1 比例调节注入工艺粘损概况

喇嘛甸油田规模化应用比例调节注入工艺的注入站有11座, 其中, 南中东上返一区注入站3座, 北西上返二区注入站5座, 北北上返二区3座。比例调节泵共计185台, 注聚井563口。投聚初期, 对比例调节注入工艺粘损进行了调查, 其粘损主要发生在比例调节泵、静态混合器、注入管线等几个部分, 其中注入泵和静态混合器所占比例较大 (表1) 。

表1 喇北西二区比例调节工艺粘损概况

2 比例调节注入工艺粘损节点分析

2.1 比例调节泵

2.1.1 回流率

图1 聚驱比例调节装置剖面图

比例调节泵液力端每个液缸都有一个流量调节装置, 独立工作, 有各自的进排液系统, 通过调节柱塞嵌入泵液缸体中的多少来实现排量的线性调节, 单缸流量可实现理论排量的50%-100%随意调节 (图1) 。但流量调节幅度越大, 高压聚合物溶液回流率越大, 聚合物被剪切越严重。

回流率计算公式R= (Q_max-Q) ×100/Q_max

式中Q——方案配注流量, m³/h;

Q_max——单缸最大流量, m³/h。

通过对喇北西二区3-PS2234井在不同流量调节幅度下泵进出口母液进行了取样, 并将其用污水稀释到该井方案配注浓度1800mg/L下进行粘度检测, 结果显示, 单井回流率越大, 注聚泵粘损越大。图2是喇北西二区喇3-PS2234井在不同回流率下的比例调节泵粘损曲线。

图2 喇3-PS2234井粘损值曲线 

为进一步验证以上所得出的结论, 选取了不同方案浓度的注入井进行不同回流率下取样检测, 测试结果同样表明, 回流率越大, 比例调节泵对聚合物溶液粘损越大 (表2) 。

表2 不同回流率下比例调节泵粘损统计表

2.1.2 容积效率

注聚泵的容积效率是评价注聚泵的另一个较重要的指标, 其计算公式为η_V=Q/Q_t

式中Q———实际流量, m³/h, 可由流量计读出;

Q_t———理论流量, m³/h, Q_t=ASnz;

A———柱塞截面积, m²;

S———柱塞行程, m;

n———往复次数。

通过对不同容积效率下的注聚泵进出口进行粘度损失检测, 注聚泵的粘度保留率与容积效率呈较好的对应关系 (图3) , 容积效率高, 粘度保留率高, 容积效率低, 粘度保留率低 (为了消除回流率的影响, 所测容积效率是在单缸额定排量下测得) 。

图3 比例调节泵不同容积效率下粘损曲线

2.2 静态混合器

静态混合器是在管道内放置的特别结构规则的构件, 当两种或两种以上液体通过这些构件时, 液体被不断分割和转向, 使液体达到充分混合。在此过程中聚合物溶液剪切程度较大。

2.3 注入管线

目前喇嘛甸油田比例调节注入工艺区块均为高浓度聚合物驱, 注聚后, 管道内会粘附一定杂物和粘团等污染物, 注入压力上升, 管损增大, 根据统计, 喇北西块二区平均管损0.14MPa, 其中小于0.1MPa的井数占66.3%, 这部分井注入管线粘损很小平均1.5%, 管损大于0.5MPa的井数占7.2%, 注入管线粘损较大平均4.1%。

3 比例调节注入工艺粘损控制方法

3.1 合理控制单井母液回流率

为降低单井母液回流率对聚合物母液的降解, 喇北西二区对回流率高的71口注入井进行了精细调参, 通过减小比例调节泵单井柱塞直径, 降低单缸最大流量, 从而降低了单井母液回流率。71口井调参前平均单井母液回流率为46.8%, 调参后平均单井母液回流率降至25.6%, 下降了21.2个百分点。平均粘损值由调参前的6.4%下降至4.1%, 下降了2.3个百分点。

3.2 改进调节机构减少机械剪切

比例调节泵在进行流量调节时, 调节柱塞会对聚合物溶液造成降解, 通过技术革新对注入泵的调节装置进行改进, 采用高压氮气气囊作为主要调节元件, 根据不同单井母液配注量, 对气囊的压力进行设定, 实现流量调节。选取了4-6^#站的4口井进行了试验, 试验证实高压气囊代替调节机构具有流量稳定性高、粘损低等特点, 常规调节机构比例泵粘损值平均7.8, 改为高压气囊调节后平均粘损值为3.7%, 下降了4.1个百分点。

3.3 提高比例调节泵容积效率

3.3.1 定期清洗泵进口过滤器

比例调节泵的注入工艺地面工艺流程简化, 相对于一泵多井取消了母液汇管与流量调节器, 但为了防止机械杂质进入泵头, 在每台泵进口均安装了过滤器, , 从现场运行情况看, 通常2-3个月后过滤器表面会形成堵塞或杂质, , 加大了对聚合物溶液的降解, 同时造成柱塞泵供液不足, 导致注聚泵容积效率下降, 因此, 注聚泵的泵头过滤器的清洗周期应结合柱塞泵的一级保养进行 (通常间隔600小时) 。

3.3.2 及时清洗或更换泵阀组件

聚合物溶液注入过程中, 液体主要通过液力端的吸入和排出实现增压输送过程, 当泵阀密封不严或泵阀弹簧变形损坏时, 高压下泵阀处流体发生倒流现象, 这样一部分流体反复在泵阀处被剪切, 导致聚合物被降解。需要及时对密封不严的泵阀进行清洗, 对损坏的泵阀进行更换, 保证了区块注入时率的同时, 控制住了比例调节泵的粘损。

喇北西二区年共清洗泵进口过滤器655泵次, 清洗及更换泵阀41井次, 容积效率平均提高3.3个百分点, 泵出口粘度平均提高6.1m Pa.s。

3.4清洗单井管线降低管损

为了避免因管线结垢、堵塞等原因造成的管损增大, 在工艺上须将管损控制在合理范围内, 做到定期核管损情况, 对管损大的注入井采取洗井措施, 避免聚合物降解率增大的现象发生。喇北西二区通过对管损大于0.5MPa的18口注入井采用大排量冲洗的方式, 利用站内洗井流程, 采取不同流量对管线进行冲洗。在冲洗流量上, 采取15m³/h、20m³/h、25m³/h三个流量梯度进行冲洗, 实施后平均粘度上升5.3m Pa.s, 平均粘损降低2.5个百分点。

4结论

(1) 比例调节注入工艺主要粘损点为比例调节泵、静态混合器、注入管道等几个部分;

(2) 比例调节注入工艺粘损规律为:单井母液回流率越大, 调节机构对聚合物溶液剪切越严重, 注聚泵粘损越高;注聚泵容积效率越低, 粘损值越高, 单井注入管线管损越高, 粘损值越高;

(3) 通过精细调参, 改变比例调节泵单井柱塞直径, 使单缸最大流量接近方案配注流量, 大幅度降低单井母液回流率, 可有效降低泵对聚合物溶液降解。

(4) 通过利用站内洗井流程, 采用大排量冲洗的方式, 采取不同流量对管线进行冲洗, 可降低注入管线对聚合物溶液的降解。

参考文献

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[2] 张晓华.聚驱比例调节一泵多井注入工艺技术研究.2009.

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