海上油田聚合物驱平台配注工艺技术＊

刘 敏 邹明华 吴华晓 邹万勤 赵伯兴

(中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司)

海上油田聚合物驱平台配注工艺技术＊

刘 敏 邹明华 吴华晓 邹万勤 赵伯兴

(中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司)

受平台空间、作业环境及吊装能力等限制,海上平台不适合建立专门的大型注聚工作站和摆放庞大的配注设备。为此,开发出了适合于海上油田聚合物驱的平台配注工艺系统,并研制了相应的单井和井组的配注设备。渤海油田现场应用表明,所开发的海上油田聚合物驱平台配注工艺系统由于采用了橇装化设计和PLC自动控制系统,既可以降低劳动强度和人为操作失误产生的风险,减少“鱼眼”,降低过滤器堵塞频率,又方便了吊装和安装,节省了平台空间,为聚合物驱在海上油田的推广与应用提供了技术保障。

海上油田 聚合物驱 平台配注 工艺 橇装化设计 PLC自动控制

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注聚工作站和摆放大型的配注设备,因此,陆地油田广泛应用的成熟的聚合物配注工艺技术与设备难以在海上平台应用和推广。为实现海上油田的注聚,经过几年的研究和实践,开发出了具有海上平台特点的配注工艺技术,设计并制造了单井和井组注聚的配注设备。该配注工艺系统采用橇装化设计,装备高度集成,可满足在海上平台小空间内操作的要求,并采用PLC自动控制系统,实现了注聚设备的全自动化,减少了现场作业强度,满足了长期稳定的作业要求。

1 工艺流程与特点

1.1 工艺流程

海上注聚平台配注系统采用聚合物母液间歇配制、目标液分井注入的工艺,流程如图1所示。聚合物干粉经上料器进入料槽,通过螺旋给料机定量输送到喷射器,鼓风机产生的风力把喷射器里的干粉送至水粉混合头,与定量的平台低压供水充分接触润湿后进入溶解罐初步混合搅拌,然后经输送泵提升送至熟化器;在熟化器内不断搅拌至设定的熟化时间,使聚合物完全溶胀和熟化,形成聚合物母液;开启熟化器出口电动阀组,启动喂入泵,母液经过过滤器后喂入到高压注聚泵进行增压;增压后的聚合物母液按照目标井的母液分配量与相对应的一定量的平台高压注水在静态混合器内充分混合后入井。该工艺过程不需单独建立注入工作站,简化了工作流程,集成度高,便于实现计算机控制和自动化运行。

图1 海上油田聚合物配注工艺流程图

1.2 工艺特点

(1)采用间歇配液工艺,可保证聚合物溶液均匀熟化,满足熟化时间要求;

(2)采用电动上料装置,可减小海上平台作业人员劳动强度;

(3)通过下料量变频调节和平台低压供水PID闭环调节,可保证聚合物母液配液浓度精度;

(4)采用风送式分散溶解系统,可消除“鱼眼”和团块;

(5)采用低剪切螺杆泵,完成聚合物母液的输送和喂入,可降低聚合物溶液的剪切;

(6)注入系统中采用螺旋静态混合器使母液和平台高压水充分混合,可降低聚合物目标液剪切程度;

(7)采用聚合物流量分配器实现分井注入工艺,可节约海上平台空间。

2 系统组成、功能与特点

海上油田聚合物驱平台配注工艺流程借鉴了陆地油田聚合物驱注聚系统的设计理念,吸收了相关设备的特点,结合了海上油田平台作业的实际情况,使聚合物驱平台配注工艺技术具备了一些特性。

2.1 系统组成与功能

海上油田聚合物驱平台配注系统主要由4个系统组成,即分散溶解系统、熟化系统、注入系统和自动化控制系统。按照系统划分进行橇装化设计,形成了配液间、控制间、熟化器组等几大橇装模块,每个橇块模块高度集成。

2.1.1 配液间

配液间内集成了上料器、料槽、螺旋给料器、鼓风机、喷射器、水粉混合器、溶解罐、输送泵、喂入泵及配套管道;配液间外预留了与熟化器和注入系统及平台供水连接的接口,可实现快速连接。在配液间内,可实现以下功能:

(1)通过电动上料器、料槽、螺旋给料机、鼓风机、喷射器及料位开关控制实现聚合物干粉自动、定量投加;

(2)通过供水管路、供水流量计、供水调节阀实现供水的定量调节;

(3)通过水粉混合器实现水与聚合物干粉的快速分散;

(4)利用溶解罐及安装于罐上的搅拌器使聚合物快速初步溶解;

(5)通过输送泵将混配好的聚合物溶液输送至熟化器;

(6)通过喂入泵将熟化后聚合物母液输送至注入系统。

2.1.2 熟化器组

熟化器组集成了熟化器、低剪切搅拌器、温度计、液位计、液位开关、黏度检测仪、关断阀组等,不仅具备实现聚合物溶液均匀熟化的功能,同时可对液位、温度、熟化时间进行监测。

2.1.3 控制间

控制间集成了电气控制开关柜、变频控制柜、PLC控制柜、应急电源、值班房。控制间预留了电气、仪表进出线接口,可实现从配液系统到注入系统的整个聚合物配注的自动化控制。控制间通过控制软件对各系统的电气设备、阀门开度进行控制,对各种流量、压力、液位、温度进行数据检测和处理,以及注聚过程中的数据记录、处理、存储等,并以数据报表和曲线的形式显示、回放历史注聚数据等,可实现注聚工艺参数的在线监测和有效控制。电气间采用正压防爆设计,满足海上平台作业安全要求。

2.2 系统特点

(1)橇装化设计

海上油田聚合物驱平台配注系统采用橇装化设计,把几个系统分为了几个橇块,橇块之间可快速连接,只需平台提供低、高压来水和电源,设备就位即可完成聚合物干粉的分散溶解、输送、熟化、喂入、稀释混合及注入的整套配注流程。

(2)结构轻巧

设备尺寸最大程度缩小,单个橇装设备重量基本控制在9t以下,满足海上平台吊装的要求。

(3)布置紧凑

对装备采用集中、立体设计,布置紧凑,有利于现场连接和维护,并且运移、安装施工方便,符合平台节约空间的原则。

(4)自动化程度高

整个配注系统实现自动化控制,使得注聚现场实施的作业人员最大程度的减少,节约了人工成本。

2.3 系统性能

海上油田聚合物驱平台配注工艺技术可满足海上平台单井和井组的注聚作业,系统的性能参数如下:最大日配注量3 500m3,额定配液速度50m3/h (可调),母液浓度5 000mg/L,目标液浓度1 500～2 000mg/L,注入压力≤16MPa,适用井数1～8口井。

3 现场应用效果

2003年首次在SZ36-1油田开展了聚合物驱单井注入试验,海上油田聚合物驱平台配注工艺技术初次应用到现场 ,日配注量400m3,配注浓度1 750mg/L,注入压力<16MPa。在熟化时间1h的情况下,母液浓度5 000mg/L,粘度达到10 000 m Pa·s以上。单井注入试验经历500多天,配注系统稳定运行,并在单井试验后取得良好的效果。2005年和2006年分别开展了井组和新油田早期注聚试验。至2007年底,海上油田聚合物驱平台配注工艺技术分别应用到SZ36-1、LD10-1、J Z9-3油田井组注聚,其中J Z9-3油田的聚合物驱平台配注工艺系统可满足8口井的注入能力,日配注能力达3 500m3。2009年,井组注聚规模进一步扩大。

历经6年的应用和改进后,海上油田聚合物驱平台配注工艺技术已逐渐成熟,可满足海上平台注聚配注的要求。另外,橇装化设计也使得置换下来的注聚装备可重复利用,如2008年LD10-1油田置换下来的注聚设备又应用于 LD5-2和NB35-2油田调驱,顺利地完成了现场作业并取得了较好效果。

4 结论

(1)针对海上平台空间、作业环境特点,开发出的海上油田聚合物驱平台配注工艺技术和设计制造的单井和井组注聚配注设备,在渤海油田取得了成功应用。

(2)海上油田聚合物驱平台配注工艺系统采用橇装化设计,结构轻巧,布置紧凑,设计合理,功能齐全,适应于海上平台作业条件,并可实现设备的重复利用。

(编辑:孙丰成)

Abstract:For the limitation of platform space,operation environment and lifting ability,the huge polymer injecting workstation and injection distribution equipment are not allowed to set on the offshore platform.So,a new injection distribution system on platform has been developed for polymer flooding in offshore oilfield,and injecting equipment for single well and well group has been designed.The onsite applications of the technique in Bohai oilfield show that,because of the skid design and PLC automatic control system,the polymer injection distribution system can not only decrease the labor intensity,misoperation risk,“fish-eyes”and filter blocking,but also be installed easily and save platform space,so that to provide the technical support for polymer flooding in offshore oilfield.

Key words:offshore oilfield;polymer flooding;injecting;technique;skid design;PLC automatic control

Injection distribution technique on platform for offshore polymer flooding

Liu Min Zou Minghua Wu Huaxiao Zou Wanqin Zhao Boxing
(CNOOC Energy Technology&Service-Oilf ield Technology Services Co.,Tianjin,300452)

2010-05-21 改回日期:2010-06-29

＊国家科技重大专项“海上稠油化学驱油技术”(编号:2008ZX05057-04)部分研究成果。

刘敏,高级工程师,1993年毕业于原西南石油学院机械系,目前主要从事海上油田采油工艺配套技术开发工作。地址:天津市塘沽区渤海石油路688号501信箱(邮编:300452)。