西区油田常温集输过程清管周期研究

田东恩

(延长油田西区采油厂，陕西延安 717500)



西区油田常温集输过程清管周期研究

田东恩

(延长油田西区采油厂，陕西延安 717500)

根据西区油田常温集输过程的黏壁规律，给出了通球周期计算公式，并且据此开发了通球周期计算软件。重点计算并分析了不同含水率、流体温度对通球周期的影响，得到温度对周期影响占据主导因素，并进一步分析了环境温度对管道通球周期的影响规律。研究所得结论对于西区油田常温集输过程清管周期的确定和清管工作的实施具有重要指导意义。

常温集输； 软件开发； 含水率； 环境温度； 通球周期

目前，西区油田处于延长油矿开采的后期，需要采用注水方式来维持稳产运行。为了降低生产成本，采用常温集输工艺。这常使得油井产液在管道内的流动温度降低至凝点以下，原油流动性变差，且在剪切应力下会发生乳化和絮凝，使得一部分油水乳状液黏在管线内壁上[1-2]，导致管道内径变小[3-4]，井口回压增大。此时需要对井口回压过大的集输管道进行清管作业，以减小能量损失和保证管道运行安全[5-6]。

当前的清管周期研究主要集中在长输原油管道上，文献[7-10]研究认为，管道内结蜡厚度和运营成本是影响清管周期的主要因素，确定清管周期需要以最小运行费用为目标函数对其进行求解。针对常温集输管道的清管周期研究较少的情况，结合西区油田高含水期的黏壁规律，编制了常温集输管道通球周期软件，分析了不同含水期集输管道的通球周期规律，对实际生产中的清管工作具有指导意义。

1 通球周期计算式

=lnk+alnx形式。根据实验室环道装置的测试数据，运用计算机程序回归得到的高含水期气相折算系数为：

(1)

式中： Δpl为整个管道内只有液相时的流动压降，Pa；Δpg为整个管道内只有气相时的流动压降，Pa；Gl为液相质量流量，kg/s；A为管道截面积，m2。

此外，根据管道各段的总传热系数K，由苏霍夫温降公式计算得到沿线油温ty，进而反算出管道内壁温度tb，对于第i段管道有：

(2)

式中：tbi为第i段管道管内壁温度，℃；tyi为第i段管道内流体温度，℃；Ki为第i段管道传热系数，W/(m·℃)；D为管道外径，m；t0为管道周围土壤温度，℃；α1为油流与管内壁放热系数，W/(m2·℃)；di为第i段管道内径(为管道内径减去凝油层厚度)，mm。

在集输过程中，随着油温的降低，凝油黏在管道内壁上，使管道内径减小，结合已有的西区油田高含水期原油黏壁速率关系式，得到管径随时间的变化关系为：

(3)

式中：d为黏壁后的管径，mm；dc为黏壁前的管径，mm；τw为未黏壁时的剪切应力，Pa；φ为综合含水率，范围为80%～100%，无量纲；τ为管壁处的剪切应力，Pa；Δt为原油凝点与壁温温差，℃；Ttq为井口回压达到规定值时的通球周期，h。

2 通球周期计算软件开发

根据通球周期计算公式，利用计算机VB语言编制了计算软件，软件界面和参数输入界面如图1所示。

图1 通球周期计算软件界面

Fig.1 The interface of pigging period calculating software

通球周期计算软件界面如图1(a)所示，点击“进入”按钮进入参数输入界面，如图1(b)所示。主要包括基础参数输入和水力热力计算两部分，根据管道运行情况输入相应参数后，点击“进行计算”按钮即可得到通球周期。

3 各个管道通球周期计算结果

通过对西区油田各个井组在不同含水率、加热与常温输送时的通球时间进行计算，得到主要井组的通球时间如表1所示。

由表1可知，通球周期的主要影响因素是含水率和温度。对于不加热井组，通球周期随着含水率上升而增大。这主要是因为含水率的上升导致流体对黏在管壁上的油水乳状液液滴的剪切剥离作用增强，带走一部分黏在管壁上的凝油，减缓了黏壁速率。对于加热井组，通球周期增加明显，例如，寨94井组在含水率为90%时常温集输，通球周期为39.02 h，但当含水率减小为85%时,若实施加热输送，通球周期为55.48 h，比含水率90%时通球周期大很多，这说明温度对通球周期影响很大，占据主导因素。

表1 集输管道的通球周期

续表1

4 环境温度对通球周期的影响

由于不同季节埋地管道的环境温度是不同的，且管道通球周期受温度影响较大，故分析环境温度对通球周期的影响规律是必要的。取寨61和寨44井组进行相应分析，其中寨61集输管线长745 m，寨44集输管线长583 m，两条管道内径均为50 mm。对不同含水率条件下通球周期随环境温度的变化情况进行了计算，如图2所示。

由图2可知，在同一含水率条件下，通球周期随着环境温度的升高而增大，且含水率越高，相同温度区间的通球周期增大更多。这主要是因为温度和含水率的增加极大地减小了黏壁过程的发生。在同一环境温度下，通球周期随着含水率增加而增大。

图2 寨61、寨44井组集输管道通球周期与环境温度关系

Fig.2 The relationship between pigging period and ambient temperature for Zhai 61 and Zhai 44 well group gathering and transportation pipelines

5 结论

通过对延长油矿西区油田常温集输工艺条件下的通球周期进行研究，开发出了计算常温集输管道通球周期的软件界面，并得到以下主要结论：

(1) 通球周期主要受含水率和温度影响，通球周期随着含水率升高而增大，流体温度升高也会使通球周期增大，且流体温度占据主导因素。

(2) 在同一含水率条件下，通球周期随着环境温度的升高而增大，且含水率越高，相同温度区间的通球周期增大更多；在同一环境温度下，通球周期随着含水率增加而增大。

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(编辑 王亚新)

Study on Pigging Period of Normal Temperature Gathering and Transportation Process in Xiqu Oilfield

Tian Dongen

(The Xiqu Oil Production of Yanchang Oilfield，Yan’an Shaanxi 717500, China)

Based on the wall sticking law in the normal temperature gathering and transportation process of Xiqu oilfield, the pigging period formula is obtained. And the pigging period computational software interface is developed based on the formula. The effects of water cut and fluid temperature on pigging period are calculated and analyzed. It is found that the effect of fluid temperature is the leading factor, and the effect of ambient temperature on the pigging period is analyzed further. The studying results will have important guiding significance on the determination of pigging period and the implement of pigging work for the normal temperature gathering and transportation process of Xiqu oilfield.

Normal temperature gathering and transportation process; Software development; Water cut; Ambient temperature; Pigging period

1006-396X(2015)01-0085-04

2014-07-04

2014-09-18

延长油田科研资助(Ttgs2012ky-B-17)。

田东恩(1965-)，男，高级工程师，从事石油工程技术研究；E-mail:dongentian@sina.com。

TE832.2

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.01.017