新疆油田复合驱地面配注技术

中油（新疆）石油工程有限公司设计分公司

新疆油田公司从“九五”开始加大了复合驱提高采收率的现场试验研究力度，先后开展了聚合物驱、弱碱三元复合驱等多种提高采收率技术的现场试验。国内三次采油研究发现，复合驱技术在很大程度上延缓了各大油田产量递减的速度，已成为老油田产量接替的主要措施，在油藏含水95%～98%时进行复合驱，可提高采收率幅度18.2%～16.7%。为了确保复合驱现场试验及工业化的顺利实施，地面工艺技术的研究与驱油试验同步开展，并随着驱油技术的不断发展和完善，形成了适合新疆油田砾岩油藏复合驱现场试验和工业化推广应用的地面特色配注技术[1-3]。

1 砾岩油藏地面配注技术难点

复合驱配注系统的关键在于降低黏度损失，地面系统配注工艺聚合物黏损的主要环节在注聚泵、静态混合器以及管道上，经调研国内油田黏损一般在15%～20%[4]，找出低黏损工艺对于配注系统至关重要。新疆油田复合驱属于砾岩油藏，砾岩油藏与砂岩油藏性质相差较大，对地面的配注要求更高，砾岩油藏非均质性极大，要求个性化配注。由于单井注入量、注入浓度、注入压力均不一致，导致地面配注系统存在以下难题：①注入体系调控难度大，注入井压差、系统黏度损失大，要求进行个性化配注；②弱碱三元配注系统结垢严重，碱路调配浓度误差大、结垢严重，经常出现高压端流量计阀芯卡死、电动机烧坏、传动杆断等现象。

2 配注系统工艺技术

目前配注系统已形成了双向错流、辐射回流、多元可调配注工艺技术。包括双向错流、辐射回流配液用水处理技术、单泵多井分压调节聚驱配注技术、单泵单井两级浓度调配弱碱三元配注技术等，满足了新疆砾岩油田复合驱个性化配注需要。

2.1 双向错流、辐射回流配液用水处理技术

针对砾岩油藏复合驱试验水质指标高的特点，分析影响复合驱注入液性能的基本物质是Fe2+、S2-，二价离子浓度过高对建立溶液低界面张力不利。采用双向错流、辐射回流原理研发嵌套式曝气装置进行曝气。新型曝气塔包括下部对流接触反应区、中部气体聚集区、上部环流反应区三个部分，将环流氧化区与曝气氧化区连接在一起，使污水与空气接触更加充分[5]，如图1所示。

图1 常规曝气塔与嵌套式曝气塔结构对比Fig.1 Structure comparison of nested aeration tower and traditional aeration tower

2.2 单泵多井分压调节聚驱配注技术

聚驱配注均采用母液集中配制、分散注入方式。为了保证砾岩油藏非均质注入，减少因压差而造成的黏度损失，配注工艺将注入系统分为若干个压力等级。运行过程中将压差小于一定值的注入井调整到一个压力系统中实现各单井分压注入，采用锥形低剪切电动流量调节器、高压水流量调节器及自动控制系统，对各单井的注入量、目的液中聚合物（P）浓度进行自动调节，如图2所示。

图2 单泵多井分压调节注入工艺Fig.2 Partial pressure regulation injection technology of single pump and multi wells

2.3 单泵单井两级浓度调配弱碱三元配注技术

为了保证砾岩油藏三元复合驱非均质注入要求，结合药剂的三次复配以及熟化的需要，该工艺结合药剂的二次复配以及熟化，根据注入目的液中表面活性剂（S）的浓度将表面活性剂与聚合物、表面活性剂与碱（A）混合形成两种二元液。表面活性剂/聚合物二元液（SP）与表面活性剂稀释液根据聚合物注入浓度、注入量要求实现一级在线低压调节，与另外一种表面活性剂/碱二元液（AS）根据碱注入浓度、注入量要求实现二级在线高压调节。采用单泵对单井注入，调节注入压力，减少因压差而造成的黏度损失，同时表面活性剂与碱混合采用目的液法，将结垢反应放于调配罐内减少了调配罐后端碱与表面活性剂混合液失钙率，减少了常规流程中碱、表面活性剂及水复配成高压二元液时混合溶液失钙率高的问题[6]，很好地保护了高压端调控仪器，避免了高压流量计阀芯卡死、电动机烧坏、传动杆断等问题[7]，保证了高压注入泵及配套系统正常生产，减少了结垢点，清垢周期延长至3～6个月。从配注精度来看，减少高压端调控仪器结垢可提高配注精度，目的液达标率高达94%以上。该工艺实现单井注入量、聚合物浓度、碱浓度的可调，同时保证在聚合物、碱浓度调整过程中表面活性剂浓度恒定，如图3所示。

图3 单泵单井两级浓度调配注入工艺Fig.3 Two stage concentration allocation and injection technology of single pump and single well

3 技术特点

（1）应用多压力系统分配调节技术降低压力引起的聚合物黏度损失。分压调控复配装置将压差小于2.5 MPa的注入井调整到一个压力系统中，减少因压力不同截流造成的黏度损失，同时采用锥形低剪切电动流量调节器、高压水流量调节装置及流量专家控制系统，在一泵多井式聚合物溶液的流量调节过程中，实现平稳、快速、高精度的调节。

（2）应用两级浓度调配技术实现碱/聚合物浓度个性化调节。SP 二元液与表面活性剂在低压端进行调配，利用表面活性剂流量调节聚合物浓度，实现了聚合物浓度可调；AS 二元液、SP 二元液均设置流量调节器，按比例锁调节，确保碱的浓度实现可调性按需注入；AP 二元液增压泵出口压力与其变频器连锁，确保AS 二元液单路流量调节过程不影响旁路正常生产，具有多种药剂浓度可调、目的液达标率高、清垢周期长、黏度损失小、调配精度高等优点。

4 应用结果

4.1 双向错流、辐射回流配液用水处理技术

复合驱曝气塔污水停留时间为180 min，常用曝气量为7.5 m3/min。污水曝氧试验结果表明，经过注入站曝氧塔曝氧处理，出水Fe2+、S2-均检不出，见表1。

表1 曝气前后水中Fe2+、S2-含量检测结果对比Tab.1 Comparison of detection results of Fe2+and S2-before and after aeration

4.2 多元可调配注技术

聚驱配注技术利用分压调控保黏原理，减少因压差而造成的黏度损失，采用标量法计算[8]，全流程黏损率平均11.5%，见表2。三元配注技术利用目的液法和点滴法组合调节黏度、变频调压调量分压配注工艺，实现了砾岩油藏强非均质性条件下的个性化注入要求，采用标量法计算，全流程黏损率平均9.59%，见表3。

表2 单泵多井浓度、黏度检测数据Tab.2 Concentration and viscosity test data of single pump and multi well

表3 单泵单井浓度、黏度检测数据Tab.3 Concentration and viscosity test data of single pump and single well

此外，现场试验表明，三元配注技术较好地解决了结垢带来的问题。从防垢来看，结垢点主要为调配罐（A/S 储罐），其次为静态混合器及配套管道、阀门，很好地保护了高压注入泵及配套自控装置，减少了结垢点，清垢周期延长至3～6个月。从配注精度来看，由于减少了高压注入泵结垢，避免了高压流量计阀芯卡死、电动机烧坏、传动杆断等问题，提高了配注精度，目的液达标率高达94%以上。

5 结论

（1）双向错流、辐射回流、多元可调配注工艺技术解决了注入体系调控难度大的问题，实现了砾岩油藏强非均质性条件下的个性化注入要求。

（2）采用双向错流、辐射回流原理研发的嵌套式曝气塔去除污水中Fe2+、S2-的效果明显好于常规曝气塔，保证了污水配剂用水Fe2+、S2-指标。

（3）单泵多井分压调节聚驱配注技术可以有效减少因压力不同截流造成的黏度损失，全流程黏度损失小于12%。

（4）单泵单井两级浓度调配弱碱三元配注技术利用目的液法和点滴法组合调节浓度、变频调压调量分压，提高了配注精度，减少了黏度损失，较好地解决了碱液复配结垢带来的问题，全流程黏度损失小于10%，清垢周期延长至3～6个月。