新注聚工艺流程及日常管理.ppt

注聚工艺及日常管理 二OO六年三月 目录 一 基本概念及聚合物驱油机理 二 聚合物驱油工程地面工艺 三 聚合物驱油注入日常管理 四 后续注水井日常管理 一 基本概念及聚合物驱油机理 1 油田开发阶段 一次采油 依靠油田天然能量 岩石和流体的弹性能量 液体的重力 气顶的压力 边水的压力等进行生产的阶段 根据能量来源分为溶解气驱 重力驱 气顶驱 边水驱开采 其采收率约为10 20 二次采油 从地面补充能量来恢复或保持油藏压力 注水和注气等进行的生产阶段 即水驱或气驱开采 其采收率约为30 50 三次采油 从地面注入各种驱油介质 各种化学物质 溶剂 热载体 各种物理方法等进行生产的阶段 采收率约为50 70 是以开采二次采油阶段剩余油为目标所采取的各种增加原油产量的措施 包括各种物理及化学驱油措施 一 基本概念及聚合物驱油机理 2 原油采收率 原油采收率 采出的原油量与油藏原油地质储量的比值 取决于驱替剂在油藏中波及到的孔隙体积分数及在储油孔隙中驱替出原油的体积分数 原油采收率Ed 驱替剂在油藏孔隙中驱出的原油体积分数 即驱油效率 表示微观孔隙尺寸范围内原油被排出的程度 E 驱替剂在油藏孔隙中波及到的孔隙体积分数 即波及效率 表示油藏孔隙中含油范围内原油被驱扫的程度 一 基本概念及聚合物驱油机理 3 提高原油采收率的方法概述 由于各种方法的驱油机理各不相同 适应的油层条件大相径庭 其效率也有很大的差异 即使采用相同的工艺技术 因油层地质条件千差万别 其效率同样不可能一致 一 基本概念及聚合物驱油机理 双河油田聚合物驱油各区块截止目前累计增油量及提高采收率情况统计 一 基本概念及聚合物驱油机理 1 聚合物 由一种或几种单体聚和而成的高分子化合物 目前使用分子量约2000万左右 水解度约为25 有效含量约为 90 2 水油流度比 水的流度与油的流度的比值 即M w o 流度比反映了油层中驱替相的相对流动速度 流度比愈大 波及体积愈低 3 粘度 粘度是材料在剪应力时其抗流动性的性能 聚合物粘度是指聚合物溶液在地层中抗流动性的性能 4 基本概念 一 基本概念及聚合物驱油机理 4 聚合物驱油概念及机理 聚合物驱油的定义 聚合物驱技术是隶属于三次采油阶段的 提高采收率 技术中的一种强化采油工艺技术 通常是在水驱开发基础上进行的 所以又称为改善水驱 是向地层注入高粘度的聚合物溶液来大大降低流度比 扩大波及体积 提高驱油效率从而提高采收率的驱油工艺技术 聚合物驱油机理 聚合物注入油层后 将产生两项基本作用机理 一方面是控制水淹层段中水相流度 改变水油流度比 提高水淹层段的实际驱油效率 另一方面是降低高渗透率的水淹层段流体总流度 缩小高 底渗透层段间水线推进速度差 调整吸水剖面 提高实际波及系数 一 基本概念及聚合物驱油机理 5 聚合物驱油的影响因素 一 基本概念及聚合物驱油机理 6 聚合物溶液粘度的影响因素 1 聚合物分子量随着分子量增加 聚合物溶液粘度增大 2 聚合物的水解度或阴离子含量随着聚合物水解度或阴离子含量的提高 聚合物溶液粘度增加 但是 当水解度或阴离子含量达到一定程度后 溶液粘度增加变得非常缓慢 3 聚合物的浓度随着浓度增加 聚合物溶液粘度增加 并且增加幅度愈来愈大 4 矿化度随着矿化度的升高 溶液粘度下降 5 PH值的影响随PH值增加 聚合物溶液粘度增加 但增加幅度愈来愈小 一 基本概念及聚合物驱油机理 6 聚合物溶液粘度的影响因素 6 温度聚合物溶液的粘度随着温度的升高而降低 但在降解温度之前 其粘度是可以恢复的 7 机械降解当溶液中的聚合物分子所受到的机械拉伸应力 超过其能承受的力时就发生了机械降解 8 化学降解由化学因素引起的降解称为化学降解 化学降解可分为热降解和氧化降解 目录 一 基本概念及聚合物驱油机理 二 聚合物驱油工程地面工艺 三 聚合物驱油注入日常管理 四 后续注水井日常管理 二 聚合物驱油地面工艺 1 聚合物驱油对地面工艺的基本要求聚合物是一种高分子化合物 从某种角度讲 注聚合物就是为了增加注入水的粘度 因此 保护聚合物溶液的粘度是整个聚合物驱油地面工程的核心 也就是聚合物驱油对地面工艺的基本要求 具体地讲 有如下基本要求 从水质讲 矿化度对聚合物溶液的影响很大 要求尽量低矿化度水 从温度讲 聚合物热降解明显 要求温度在70 以下 从化学性质讲 聚合物对铁离子 尤其是二价铁离子的影响敏感 要求输送聚合物溶液的容器 管道 要尽量采用不锈钢或玻璃钢衬里的材料 如果注入水中铁离子含量较高 则要加入螯合剂 以减少其影响 从微生物对聚合物的影响来讲 需要在注入和配制水中加入杀菌剂 从机械降解讲 聚合物溶液的输送 注入 均应采用容积式泵 以减少机械剪切的影响 二 聚合物驱油地面工艺 除了最大限度地保护聚合物溶液的粘度以外 聚合物驱油对地面工艺还有以下基本要求 1 聚合物溶液的注入是按一定浓度的段塞注入的 混合配比是聚合物注入工艺技术成败的关键 2 要求能够按地质部门提供的配注方案进行配注 并留有修改配注方案的余地 3 设备选型可靠 能够长期连续运行 保证聚合物驱油过程的顺利进行 因此 聚合物驱油地面工艺 既要考虑地面条件 又要考虑地下条件 既要考虑注入工艺本身 又要考虑外部条件 如保温 排污 工人维修操作的环境 以及聚合物注入过程中的连续性 二 聚合物驱油地面工艺 2 聚合物驱油地面工艺流程 聚合物驱油注入工艺技术与水驱注入工艺技术本质上并多大差别 只是需要增加聚合物溶液的混配工艺 聚合物溶液配制及注入流程为 二 聚合物驱油地面工艺 配比 就是在水和聚合物干粉分散混合之前 对水和聚合物干粉分别进行计量 并使水和聚合物干粉按一定比例进入下一道 分散 工序 分散 就是将聚合物干粉颗粒均匀地散布在一定量的水中 并使聚合物干粉颗粒充分湿润 为下一步 熟化 准备条件 熟化 就是将聚合物干粉颗粒在水中由分散体系转为溶液的过程 转液 就是将熟化好的聚合物溶液从熟化罐转向储罐的过程 储存 就是将熟化好的聚合物溶液 保存起来 升压计量 就是将聚合物母液通过注聚泵升压 利用电磁流量计计量与高压污水混合注入 配比稀释 就是按注入段塞的要求 经计算按一定配比使水与聚合物溶液混合 二 聚合物驱油地面工艺 3 聚合物驱地面工艺流程与水驱地面工艺流程比较 二 聚合物驱油地面工艺 4 聚合物驱油注入工艺中的特殊设备及作用 1 螺杆泵 在聚合物驱油工艺中主要用于聚合物母液低压系统的传送 2 搅拌器 是一种能使介质充分混合或达到某中特殊目的的设备 一般由电机 减速器 连轴器 搅拌轴 叶轮等组成 功能 强化反应过程 增进反应速度 混合几种容易混合的液体 以求获得一种均匀的混合液体 混合几种不容易混合的液体 以求获得一种乳浊液 搅动受加热和冷却的液体 以强化传热过程 加速溶解过程 主要用于分散装置 熟化罐 二 聚合物驱油地面工艺 4 聚合物驱油注入工艺中的特殊设备及作用 3 注聚泵 是聚合物驱油地面处理系统的重要设备之一 一般使用三柱塞泵 主要有 液力端 传动端 减速机 原动电机组成 主要用于聚合物母液的升压 4 缓冲器 是注聚泵的重要附属设备之一 它是利用气体的压缩和膨胀来储存或放出一部分液体以达到减小管路中流量不均匀度为目的的辅助设备 5 静态混合器 是在管道内放入特别的结构规则的构件 当两种或两种以上流体被不断分割和转向 使之充分混合 主要用在母液与污水混合后 使母液和污水充分混合均匀 二 聚合物驱油地面工艺 4 聚合物驱油注入工艺中的特殊设备及作用 6 电磁流量计 为了防止聚合物水溶液机械剪切降粘 要求计量该介质的流量仪表最好是与介质不发生机械切割 因此必须选用容积式仪表 在目前我队选用的母液流量计量仪表是电磁流量计 该仪表具有测量范围比较宽 反应快 压力损失小 使用寿命长以及被测液体的温度 压力 粘度 密度和流动状态对仪表显示值影响小等特点 7 安全阀 是注聚泵上的辅助设备 对注聚泵起超压保护作用 一般选用微启式弹簧安全阀 二 聚合物驱油地面工艺 5 目前双河油田聚合物驱油地面工艺流程简介 1 从配注聚合物母液角度讲 聚合物驱油地面工艺分为 配注合一和配注分开两大类 配注合一流程就是将聚合物溶液的配制过程和注入过程合二为一 统一建在一个站内的流程 如 4 5先导试验流程 目前1号注聚站流程 配注分开流程就是集中建设大型聚合物溶液配制站 分散建设注入站 一个配制站供给多个注入站的流程 如 目前的1号注聚站和2 3 4 5号注聚站的流程 2 从注入聚合物角度讲 聚合物驱油地面工艺分为 单泵对单井注入流程 单泵对多井注入流程和多泵对单井注入流程三大类 单泵对单井注入流程是目前采用很普遍的方式 母液调节方便 便于操作 单泵对多井注入流程仅 1 3高温微凝胶驱时使用 单泵对多井注入流程是目前在调剖过程中使用的流程 5 目前双河油田聚合物驱油地面工艺流程简介 二 聚合物驱油地面工艺 二 聚合物驱油地面工艺 目前双河聚合物驱流程 1 配注合一流程 二 聚合物驱油地面工艺 2 配注分开流程 二 聚合物驱油地面工艺 3 单泵对单井注入流程 二 聚合物驱油地面工艺 4 单泵对多井流程 采油十五队 流量控制器 外输供液流程图 电机 注聚泵 PID PID 电机 电机 外输螺杆泵 1 站储罐 3 站储罐 2 站储罐 4 站储罐 电机 流量控制器 电机 电机 电机 差压变送器 球阀 变频器 球阀 球阀 球阀 压变 注聚泵 注聚泵 注聚泵 注聚泵 注聚泵 电机 电机 电机 电机 电机 蝶阀 电机 超声波液位计 采油十五队 母液 高压水 至2207井口 至H2209井口 至H2215井口 至J2217井口 3号注聚站微凝胶驱地面注入工艺图 交联剂罐 目录 一 基本概念及聚合物驱油机理 二 聚合物驱油工程地面工艺 三 聚合物驱油注入日常管理 四 后续注水井日常管理 三 聚合物驱油注入日常管理 聚合物驱油技术工业化应用是保持油田高产 稳产的一项重要措施 为了使这项新技术能够取得预期的效果 进一步加强现代管理 使聚合物配制及注入管理日趋科学化 规范化 就显得非常重要 通过聚合物驱油注入过程的实践证明 在聚合物驱油注入过程中要做到 三个及时 控制好 三个要素 才能保证聚合物驱油效果 三个及时 及时取全取准资料 及时分析 及时调整 三要素 注入速度 采油速度 注入质量 1 配注站日常管理a 配制站必须按要求配制母液 注入站必须按要求配比注入聚合物溶液 母液配制要求每配制一罐罐录取一个母液样 测定母液的浓度 粘度 注入井按要求录取注入溶液的浓度 粘度 具体见注聚井资料录取 b 完善各项操作规程 并要求岗位工人严格执行 应完善的操作规程有 聚合物分散及熟化系统操作规程 注聚泵操作规程 聚合物母液螺杆外输泵操作规程 变频器操作规程等 c 严格执行HSE生产管理要求 见采油一厂基层队HSE检查表汇编注聚队部分 三 聚合物驱油注入日常管理 三 聚合物驱油注入日常管理 2 注聚井管理a 资料录取及要求注聚井要录取的资料有 泵压 油压 套压 清 污 水量 水质 日注量 母液量 井口粘度 井口浓度 聚合物干粉量 泵压 油压 套压 清 污 水量 水质资料录取与注水井资料录取要求一致 日注量是每天录取一次是日注水量与母液量的和 母液量要求每两小时录取一次 从电磁流量计上获取 井口粘度 井口浓度的录取 是从井口利用高压取样枪取得溶液 然后由化验室测得数据 一般情况下每周录取一次 当波动较大时 10 应加密取样 聚合物干粉量 根据化验结果 每天录取一次 b 注聚井现场管理注聚井现场管理与注水井相同 三 聚合物驱油注入日常管理 3 产出井资料录取与采油井录取资料规定相比基本相同 只是需要多录取聚合物采出液浓度 一般每旬录取一次 4 注聚井配比注入计算方法例如 某井配注120方 天 母液浓度为4000mg l 注入浓度为1000mg l 计算该井每小时的水量和母液量 每小时应注溶液量 120 24 5 方 小时 应注母液量为x方 小时 4000 x 5 1000 x 5000 4000 1 25 方 小时 水量为 5 1 25 3 75 方 小时 配比 母液量 污水量 1 25 3 75 1 3 目录 一 基本概念及聚合物驱油机理 二 聚合物驱油工程地面工艺 三 聚合物驱油注入日常管理 四 后续注水井日常管理 四 后续注水井日常管理 1 注聚后续注水井返吐造成的危害 注聚后续注水井返吐造成的危害主要表现在以下几个方面 1 分注困难 不能按地质要求及时分注 2 注水效果差 无效注水增多 注水效率低 3 作业井次增多 增加生产成本 影响注水量 四 后续注水井日常管理 2 注聚后续注水井返吐原因分析 1 注入溶液性质的变化 2 注入方式的改变 3 注入压力的波动经分析 我们认为由于注入溶液性质发生变化 注入方式的改变等原因 在近井地带形成高压聚合物富集区 是造成后续注水井返吐的内因 注入压力的变化是造成后续注水井返吐的外因 3 防返吐所做的工作及效果 四 后续注水井日常管理 几年来 注聚后续水井返吐问题一致困扰着日常生产管理工作 为此也做了大量的工作 取得了一定的成绩 但并没有有效遏制注水井的返吐 主要做法如下 1 加强日常管理 2 在井下安装防返吐偏心配水器及定压洗井凡尔 3 单层增注 4 投球作业 1 加强日常管理 3 防返吐所做的工作及效果 四 后续注水井日常管理 在日常管理中 我们经过几年的实践 通过采用 减 控 延 关 四字管理方法来防止注水井注入压力的波动 减少注水井返吐的机会 即 要求各站在管理中尽量减少停注 放溢流的机会 通过对各井测启动压力 洗井采用 控压洗井 法 合理延长注水井洗井周期 由3个月延长到6个月 要求值班工人按时巡检 当发现来水压力低于某井的注入压力时 马上关闭该井注水阀门 以保持井筒压力 在注入过程中 由于阀门质量等原因 停注 放溢流是不可避免的 控压洗井时 启动压力的测得是对全井而言 又影响洗井排量 实践证明 通过加强日常管理对返吐问题有一定效果 但不能彻底解决 四 后续注水井日常管理 加强日常后续注水井的管理实例一 10月19日 因青台变电站检修 需要双联停一台800KW注水泵 该泵是专供注聚4 站注水 为此我队马上启动应急预案 早5 30队干部 站上人员全部到站 在6 00停泵时 及时关闭20多口井的井口闸门 到14 00启泵后使所有水井全部恢复正常注水 没有出现因水压降低使地层反吐而注不进的现象 实例二 我队的注水井都是注聚转水驱井 不同程度出现返吐现象 为此要求每口井在启动压力 因测试或其它原因洗井时在保证排量的情况下 把出口压力控制在启动压力附近 可以有效杜绝出砂 返吐几率 事实证明 加强日常管理是减少后续注水井返吐的有效措施之一 2003年11月17号 在返吐严重的H224井上安装了防返吐偏心配水器及定压洗井凡尔 但在2003年12月份的测试中 测试仪器由于井下聚合物返吐仍下去 于12月29号重新作业 说明该措施效果不好 主要原因是 弹簧与地层压力配合不好 2 在井下安装防返吐偏心配水器 四 后续注水井日常管理 防返吐的偏心配水器 3 防返吐所做的工作及效果 3 防返吐所做的工作及效果 3 单层增注 四 后续注水井日常管理 通过单层增注 437井在04年8月16号的作业中仍有聚合物返吐现象 S2107井在9月份的测试时仍出现因聚合物堵塞而下不去的情况 说明该措施效果不理想 主要原因是 受地面设备 井下工具 地层等因素影响 升压范围有限 增注水量是否合适 有待进一步确定 4 投球作业 该措施主要通过改变井下管柱 井口流程及洗井方式