不同分子量聚合物溶液交替注入工艺的适应性

2014-03-08

油气田地面工程 2014年3期

张龙

大庆油田采油六厂

2011年，大庆油田北北上返一区、北西上返二区陆续开展两种分子量聚合物溶液交替的配注工艺。2013年，南中西上返一区、北西上返一区都将采用交替配注工艺。根据开发要求，在已建区块，按开发方案要求可以实现单一区块、单一注入站及注入井聚合物的注入，利用现有工艺、设备完成不同分子量交替配制和注入。改扩建区块通过前期产能设计方案合理布局、整体优化论证到现场具体建设、局部调整，能够实现不同分子量、不同浓度、不同注入量的聚合物交替配制和注入。

配注系统；不同分子量聚合物；交替注入；优化

2011年，大庆油田北北上返一区、北西上返二区陆续开展两种分子量聚合物溶液交替的配注工艺，从配制站分散配比、熟化参数的调整及单管单站和一管多站母液外输工艺的优化，到注入站母液储槽、母液汇管及注入工艺配套完善，确保了两种分子量聚合物溶液交替注入。

2013年，南中西上返一区、北西上返一区都将采用交替配注工艺，每座注入站的注入井也要实行个性化注入，不同井同时注入不同分子量聚合物。根据开发要求，分析区块接替过程中已建站、改扩建站中不同分子量交替配注时，分散、外输能力的利用，注入浓度、注入量的变化及注入工艺的应用。合理优化配制、注入工艺参数，配套完善现场工艺布局，开展配注系统不同分子量聚合物溶液交替注入工艺适应性分析。

1 已建区块交替配注工艺的适应性

已建区块建设规模按一种分子量高浓度配制注入，系统工艺流程单一模式化，存在一定的局限性。喇III#配制站所辖北北上返4座注入站为一泵多井注入工艺，聚合物母液采用单管单站及一管两站的输送模式，要实现注入站交替注入，需对配注系统进行技术分析论证，对工艺流程、控制系统及配制方案进行相应优化调整。喇III#配制站所辖北北上返一区4座注入站，现场应用分散泵运2备1，外输泵运3备3，分别采用单管单站和一管两站外输工艺。2011年初，方案编制两种分子量聚合物，开展1～2座注入站交替注入1 200万分子量聚合物。经分析，该区块处于高浓度聚合物配注阶段，2 500万分子量聚合物母液配注量大，配制注入工艺系统配套调整后仅能实现一座注入站交替注入。

针对现有工艺存在的问题解决办法如下：一是配制系统交替前分散已分子量聚合物超负荷运行，其中分散设计能力5 100 m3/d，该区块4座注入站交替前最高注入量达到5 340 m3/d，超过设计配制额定能力，负荷率达到105%，需将系统重新分配调整。根据开发方案要求，通过现场分析论证，北北上返区块4座站为2 500万分子量聚合物高浓度注入，当3-4#注入站需交替注入1 200万分子量聚合物时，用单独1套分散、熟化及外输工艺系统为该站配制外输母液，另外2套分散系统对应其他3座注入站，保证交替外输。二是外输工艺难以实现两种分子量交替外输，由于3—4#与3—6#注入站外输工艺为一管两站，所以重新铺设一条去往3—4#注入站的外输管线。三是对外输工艺优化调整，实现低分子量高浓度注入。2012年12月，根据开发需要，从3—3#、3—5#、3—6#注入站中选择1座站开展低分子量高浓度注入试验，因该区块既有3-4#站交替注入，又有高分子量高浓度注入，需进行整个配制系统分析论证。经分析，配制能力难以实现，外输工艺系统、自控系统需重新布局，提高分散负荷能力，更换150 m3/h分散装置，确定仅有3—5#站能开展低分子量高浓度注入试验，保证了3—5#站低分子量高浓度注入试验，又实现3—3#、3—6#站高分子量高浓度注入。四是注入系统配套优化调整，按开发方案要求，每3个月要对站内30%左右注聚泵进行更换柱塞总成、皮带轮等参数调整，根据交替注入阶段注入量变化情况，重新设定流量调控单元参数，根据单井压力变化大小进行9～12 MPa和12～14 MPa压力编组，通过合理优化、调整各项参数，确保交替注入。

2 改扩建区块交替配注的适应性

改扩建增容区块其相应的配制、注入局部系统规模已经建设，针对其错综复杂性，需通过合理优化改扩建配注系统规模，合理分配分散、熟化、外输及注入系统，优化调整方案及参数，从前期产能设计方案布局、论证及现场具体建设、扩建实施到正常配制注入，既要完成其他现有区块正常注聚，又要降低成本，合理优化配注系统改扩建规模，实现区块不同分子量交替注入。

2.1 南中西上返一区

喇II#配制站所辖南中东一区3座注入站及南中西一区4座改扩建注入站，其中南中西一区根据外输量需要，配制外输系统采用一泵四站、3条母液外输管线4座注入站分别采用单管单站及一管两站的外输方式。2013年，南中西上返一区产能建设配制系统仅进行相应系统维护更新，注入系统相应进行改扩建，按开发方案预期开展1 200万分子量和2 500万分子量聚合物溶液交替注入。通过分析，交替阶段注入量变化不大，对配制系统已建模式进行相应的调整：①将5套分散系统调整为A（1#、2#、3#分散）及B（4#、5#分散）2套系统；②对19套熟化罐及出口工艺进行优化，熟化罐各为一套系统；③外输出口工艺增设双套流程，即保证南中东上返一区正常配制，同时实现南中西上返一区母液交替配制。

2.2 北西上返一区

喇I#配制站目前所辖4个区块11座注入站，2014年新增加北西一区6座站，开展分站、分井，按正常注入阶段、上半周期和下半周期交替注入。共配制4种分子量、4种浓度聚合物母液，交替注入过程中整个区块所有注入井最高浓度与最低浓度、最大注入量与最小注入量同时存在。该区块交替注入量变化幅度较大，最大量与最小量相差2.2倍；单站瞬时注入量低，只有2.5 m3；单井最低瞬时注入量只有0.13 m3，配注系统实施难度大。

（1）喇I#配制站扩建站现状。该站为北东块一区3座站和北西块二区4座站，其用清水配制浓度为5 000 mg/L、1 200万分子量的聚合物母液和浓度为6 000 mg/L、2 500万分子量聚合物母液。

（2）北西一区投用时扩建站将面临问题。北西一区6座站，产能建设采用一泵六站外输工艺，配制3种不同分子量母液。综合分析认为，存在外输泵负荷率低（只有17.5%），无备用外输泵，分散装置分套运行负荷达到95%，低负荷达到12%，缺少自控系统等问题。

（3）对扩建站开展适应性分析。外输流程改造，实现一泵三站外输；拆除150 m3/h外输泵2台，更换为80 m3/h外输泵，实现平稳外输；新建分散装置1套，实现区块互备；调整配制浓度，实现连续外输。

2.3 喇I#配制站

（1）喇I#配制站原站现状。该站目前有北东块一区1座站、北西块二区1座站、高浓度小井距1座站和二类油层三元试验站配制聚合物母液。

（2）北西一区投用时原站将面临的问题。北西块一区6座站在交替注入过程中，注入量变化大，瞬时注入量低；外输泵符合率低，无备用泵；分散备用数量难以实现交替注入。

（3）原站开展适应性分析。外输流程改造，实现单泵单站、一泵两站和一泵三站的外输，实现6#外输泵的备用；调整配制浓度，实现连续、平稳外输；调整北东一区4座注入站和三元站，实现北西一区交替注入。

2.4 注入系统适应性分析

现场注聚设备和水量调控系统实现母液量1～0.1 m3/h、注水量2～0.24 m3/h注入，调控困难。

2.5 解决措施

解决措施包括：一是通过变频器调整，排量可以下调40%。二是调整柱塞直径，排量可以下调55%。三是调整皮带轮（针对具体泵型不同，皮带轮大小有差异，调整情况有区别）。四是将配制浓度由5 000 mg/L下调至3 000 mg/L，注入量增加67%。五是调整柱塞数量（将3根柱塞调整为1根或2根），排量可以实现下调33%和66%。综合以上措施，可以实现注入量下调83%，但在相应产能配套建设过程中，注入设备及水量调控单元需能够实现周期性、大幅度注入量变化调整，因而反复调整工作量极大。