據(jù)檢測和處理,以及注聚過程中的數(shù)據(jù)記錄、處理、存儲等,并以數(shù)據(jù)報表和曲線的形式顯示、回放歷史注聚數(shù)據(jù)等,可實現(xiàn)注聚工藝參數(shù)的在線監(jiān)測和有效控制。電氣間采用正壓防爆設(shè)計,滿足海上平臺作業(yè)安全要求。

2.2 系統(tǒng)特點

(1)橇裝化設(shè)計

海上油田聚合物驅(qū)平臺配注系統(tǒng)采用橇裝化設(shè)計,把幾個系統(tǒng)分為了幾個橇塊,橇塊之間可快速連接,只需平臺提供低、高壓來水和電源,設(shè)備就位即可完成聚合物干粉的分散溶解、輸送、熟化、喂入、稀釋混合及注入的整套配注流程。

(2)結(jié)構(gòu)輕巧

設(shè)備尺寸最大程度縮小,單個橇裝設(shè)備重量基本控制在9t以下,滿足海上平臺吊裝的要求。

(3)布置緊湊

對裝備采用集中、立體設(shè)計,布置緊湊,有利于現(xiàn)場連接和維護,并且運移、安裝施工方便,符合平臺節(jié)約空間的原則。

(4)自動化程度高

整個配注系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制,使得注聚現(xiàn)場實施的作業(yè)人員最大程度的減少,節(jié)約了人工成本。

2.3 系統(tǒng)性能

海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)可滿足海上平臺單井和井組的注聚作業(yè),系統(tǒng)的性能參數(shù)如下:最大日配注量3 500m3,額定配液速度50m3/h (可調(diào)),母液濃度5 000mg/L,目標(biāo)液濃度1 500～2 000mg/L,注入壓力≤16MPa,適用井?dāng)?shù)1～8口井。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

2003年首次在SZ36-1油田開展了聚合物驅(qū)單井注入試驗,海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)初次應(yīng)用到現(xiàn)場 ,日配注量400m3,配注濃度1 750mg/L,注入壓力<16MPa。在熟化時間1h的情況下,母液濃度5 000mg/L,粘度達到10 000 m Pa·s以上。單井注入試驗經(jīng)歷500多天,配注系統(tǒng)穩(wěn)定運行,并在單井試驗后取得良好的效果。2005年和2006年分別開展了井組和新油田早期注聚試驗。至2007年底,海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)分別應(yīng)用到SZ36-1、LD10-1、J Z9-3油田井組注聚,其中J Z9-3油田的聚合物驅(qū)平臺配注工藝系統(tǒng)可滿足8口井的注入能力,日配注能力達3 500m3。2009年,井組注聚規(guī)模進一步擴大。

歷經(jīng)6年的應(yīng)用和改進后,海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)已逐漸成熟,可滿足海上平臺注聚配注的要求。另外,橇裝化設(shè)計也使得置換下來的注聚裝備可重復(fù)利用,如2008年LD10-1油田置換下來的注聚設(shè)備又應(yīng)用于 LD5-2和NB35-2油田調(diào)驅(qū),順利地完成了現(xiàn)場作業(yè)并取得了較好效果。

4 結(jié)論

(1)針對海上平臺空間、作業(yè)環(huán)境特點,開發(fā)出的海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝技術(shù)和設(shè)計制造的單井和井組注聚配注設(shè)備,在渤海油田取得了成功應(yīng)用。

(2)海上油田聚合物驅(qū)平臺配注工藝系統(tǒng)采用橇裝化設(shè)計,結(jié)構(gòu)輕巧,布置緊湊,設(shè)計合理,功能齊全,適應(yīng)于海上平臺作業(yè)條件,并可實現(xiàn)設(shè)備的重復(fù)利用。

(編輯:孫豐成)

Abstract:For the limitation of platform space,operation environment and lifting ability,the huge polymer injecting workstation and injection distribution equipment are not allowed to set on the offshore platform.So,a new injection distribution system on platform has been developed for polymer flooding in offshore oilfield,and injecting equipment for single well and well group has been designed.The onsite applications of the technique in Bohai oilfield show that,because of the skid design and PLC automatic control system,the polymer injection distribution system can not only decrease the labor intensity,misoperation risk,“fish-eyes”and filter blocking,but also be installed easily and save platform space,so that to provide the technical support for polymer flooding in offshore oilfield.

Key words:offshore oilfield;polymer flooding;injecting;technique;skid design;PLC automatic control

Injection distribution technique on platform for offshore polymer flooding

Liu Min Zou Minghua Wu Huaxiao Zou Wanqin Zhao Boxing
(CNOOC Energy Technology&Service-Oilf ield Technology Services Co.,Tianjin,300452)

2010-05-21 改回日期:2010-06-29

＊國家科技重大專項“海上稠油化學(xué)驅(qū)油技術(shù)”(編號:2008ZX05057-04)部分研究成果。

劉敏,高級工程師,1993年畢業(yè)于原西南石油學(xué)院機械系,目前主要從事海上油田采油工藝配套技術(shù)開發(fā)工作。地址:天津市塘沽區(qū)渤海石油路688號501信箱(郵編:300452)。