双层保温注水海管在垦利10-4油田的应用研究

常 伟，四建鑫（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）



双层保温注水海管在垦利10-4油田的应用研究

常 伟，四建鑫
（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

摘 要：垦利10-4油田原油的物性具有含蜡高、析蜡点高、凝固点高的特点，在水驱开发中，若采用常规单层注水海管输送注水，注水温度偏低，低温水注入地层会形成冷水带，不仅使原油由牛顿流体转变为非牛顿流体，改变原油的渗流规律，而且析出的固体蜡质也会造成油气层污染，影响注水开发效果。为了解决注水温度低的问题，提高采收率，垦利10-4油田注水海管采用双层保温设计，经热力计算和现场验证，注水温度能达到采油工艺要求。

关键词：析蜡点；注水温度；双层保温海管；垦利10-4油田

垦利10-4油田利用渤南作业公司区域一体化的优势依托垦利10-1油田开发，垦利10-4油田井产物流经加热后通过12”、12.6km混输海管输送至垦利10-1油田进行处理，垦利10-4油田所需注水经10”、12.6km海管由垦利10-1油田提供。垦利10-4油田原油凝固点36℃，析蜡点57℃，含蜡量27.68%-29.65%，属于三高油藏，原油物性如表1所示。

表1 垦利10-4油田原油物性

1 垦利10-4油田注水温度分析

1.1 水驱过程中原油的流变特性

垦利10-4油田原油含蜡量高、凝固点高、析蜡点高，当原油温度在析蜡点以上（57℃）时，蜡呈液态溶解在原油中；当温度介于析蜡点和凝固点之间时，原油中的蜡部分为液态，部分为固态；低于凝固点时，原油中的蜡失去流动性。在水驱开发过程中，若温度过低会在近井地带形成一定范围的低温区，且随着注水量的增加该低温区会不断扩大，该区域内原油析蜡，使原油转化为非牛顿流体［1-2］，改变渗流规律，而且析出的蜡也会影响油层的孔隙度和渗透率，造成油气层污染［3-4］，并使注水井近井地带表皮系数增大、注水启动压力升高，导致注水井吸水指数下降，影响注水开发的效果及最终采收率。

1.2 注水温度优选

前人研究表明［5］，注水温度对凝固点高、析蜡点高的油藏影响较大，注水温度低于凝固点、析蜡点时，油层的空隙、吼道会被堵塞，油气层被污染，水驱油的效率下降。注水温度高于凝固点、析蜡点，能够提高水驱油的效率。因此高温注水有利于提高采收率，但当温度高于析蜡温度后，再提温对提高采收率的作用不大［6］，且会造成油井管柱结垢、加热费用增加等问题，因此注水温度不宜过高。通过对垦利10-4油田注水样进行实验室研究，利用经验公式（SI）法和稳定指数（SAI）法进行结垢预测，垦利10-4油田注水温度选取为50-60℃。

1.3 常规单层海管输送温降分析

垦利10-1油田注水泵出口压力为18 300kPaG，操作温度为60℃，若注水海管采用常规单层管设计，总传热系数取14W/ （m2·℃），注水海管温降计算结果如表2所示。

表2 常规注水海管热力计算表

经研究，当9.5℃的注入水以400m3/d 排量注入地层，到达井底的温度为21℃，1个月后近井地带0.5m处的温度为46℃，近井地带7m处的温度为62.5℃，近井地带14m处的温度为78.4℃，近井地带21m处升至地层静温；1年后井底温度为45.8℃，近井地带7m处温度为46.3℃，近井地带14m处温度为48.7℃，近井地带49m处升至地层静温。通过上述数据可以看出，若长期（1a以上）采用单层注水海管提供注水，垦利10-4油田油井的析蜡区域和降温区域明显增大［6］，析蜡区域和降温区域内原油会发生析蜡或凝固现象，造成渗透率下降及注水效果下降，影响最终采收率，因此常规单层海管不满足垦利10-4油田采油工艺的要求。

2 双层保温注水海管工艺研究

2.1 双层保温注水海管热力计算

常规单层海管无法满足垦利10-4油田注水温度要求，为

提高注水温度，垦利10-4油田拟采用双层保温注水海管方案。保温层采用聚氨酯泡沫材料，厚度为45mm，管线的总传热系数按0.95 W/（m2℃）考虑。根据以上设计参数，对管线输送工艺进行水力和热力计算，计算结果如表3所示。

表3 双层注水海管热力计算表

通过热力计算可以看出，采用双层保温注水海管进行注水输送，可以使注水井井口温度保持在52-58℃，满足垦利10-4油田采油工艺的要求。

2.2 运行效果分析

在垦利10-4油田投入试生产后，现场操作人员对双层保温注水海管的效果进行了现场试验，试验结果如表4所示。

表4 垦利10-4油田双层保温注水海管温降试验表

经过9d的现场试验，垦利10-4双层保温注水海管在流量1 556m3/d时，进口温度62℃，出口温度53.4℃，海管实际的温降值优于设计工况。垦利10-4油田双层保温注水海管能满足现场采油工艺的使用要求。

3 结论

1）对高凝油藏实施注水开发时，要合理控制注水温度，减小地层的析蜡区域和温降区域，防止原油析蜡、凝固堵塞吼道和孔隙，影响岩层渗透率，降低油田采收率；

2）垦利10-4油田双层保温注水海管可以在12.6km长度内将温降控制在2℃到8℃以内，满足垦利10-4油田采油工艺的要求；

3）对比增加加热器等其他工艺措施，采用双层保温注水海管经济成本最低，且可以在垦利10-4周边区域新油田依托其开发时升级成混输海管使用，提高了双层保温注水海管使用的灵活性。

参考文献

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［2］ 张劲军，朱英如，李鸿英，等.含蜡原油特征温度试验研究［J］.石油学报，2007，28（4）：112-128.

［3］ 姚凯，姜汉桥，党龙梅，等.高凝油油藏冷伤害机制［J］.中国石油大学学报：自然科学版，2009，33（3）：95-98.

［4］ 姚为英.高凝油油藏注普通冷水开采的可行性［J］，大庆石油学院学报，2007，31（4）：41-43.

［5］ 焦雪峰，金维鸽.温度对高凝油油藏开发效果的影响研究［J］.贵州工业大学学报（自然科学版），2008，37（6）：9-11.

［6］ 阳晓燕，杨胜来，吴向红，等.注水对高凝油藏温度场影响的数值模拟研究［J］.复杂油气藏，2011，4（3）：51-53.

Application of Double Insulation Tube in Sea Water Kenli 10-4 Oilfield

Chang Wei，Si Jian-xin

Abstract：The physical properties of Kenli 10-4 with a waxy crude oil，high wax precipitation point，high freezing point features in waterflood development，the use of a conventional single-layer water piped sea water，low water temperature，low-temperature water cold water injected into the formation will form a band，not only by the crude oil into a non-Newtonian fluid Newtonian fluid，change oil seepage law，and the precipitated solid waxy layer of oil and gas can also cause pollution affecting water flooding.In order to solve the problem of low water temperature，enhanced oil recovery，sea Kenli 10-4 oil field water injection pipe with double insulation design，the thermodynamic calculation and field-proven，water temperature can reach oil production process requirements.

Key words：wax precipitation point；sea water temperature；double insulation tube；Kenli 10-4 Oilfield

中图分类号：TE973

文献标志码：B

文章编号：1003–6490（2016）02–0014–02

收稿日期：2016–02–10

作者简介：常伟（1980—），男，四川中江人，工程师，主要从事海上生产管理、海上石油开采管理工作。