海上油田調(diào)剖調(diào)驅(qū)在線注入工藝對比分析

吳慎渠，華科良，寧 凱，石端勝，韓若水

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

目前，調(diào)剖調(diào)驅(qū)作為一種有效的穩(wěn)油控水技術，已經(jīng)在渤海油田應用越來越廣泛。從常規(guī)大設備調(diào)剖到近幾年來實施的弱凝膠調(diào)驅(qū)等，取得了很好的降水增油的效果。但是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調(diào)剖、注聚等的工作站和擺放大型的注入設備[1-3]。此類傳統(tǒng)調(diào)剖作業(yè)全部設備占地面積為60～100m2，該類作業(yè)一旦展開，其他作業(yè)幾乎無法同時實施。

近幾年來，經(jīng)過不斷地研究與應用，已經(jīng)逐漸形成了乳液、微球、超分子等液態(tài)類藥劑作為注入介質(zhì)的液狀聚合物在線注入工藝，以及以速溶干粉為主的干粉聚合物連續(xù)混配注入工藝。兩種注入工藝的設計的原則均能夠滿足設備小型化、高度集成撬裝化、多功能化和在線注入的要求，在海上油田應用的前景也越來越大。

1 液狀聚合物在線注入工藝

1.1 注入工藝流程

液狀聚合物在線注入工藝主要采用乳液、微球等液態(tài)類聚合物，能夠有效地縮短溶解熟化的時間，為液狀聚合物在線注入工藝的形成提供了強有力的保證。

該套注入工藝將溶解罐、高壓計量泵等進行高度集成并撬裝化，集溶解、注入為一體，形成多功能注入撬。首先，利用隔膜泵將液態(tài)聚合物分別加入后集成撬的溶解罐中，同時通過加料漏斗將能夠速溶的其他藥劑加入罐體，與液態(tài)聚合物混合，并不斷攪拌，通過注入泵打入注水井注水流程中，從而實現(xiàn)連續(xù)在線的注入。根據(jù)調(diào)剖調(diào)驅(qū)的需要，通過增加多功能集成撬的數(shù)量，可以滿足不同注入類型的藥劑的注入，比如聚合物和交聯(lián)劑的分開注入。典型注入工藝流程如圖1所示。

圖1 液狀聚合物在線注入工藝流程

該套注入工藝不僅要求設備形體小，對其性能參數(shù)要求也比較高，多功能化要求裝置既可注單一體系，還可以根據(jù)需要注復合（非均相）體系。工藝流程簡單，滿足井口采油樹間空間狹小的特點，不影響相鄰生產(chǎn)井正常的修井作業(yè)，同時還要求注入體系現(xiàn)場配制簡單，注入時率大于85%。

經(jīng)過近幾年來海上油田的實際應用，目前形成的全部在線調(diào)驅(qū)設備占地面積5～10m2，能夠滿足不同注入量要求（100～ 2 000m3/d），適合交聯(lián)體系、非均相體系等不同體系的注入，形成了“一撬一井”“一撬多井”等注入工藝，施工人員只需要4～5人即可。

1.2 工藝技術特點

（1）集成撬溶解罐內(nèi)采用多級攪拌，每級攪拌葉呈現(xiàn)不同的角度，能夠在攪拌時形成擾流，使聚合物在其中能夠更好地溶解，有效地解決溶解不充分的問題。

（2）集成撬溶解罐的出口加裝多級過濾器，并在注入的過程中定期進行清理和維護，能夠有效過濾掉聚合物溶液中的雜質(zhì)、“魚眼”等不溶物，保證進入流程中的聚合物溶液不會堵塞井筒。

1.3 關鍵工具

（1）破乳器。破乳器的研發(fā)與應用，是基于乳液類聚合物中有效物質(zhì)能夠充分釋放，與注入水能夠更好地混配而提出的，它是采用水力射流的原理，加裝在高壓計量泵的出口端，注水流程之前，利用高壓泵的高壓，將乳液聚合物打入破乳器筒中，穿過破乳器筒的射流孔，從而形成破乳[4]。破乳器筒的射流孔有不同的型號：2.4、3.0、4.0、6.0mm等，不同孔徑適應不同泵速等級（10～40L/h）。

（2）靜混器。靜混器是直接接在輸出流程中，主要將各個集成撬中輸出的流體進行充分的混合，混合依靠固定在管內(nèi)的混合元件進行，由于混合元件的作用，使流體時而左旋時而右旋，不斷改變流動方向，不僅將中心液流推向周邊，而且將周邊流體推向中心，從而造成良好的徑向混合效果[5]。表1為加裝SL型靜混器前后關鍵參數(shù)對比。

表1 加裝SL型靜混器前后關鍵參數(shù)對比

2 干粉連續(xù)混配注入工藝

2.1 注入工藝流程

干粉連續(xù)混配工藝借鑒了傳統(tǒng)智能化的注聚、調(diào)驅(qū)的工藝技術，配合速溶型聚合物干粉及氮氣密閉混配技術，減掉傳統(tǒng)調(diào)剖調(diào)驅(qū)的熟化罐。并通過合理布局各功能單元，盡可能地減小各撬的尺寸，有效保證設備配注能力，減少設備占用平臺空間[6]。

連續(xù)混配設備主要由正壓控制間來水減壓撬，分散溶解撬等三大核心模塊組成。其中正壓控制間主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、流程監(jiān)控、自動控制、電力分配等作用，進而實現(xiàn)流程的精準操控。來水減壓單元與分散溶解單元通過相互協(xié)同作用，經(jīng)正壓控制間進行數(shù)據(jù)處理之后，共同實現(xiàn)定性、定量的連續(xù)混配技術。

2.2 關鍵設備

（1）來水減壓撬。來水減壓撬主要由減壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)組成，其中包括減壓罐、電動調(diào)節(jié)閥、過濾器、熱離心泵、開關球閥、液位變送器、壓力變送器、流量計等。

通過特制射流器，利用調(diào)節(jié)得到的恒壓水的流動，在射流腔內(nèi)產(chǎn)生高負壓，吸入干粉，在射流混合器（專利結(jié)構）內(nèi)保證速度匹配的干粉流和水流（所以可以保證高濃度配制3 000～10 000mg/L，普通分散在6 000mg/L為極限），以保證整個過程中不產(chǎn)生水包粉（“魚眼”）或是粉包水（黏團），高速混合母液進入溶解罐緩沖后經(jīng)螺桿泵排出。

（2）分散溶解撬。分散溶解撬主要的下料系統(tǒng)、連續(xù)配液系統(tǒng)、發(fā)液系統(tǒng)和除氧系統(tǒng)組成，其中主要包括射流器、溶解罐及溶解罐攪拌器等部件。

從密閉漏斗進行氮氣補充，經(jīng)過水粉混合流程進入溶解罐，溶解罐起緩沖作用，內(nèi)充氮氣，壓力小于0.1MPa。通過氮氣封閉技術配合速溶式聚合物可實現(xiàn)快速溶解，連續(xù)混配，15min即可溶解。

3 兩種注入工藝對比研究

液狀聚合物在線注入工藝和速溶干粉連續(xù)混配注入工藝均能夠滿足設備小型化、高度集成撬裝化、多功能化和在線注入的要求，較傳統(tǒng)調(diào)剖調(diào)驅(qū)工藝在海上實施具備較大的工藝優(yōu)勢，但兩種注入工藝相比，各有一定的優(yōu)缺點[7]。

3.1 液狀聚合物在線注入工藝

優(yōu)點：① 工藝流程中所需設備較少，且關鍵設備為常用設備，建設投資小。② 占地面積更小，注入工藝能夠?qū)崿F(xiàn)“一撬一井”“一撬多井”等工藝多樣化。

缺點：① 液態(tài)類聚合物有效含量低，大規(guī)模應用時成本較高。② 所能運用的調(diào)剖調(diào)驅(qū)藥劑體系局限于液態(tài)類聚合物以及部分速溶類聚合物。

3.2 速溶干粉連續(xù)混配工藝

優(yōu)點：① 能夠使用干粉類聚合物，大規(guī)模應用時成本較低。② 能夠使用的調(diào)剖調(diào)驅(qū)藥劑體系更為廣泛。

缺點：① 工藝流程中所需設備較多，設備較為精密復雜，建設投資大。② 占地面積較乳液在線工藝稍大，目前形成注入工藝還較為單一。

4 結(jié)束語

1）目前針對常規(guī)調(diào)剖調(diào)驅(qū)工藝在海上油田應用的不適應性，研發(fā)了液狀聚合物在線注入工藝和速溶干粉連續(xù)混配工藝。兩種新的注入工藝均能夠滿足設備小型化、高度集成撬裝化、多功能化和在線注入的要求。

2）液狀聚合物在線注入工藝由于其使用的乳液類聚合物有效含量低，大規(guī)模應用時成本較高，而速溶干粉連續(xù)混配注入工藝能夠使用干粉類聚合物，大規(guī)模應用時成本較低，能夠使用的調(diào)剖調(diào)驅(qū)藥劑體系更為廣泛。