高含水油田聚合物驱注入工艺全要素评价研究

杨军

大庆油田设计院有限公司

高含水油田随着聚驱规模的扩大，注入站不断增多，注入工艺的选择显得尤为重要，经过历年的演化，注入工艺逐渐划分为两大类：“单泵单井注入”和“一泵多井注入”[1-2]。为了提高油田聚合物驱整体经济效益，系统分析了两种注入工艺的投资、成本及聚合物黏损造成的经济损失，评价了全生命周期条件下，两种注入工艺的经济效益，研究结论对聚合物驱注入工艺的选择具有重要指导意义。

1 注入工艺的分类

目前的注入工艺分类主要分为两大类：单泵单井注入工艺和一泵多井注入工艺。单泵单井注入工艺指的是一台注聚泵对应一口注聚井，为其提供聚合物溶液；一泵多井注入工艺指的是一台注聚泵对应多口注聚井，统一进行聚合物溶液的输送。某高含水油田目前单泵单井注入工艺占整体注入工艺的比例为21.2%，一泵多井注入工艺占整体注入工艺的比例为78.8%[3]。

2 两种注入工艺的黏度损失分析

2.1 清配清稀体系

清配清稀体系下，通过对545口单泵单井注入井进行现场试验检测，工艺黏度损失为6.3%。其中注入泵黏损占4.2%，静态混合器黏损占2.1%。通过对1 450 口一泵多井注入井进行现场试验检测，工艺黏度损失为10.7%。其中注入泵黏损占4.3%，流量调节器黏损占4.4%，静态混合器黏损占2.0%（表1）。

表1 “清配清稀”下两种注入工艺黏损情况Tab.1 Viscosity loss of the two injection processes under"clear distribution and clear dilution"

2.2 清配污稀体系黏损分析

清配污稀体系下，通过对545口单泵单井注入井进行现场试验检测，注入工艺黏度损失为6.8%。其中注入泵黏损占4.5%，静态混合器黏损占2.3%[4-5]。对1 450口一泵多井注入井现场试验检测，一泵多井在“清配污稀”的条件下注入工艺黏度损失12.3%。其中注入泵黏损占4.6%，流量调节器黏损占4.9%，静态混合器黏损占2.8%（表2）。

表2 “清配污稀”下两种注入工艺黏损情况Tab.2 Adhesion loss of the two injection processes under the condition of"decontamination and dilution"

进行不同条件下两种注入工艺的黏损分析，一泵多井比单泵单井黏损大主要原因在于流量调节器。根据试验检测，发现流量调节器的黏损率和泵井压差有着直接的关系，随着泵井压差的增大，母液流量调节器黏损率随之增加，压差每增大1 MPa，黏损增加2.1个百分点（图1）。

图1 泵井压差与粘损变化关系Fig.1 Relationship between pump well pressure difference and viscosity loss

3 投资及费用现值分析

根据现场实际情况，评价选择单井注入量为0.5～3 m3/h，以常规辖60 口井聚合物注入站为例对两种注入工艺进行对比。

3.1 清配清稀高相对分子质量聚合物

评价采用聚合物母液质量浓度为5 000 mg/L，聚合物母液注入量分别为0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 m3/h，评价两种工艺的建设投资、生产运行费用、工艺维修费用及工艺黏损造成的聚合物浪费发生的费用。评价参数来源于某油田试验区块的平均值，聚合物注入周期基本为5年左右，费用限值以5年计算。

结合各种投资费用（表3），在清配清稀高相对分子质量聚合物条件下，随着单井注入量的增加，注入站建设投资差距逐渐减少，聚合物黏损费用差距逐渐增加。单井注入量小于等于1.5 m3/h时，“一泵多井”注入工艺投资及5年费用现值较低，优选“一泵多井”注入工艺；单井注入量大于1.5 m3/h 时“一泵多井”投资及5 年运行费用均高于“单泵单井”，优选“单泵单井”注入工艺[6-7]。

表3 清配清稀中高分子聚合物不同注入量投资及费用现值对比Tab.3 Comparison table of investment and present value of cost for different injection amounts of clear and thin medium polymer

3.2 清配污稀高相对分子质量聚合物

清配污稀高相对分子质量聚合物单井注入量在0.5～3 m3/h范围内，对两种工艺投资及5 年费用限值对比（表4）。

表4 清配污稀中高分子聚合物不同注入量投资及费用现值对比Tab.4 Comparison table of investment and present value of cost for different injection amounts of polymer in purification of dilute sewage

在清配污稀高相对分子质量聚合物条件下，随着单井注入量的增加，注入站建设投资差距逐渐减少，聚合物黏损费用差距逐渐增加。单井注入量小于等于1.0 m3/h时，“一泵多井”注入工艺投资及5年费用现值较低，优选“一泵多井”注入工艺；单井注入量大于1.0 m3/h 时“一泵多井”投资及5 年运行费用均高于“单泵单井”，优选“单泵单井”注入工艺。

4 两种注入工艺适应性分析

从已建区块投产情况看：当注入井投产后个别单井注入量减少为设计阶段1/10 时，“单泵单井”注入泵单纯通过变频调节根本无法满足要求，只能通过更换柱塞或更换整台注入泵的方式来满足注入要求，“一泵多井”注入泵则可以通过变频调节及减少运行泵的台数来满足开发要求；当注入井投产后个别单井注入量增大为设计阶段的20%时，只要所有注入井平均单井注入量不变，则已设计“一泵多井”注入泵仍可满足要求，无需调整，因此“一泵多井“注入工艺对开发调整适应性相对较强。

5 结论

（1）在“清配清稀”体系下，当单井母液注入量小于等于1.5 m3/h 时，优选“一泵多井”注入工艺；在“清配污稀”体系下，单井注入量小于等于1 m3/h时，优选“一泵多井”注入工艺。

（2）聚合物黏损值是影响注入站工艺对比的重要因素之一，单井注入量越大，注入站聚合物黏损造成的运行费用越高。

（3）“一泵多井”注入工艺适应性较强。