华北油田注减氧空气驱先导试验及配套工艺技术研究

2017-06-22訾晓晨袁玉晓谷永钢朱伟赵军栋

石油知识 2017年3期

关键词：华北油田变压驱油

訾晓晨袁玉晓谷永钢朱伟赵军栋刘婕

（河北华北石油港华勘察规划设计有限公司河北任丘 062550）

华北油田注减氧空气驱先导试验及配套工艺技术研究

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减氧空气溶于油后，使原油体积膨胀，有利于提高采油速度、洗油效率和收集残余油，提高驱油效果,进而提高采收率，也是十三五期间华北油田研究的主要方向之一。该油田Y区块结合现场的实际工况，采用集成膜过滤法和变压吸附法两种气体分离技术。为避免气体外排而造成的环境影响，注、采、处理系统均设置必要参数进行检测，实现联动控制。

注气重力驱油 ;膜过滤法; 油气双管集油; 变压吸附法; 循环利用

潜山油田储量占华北油田总储量的约44.7%，约5亿吨左右，当前开发的主力油藏有较大部分为潜山油藏，采出程度较低，约35%左右，但综合含水已达97%。注气重力驱油是一种能大幅度提高原油采收率的三次采油技术，在国外多个油田的潜山油田获得广泛应用，都取得了较好的实施效果。近年来，华北油田对已开发的油田进行注气重力驱油的可行性研究，经过油藏专家反复推敲论证，选取了位于该油田第一采油厂的Y区块作为注气重力驱的先导试验示范区。同时形成一套完整的、成熟的、具有该油田特色的注气重力驱油地面工程技术，为以后注气重力驱油在华北油田的推广应用做好技术储备，对油田稳产800万吨、应对低油价具有重大的意义。

1 项目概况

华北油田Y区块注气重力驱油先导试验项目分3个阶段实施：第一阶段对4口注气井注气，只注不采；第二阶段对4口注气井注气、9口采油井生产，边注边采，最大注气量为45万方/天；第三阶段对6口注气井注气、11口采油井生产，边注边采；最高注气压力为30MPa，最大注气量为60万立方方/天。预计三个阶段总注气量为12.7亿方，累积产油178.9万吨，提高采收率10.22%。

2 建站模式与完整工艺流程

选取的注气井和生产井均位于Y区块内，综合考虑Y一联3公里范围内注气井、生产井较为集中且日注气压力高、气量大（相对于单井注入）等因素，对单泵多井流程、单泵单井流程、单井注入流程等多种建站流程进行对比后，选取了集中建站单泵多井模式，站外管线采用枝状连接方式，为降低投资成本，设备可重复利用，设备安装采用撬装工艺。综合考虑投资、运行管理等各方面因素，最终注气站选址为Y一联合站，Y注气站包括减氧空气的制取、注入和产出气循环利用三大系统，完整工艺流程见图1。

图1 Y注气站完整的工艺流程图

3 配套工艺技术

3.1 气体分离技术

常见的生产减氧空气的方法有三种，分别为深冷分离法、变压吸附法和集成膜过滤法吗，对三种气体分离方法的优缺点、适应范围进行对比分析，如下表所示：

表1 三种气体分离方法优缺点对比

本次先导试验项目最大日注气量为60万立方米/天，属于用气量小的范围，考虑到深冷分离技术局限性高、经济性差、能耗较高且设备占地面积大，仅对变压吸附法（PSA）和集成膜分离法（MEM）两种较为合适的分离技术进行分析。

变压吸附法的基本原理是利用吸附剂对空气中氧、氮分子的差异在不同压力下有不同的吸附容量，并且在一定压力下对空气混合物有选择吸附的特点。在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附除去原料中的氧气，减压脱出氧气而使吸附剂获得再生。变压吸附减氧系统通过A、B两个吸附罐进行交替吸附和再生，再经过纯化系统可得到不同浓度的减氧空气。

膜分离技术的核心是利用了空气中不同组分在高分子材料上的扩散系数大小不同而达到气体分离的物理过程。高分子材料被制成如头发粗细的中孔纤维膜，气体在孔内部通过，末端得到需要的减氧空气，侧面为排放的富氧气体。

经对上述两种分离技术分析，并考虑到集成膜过滤法装置占地面积小并且运行稳定，推荐在制取减氧空气时选用了膜分离法；伴生气气体分离时，由于伴生气体压力低，约为0.5MPa，只有变压吸附法可以在此工况下进行气体分离，推荐伴生气体分离时选用变压吸附法。

3.2 注入系统配套工艺技术

根据油藏方案注气压力为30MPa，属于高压注气，因此采用两段式增压工艺，即注入压缩机-减氧装置-增压压缩机，空气经压缩机增压到2.2MPa，达到膜组分离的工作条件后，进入膜组减氧，含氧量达到10%，经过计量后再进入到注气压缩机，增压到30MPa后，再经注气阀组分配，注入到各注气井。在高压注气压缩机出口安装露点、含氧量在线检测设备和紧急切断阀，当减氧空气湿度>20%或含氧量>12%或压力超过35MPa时，系统自动联动，关闭压缩机同时关闭增压压缩机出口和注气井场进站管线上的紧急切断阀，站内外系统的紧急关断。注气系统工艺流程图见图2。