留北油田地面常温集输工艺优化设计

华北油田公司第三采油厂

常温集输工艺是目前油田应用最广泛的集输工艺，其流程简单，能耗较低，是油田站外集输工艺的第一选择。对于井口温度较高的油井，可以直接实现常温输送或通过油井之间的简短串接实现常温输送，但对于井口温度较低或距离站场较远的油井，直接实现常温输送比较困难。为使此类油井也可以实现常温输送，在不采取井口加药及电加热等方式的情况下，通过提高井口产液温度即可实现常温集输。据统计，华北油田采油三厂有丰富的地热资源，生产区域内有地热能为4.12×1018J，丰富的地热资源为常温集输提供了有利的条件。为实现地热资源的高效利用[1-2]，研究应用了复合隔热内衬油管技术，通过降低井筒举升过程中的热能损失，提高井口产液温度，实现应用区块常温输送，达到了节能降耗、降本增效的目的。

1 现状及潜力分析

留北油田目前运行联合站1座，地热站1座，接转站3座，计量站8座，共有油井124口，开井84口，日产液4 281 t，日产油229.8 t，综合含水94%，析蜡点在井口以下500～700 m之间，凝固点在29～32 ℃之间。其中35口油井的井口产液温度≥35 ℃，可直接常温输送进站，剩余49口油井无法常温输送[3-5]，需要采用三管伴热集输工艺流程，其循环用水量大，能耗高[6-7]，采油三厂已经逐年对三管伴热集输工艺进行改造。留北油田地面系统流程老、能耗高，在集输工艺改造方面仍存在较大的节能空间，并且所辖区块及周围没有较大的新区产能，所以有必要对其进行流程简化优化，达到节能降耗、提高效益的目的。

2 复合隔热内衬油管出油温度分析

复合隔热内衬油管是在D89 mm油管内衬一层4 mm厚的材质为气凝胶的隔热保温材料+3 mm厚高密度聚乙烯材料制作的内管。其中隔热材料起到减少井筒举升过程中的热能损失及提高井口产液温度的作用；高密度聚乙烯制作的内管起到防偏磨的作用。

采用单一变量法原则，对井筒温度场影响因素进行敏感性分析。分别改变井筒中的产液量、含水率及复合隔热内衬油管下深仿真分析不同井筒铺设方案的井筒温度分布，预测井口出油温度，为指导复合隔热内衬油管的应用提供理论依据[8-9]。

2.1 产液量与出油温度关系

产液量越高，井筒液体携带的热量越多，液流速度加快，在相同时间内同等热能损失情况下，保留的热能越多，井口温度就越高。随着液量增加，井口温度增加值先提升后下降，复合隔热内衬油管存在提高温度的极值。当下入普通油管时，不同产液量与井筒温度的关系如图1所示；当下入复合隔热内衬油管时，不同产液量与井筒温度的关系如图2所示。

图1 下入普通油管时不同产液量与井筒温度关系Fig.1 Relationship of wellbore temperature with different fulid yield when running into common tubing

2.2 含水率与出油温度关系

当产液量一定时，含水率上升，井口温度上升。在液量一定、复合隔热内衬油管下深一定时，随着含水率不断增加，井口温度增加幅度不断变小。当下入普通油管时，不同含水率与井筒温度的关系如图3所示；当下入复合隔热内衬油管时，不同含水率与井筒温度的关系如图4所示。

图2 下入复合隔热内衬油管时不同产液量与井筒温度关系Fig.2 Relationship of wellbore temperature with different fulid yield when compound heat insulation lined tubing is inserted

图3 下入普通油管时不同含水率与井筒温度关系Fig.3 Relationship of different water content and wellbore temperature when running into common tubing

图4 下入复合隔热内衬油管时不同含水率与井筒温度关系Fig.4 Relationship different water content and wellbore temperature when compound heat insulation lined tubing is inserted

2.3 复合隔热内衬油管下深与出油温度关系

随着复合隔热内衬油管下深的增加，井口温度逐渐升高；井口温度增加幅度逐渐变小。在现场实际应用中，具体结合单井凝固点及析蜡点数据，综合考虑其经济效益，根据目标需求确定合适的下管深度。

3 现场应用

应用复合隔热内衬油管前，有35口油井的井口出油温度≥35 ℃，可直接常温输送进站；对无法常温输送的剩余49口井集输流程采取新路由，串接改造为11组管线集输进站，并对改造后11组管线中的17口井应用复合隔热内衬油管。应用前后参数对比如表1所示。

表1 17口油井应用复合隔热内衬油管前后参数对比Tab.1 Comparison of parameters before and after the application of compound heat insulation lined tubing in 17 oil wells

3.1 地面集输设计

集输管线新建路由原则：根据49口井井位、产液量及井口温度等参数，本着高温井带低温井、产液量高带产液量低油井的原则，尽量按照现有的模式和布局，利旧部分集输管线，更换部分腐蚀严重的管线，确定单管集输管线路由及串联情况。

复合隔热内衬油管选井原则：确定49口井11组管线新路由后，对每个井组油井原油凝点及集输参数进行测定，依据测定的参数确定井组远端井应用复合隔热内衬油管，以保障应用井组常温输送。通过测算选出17口井应用复合隔热内衬油管提温。

应用的49口单井集输参数见表2～表5，各井组地面集输管线走向见图5～图8。

表2 路3计量站外单井集输参数Tab.2 Gathering and transportation parameters of single well outside Lu 3 Measuring station

图5 路3计量站单井管线走向Fig.5 Pipeline trend of single well in Lu 3 Measuring Station

3.2 应用效果

应用后，单井井口温度平均提高12.8 ℃，最高提温19 ℃，悬点载荷平均降低5.8%，日耗电平均下降10.8%，检泵周期平均延长272天以上并持续有效，年节约燃料油1 672.31 t，并且单井实现了不洗井不加药的日常维护方式，留北油田84口油井实现了常温集输进站，有效降低了加热炉的燃料油消耗和污染排放。

表3 路15-1计量站外单井集输参数Tab.3 Gathering and transportation parameters of single well outside Lu15-1 Measuring Station

图6 路15-1计量站单井管线走向Fig.6 Pipeline trend of single well in Lu15-1 Measuring Stations

表4 路15-2计量站外单井集输参数Tab.4 Gathering and transportation parameters of single well outside Lu15-2 Measuring Station

图7 路15-2计量站单井管线走向Fig.7 Pipeline trend of single well in Lu15-2 Measuring Station

表5 路27计量站外单井集输参数Tab.5 Gathering and transportation parameters of single well outside Lu 27 Measuring Station

图8 路27计量站单井管线走向Fig.8 Pipeline trend of single well in Lu 27 Measuring Station

4 经济效益分析

经济效益计算分为节约药剂费用、减少耗电费用、减少热洗费用、减少热洗压产、减少燃料油消耗五个部分。留北油田地面常温集输改造自2017年开始规划进行建设，至2018年完全建成，至今运行良好，经济效益如表6所示。

表6 经济效益分析Tab.6 Economic benefit analysis table

2017—2018年经济效益计算：①减少药剂费用3.87万元；②减少耗电费用3.79万元；③减少热洗费用30.21万元；④减少热洗压产影响费用163.79万元；⑤减少燃料油消耗费用788.78万元；⑥材料加工费334.54万元。留北油田地面集输创经济效益655.9万元。投资回收期为0.51年。

5 结论

（1）留北油田常温集输工艺的成功应用为采油三厂其他油田的常温集输提供了技术借鉴。

（2）充分利用了油田地热资源，通过应用复合隔热内衬油管技术，降低了井筒举升过程中的热能损失，提高了井口出油温度，实现了应用井组常温输送进站，减少了加热炉燃料油消耗，实现了节能清洁环保生产，特别是在京津冀环境敏感区应用意义重大。