海上油田開(kāi)發(fā)初期注水系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

胡 松

［中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司，天津 300452］

1 研究背景

為了使油田保持較高的生產(chǎn)水平，并在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，油田往往采取早期注水保持地層壓力的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)注水[2]。

本文以某海上油田為例，該油田地飽壓差小并且水體能量有限：地飽壓差為3.5MPa，根據(jù)地震儲(chǔ)層追蹤和地質(zhì)分析，除少部分井區(qū)有一定的水體能量（20倍），其他區(qū)塊的水體倍數(shù)較?。?～10倍）。從油藏?cái)?shù)值模擬的研究結(jié)果看，主體區(qū)在衰竭開(kāi)發(fā)時(shí)，地層壓力下降較快，氣油比急劇升高。因此，推薦該油田早期注水，投產(chǎn)半年到一年內(nèi)即投注，油田注水指標(biāo)預(yù)測(cè)表如表1所示。

表1 油田注水指標(biāo)預(yù)測(cè)表

2 油田注水工藝流程簡(jiǎn)介

2.1 油田工藝流程簡(jiǎn)介

該油田定位為計(jì)量、集輸平臺(tái)，不設(shè)油氣處理設(shè)備。各油井的流體、來(lái)自測(cè)試分離器、閉式排放罐的流體在生產(chǎn)管匯匯合后，利用井口余壓通過(guò)12″、8.8km 管線混輸送至下游的原油處理系統(tǒng)進(jìn)行集中處理，海管外輸壓力3 500kPa（a）。

油田工藝流程示意圖如圖1所示。其中，平臺(tái)注水系統(tǒng)設(shè)置3臺(tái)注水泵（額定排量為150m3/h，2用1備），3臺(tái)注水泵過(guò)濾器（額定處理量為300m3/h，2用1備），1個(gè)注水海管收球筒及注水管匯，水源則由上游中心平臺(tái)水源井供應(yīng)。

圖1 油田工藝流程示意圖

2.2 油田注水泵生產(chǎn)模式

根據(jù)油田的注水指標(biāo)預(yù)測(cè)情況，注水泵的逐年生產(chǎn)模式如表2所示，2021年注水量較小，僅需要開(kāi)1臺(tái)注水泵；其余年份需要開(kāi)2臺(tái)注水泵。注水泵流量調(diào)節(jié)方式為出口閥調(diào)節(jié)和回流調(diào)節(jié)，注水系統(tǒng)調(diào)試期間僅需對(duì)注水泵、注水海管等相關(guān)注水系統(tǒng)設(shè)備、管線進(jìn)行調(diào)試，投產(chǎn)初期不投用。

表2 注水泵逐年生產(chǎn)模式

2.3 存在問(wèn)題及原因分析

根據(jù)上述油田注水指標(biāo)以及注水泵額定排量參數(shù)等內(nèi)容可知，油田原注水泵設(shè)計(jì)排量150m3/h，先期注水井配注量為500m3/d，所需注水瞬時(shí)量為20.8m3/h。而根據(jù)注水泵的設(shè)計(jì)要求，最低排量為70.8m3/h，最低日注入量為1 700m3，因此，油田開(kāi)發(fā)初期注水系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題是注水井的日注入量遠(yuǎn)低于注水泵的排量要求，不能滿足注水泵單臺(tái)運(yùn)行的工況，需要對(duì)注水泵進(jìn)行改造[3]，使其能夠適應(yīng)油田開(kāi)發(fā)初期注水量較低的工況。

3 油田注水工藝優(yōu)化及應(yīng)用效果

3.1 注水泵及流程改造優(yōu)化設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)注水泵安全運(yùn)行并滿足油田投產(chǎn)初期內(nèi)注水井配注量較低的要求，特提出注水泵及流程適應(yīng)性改造。經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算并校核，注水泵A泵單臺(tái)更換為排量70m3/h的泵，注水泵回流管線尺寸按照單臺(tái)最大流量泵（150m3/h）全回流設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算回流管線尺寸為6寸（流速3m/s），為防止因回流流量過(guò)大而導(dǎo)致水溫升高，在泵出口回流管線上設(shè)置高溫報(bào)警和高高溫停泵即可滿足改造使用要求。

按照設(shè)計(jì)對(duì)平臺(tái)注水泵及泵出口部分流程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以滿足油田開(kāi)發(fā)初期的生產(chǎn)需求[4]，現(xiàn)場(chǎng)施工改造設(shè)計(jì)如圖2、圖3所示。

圖2 注水泵改造優(yōu)化示意圖

圖3 注水系統(tǒng)流程改造示意圖

3.2 應(yīng)用效果

油田注水泵及注水流程經(jīng)過(guò)優(yōu)化改造后，注水泵的額定排量由150m3/h降為70m3/h，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)及功能實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)如表3所示。

表3 注水泵運(yùn)行參數(shù)對(duì)照表

從表3可以看出，改造后注水泵各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行平穩(wěn)且均在有效設(shè)定運(yùn)行參數(shù)范圍之內(nèi)，滿足當(dāng)前較小注水量的工況要求。通過(guò)注水泵及流程優(yōu)化改造，不僅解決了改造前由于單臺(tái)注水泵最低排量仍大于注水井注入需求而導(dǎo)致的制約地層欠注等問(wèn)題，同時(shí)，通過(guò)改造后對(duì)注水泵的出口設(shè)置回流及排放流程，滿足不同注入要求下注水井配注量調(diào)整功能并兼具注水泵出口至原油生產(chǎn)管匯及下游混輸海管的摻水、油水井及流程沖洗等功能，達(dá)到降低混輸海管低溫析蠟量、油井地面流程結(jié)蠟熱沖洗、油水井措施作業(yè)提前循環(huán)洗井等一系列效果[5]。

4 結(jié)論

1）此次優(yōu)化改造，使注水泵及注水流程的綜合使用性能得以充分釋放提升，既能滿足開(kāi)發(fā)初期生產(chǎn)階段注水量較低的注入要求，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)注水流程回流調(diào)節(jié)時(shí)多功能使用用途，滿足現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)使用需求。

2）油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)初期因隨鉆情況變化而導(dǎo)致初期注水量遠(yuǎn)低于預(yù)期無(wú)法實(shí)現(xiàn)順利注水時(shí)，可為類似問(wèn)題油氣田提供經(jīng)驗(yàn)及借鑒。