海上油田调剖调驱在线注入工艺对比分析

吴慎渠，华科良，宁 凯，石端胜，韩若水

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

目前，调剖调驱作为一种有效的稳油控水技术，已经在渤海油田应用越来越广泛。从常规大设备调剖到近几年来实施的弱凝胶调驱等，取得了很好的降水增油的效果。但是海上油田由于受平台空间、作业环境及吊装能力等限制，不可能像陆地油田那样建立专门的大型调剖、注聚等的工作站和摆放大型的注入设备[1-3]。此类传统调剖作业全部设备占地面积为60～100m2，该类作业一旦展开，其他作业几乎无法同时实施。

近几年来，经过不断地研究与应用，已经逐渐形成了乳液、微球、超分子等液态类药剂作为注入介质的液状聚合物在线注入工艺，以及以速溶干粉为主的干粉聚合物连续混配注入工艺。两种注入工艺的设计的原则均能够满足设备小型化、高度集成撬装化、多功能化和在线注入的要求，在海上油田应用的前景也越来越大。

1 液状聚合物在线注入工艺

1.1 注入工艺流程

液状聚合物在线注入工艺主要采用乳液、微球等液态类聚合物，能够有效地缩短溶解熟化的时间，为液状聚合物在线注入工艺的形成提供了强有力的保证。

该套注入工艺将溶解罐、高压计量泵等进行高度集成并撬装化，集溶解、注入为一体，形成多功能注入撬。首先，利用隔膜泵将液态聚合物分别加入后集成撬的溶解罐中，同时通过加料漏斗将能够速溶的其他药剂加入罐体，与液态聚合物混合，并不断搅拌，通过注入泵打入注水井注水流程中，从而实现连续在线的注入。根据调剖调驱的需要，通过增加多功能集成撬的数量，可以满足不同注入类型的药剂的注入，比如聚合物和交联剂的分开注入。典型注入工艺流程如图1所示。

图1 液状聚合物在线注入工艺流程

该套注入工艺不仅要求设备形体小，对其性能参数要求也比较高，多功能化要求装置既可注单一体系，还可以根据需要注复合（非均相）体系。工艺流程简单，满足井口采油树间空间狭小的特点，不影响相邻生产井正常的修井作业，同时还要求注入体系现场配制简单，注入时率大于85%。

经过近几年来海上油田的实际应用，目前形成的全部在线调驱设备占地面积5～10m2，能够满足不同注入量要求（100～ 2 000m3/d），适合交联体系、非均相体系等不同体系的注入，形成了“一撬一井”“一撬多井”等注入工艺，施工人员只需要4～5人即可。

1.2 工艺技术特点

（1）集成撬溶解罐内采用多级搅拌，每级搅拌叶呈现不同的角度，能够在搅拌时形成扰流，使聚合物在其中能够更好地溶解，有效地解决溶解不充分的问题。

（2）集成撬溶解罐的出口加装多级过滤器，并在注入的过程中定期进行清理和维护，能够有效过滤掉聚合物溶液中的杂质、“鱼眼”等不溶物，保证进入流程中的聚合物溶液不会堵塞井筒。

1.3 关键工具

（1）破乳器。破乳器的研发与应用，是基于乳液类聚合物中有效物质能够充分释放，与注入水能够更好地混配而提出的，它是采用水力射流的原理，加装在高压计量泵的出口端，注水流程之前，利用高压泵的高压，将乳液聚合物打入破乳器筒中，穿过破乳器筒的射流孔，从而形成破乳[4]。破乳器筒的射流孔有不同的型号：2.4、3.0、4.0、6.0mm等，不同孔径适应不同泵速等级（10～40L/h）。

（2）静混器。静混器是直接接在输出流程中，主要将各个集成撬中输出的流体进行充分的混合，混合依靠固定在管内的混合元件进行，由于混合元件的作用，使流体时而左旋时而右旋，不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，从而造成良好的径向混合效果[5]。表1为加装SL型静混器前后关键参数对比。

表1 加装SL型静混器前后关键参数对比

2 干粉连续混配注入工艺

2.1 注入工艺流程

干粉连续混配工艺借鉴了传统智能化的注聚、调驱的工艺技术，配合速溶型聚合物干粉及氮气密闭混配技术，减掉传统调剖调驱的熟化罐。并通过合理布局各功能单元，尽可能地减小各撬的尺寸，有效保证设备配注能力，减少设备占用平台空间[6]。

连续混配设备主要由正压控制间来水减压撬，分散溶解撬等三大核心模块组成。其中正压控制间主要实现数据处理、流程监控、自动控制、电力分配等作用，进而实现流程的精准操控。来水减压单元与分散溶解单元通过相互协同作用，经正压控制间进行数据处理之后，共同实现定性、定量的连续混配技术。

2.2 关键设备

（1）来水减压撬。来水减压撬主要由减压系统、供水系统组成，其中包括减压罐、电动调节阀、过滤器、热离心泵、开关球阀、液位变送器、压力变送器、流量计等。

通过特制射流器，利用调节得到的恒压水的流动，在射流腔内产生高负压，吸入干粉，在射流混合器（专利结构）内保证速度匹配的干粉流和水流（所以可以保证高浓度配制3 000～10 000mg/L，普通分散在6 000mg/L为极限），以保证整个过程中不产生水包粉（“鱼眼”）或是粉包水（黏团），高速混合母液进入溶解罐缓冲后经螺杆泵排出。

（2）分散溶解撬。分散溶解撬主要的下料系统、连续配液系统、发液系统和除氧系统组成，其中主要包括射流器、溶解罐及溶解罐搅拌器等部件。

从密闭漏斗进行氮气补充，经过水粉混合流程进入溶解罐，溶解罐起缓冲作用，内充氮气，压力小于0.1MPa。通过氮气封闭技术配合速溶式聚合物可实现快速溶解，连续混配，15min即可溶解。

3 两种注入工艺对比研究

液状聚合物在线注入工艺和速溶干粉连续混配注入工艺均能够满足设备小型化、高度集成撬装化、多功能化和在线注入的要求，较传统调剖调驱工艺在海上实施具备较大的工艺优势，但两种注入工艺相比，各有一定的优缺点[7]。

3.1 液状聚合物在线注入工艺

优点：① 工艺流程中所需设备较少，且关键设备为常用设备，建设投资小。② 占地面积更小，注入工艺能够实现“一撬一井”“一撬多井”等工艺多样化。

缺点：① 液态类聚合物有效含量低，大规模应用时成本较高。② 所能运用的调剖调驱药剂体系局限于液态类聚合物以及部分速溶类聚合物。

3.2 速溶干粉连续混配工艺

优点：① 能够使用干粉类聚合物，大规模应用时成本较低。② 能够使用的调剖调驱药剂体系更为广泛。

缺点：① 工艺流程中所需设备较多，设备较为精密复杂，建设投资大。② 占地面积较乳液在线工艺稍大，目前形成注入工艺还较为单一。

4 结束语

1）目前针对常规调剖调驱工艺在海上油田应用的不适应性，研发了液状聚合物在线注入工艺和速溶干粉连续混配工艺。两种新的注入工艺均能够满足设备小型化、高度集成撬装化、多功能化和在线注入的要求。

2）液状聚合物在线注入工艺由于其使用的乳液类聚合物有效含量低，大规模应用时成本较高，而速溶干粉连续混配注入工艺能够使用干粉类聚合物，大规模应用时成本较低，能够使用的调剖调驱药剂体系更为广泛。