三元复合体系精准配注工艺数学模型的构建与求解

大庆油田采用三元复合驱开发以来,地面配注系统从"目的液"工艺演化到了当前的"低压二元+高压二元"工艺。当前工艺虽然解决了因碱与污水配伍性差导致注入泵结垢的问题,但又存在单井聚合物浓度个性化差异注入时,碱注入浓度方案符合率低,无法达到浓度合格率100%精准配注要求的问题,严重影响开发效果。通过对几种三元配注工艺的参数进行相关性分析,确定了混配后单井聚合物浓度在某范围变化时,其他药剂浓度为工艺限定值不变的数学上的定量关系,并由此提出了基于目标规划法旨在提高单井碱、表面活性剂浓度合格率的三元复合体系精准配注的数学模型,利用该模型对现场实例进行求解,得出了该模型目标函数的实数解范围和成立条件,理论上使得单井碱和表面活性剂注入浓度合格率达到了100%,并基于建立的数学模型提出了满足开发要求的"低压一元+高压二元"精准配注工艺。     

三元复合体系个性化配注对策研究

为满足三元复合体系个性化配注要求,按照"优化系统配注参数,利用已建站场和设备,减少工程投资,缩短设计和改造周期,最小程度对注入泵进行调参"的总体原则,根据开发单井目的液配注方案,结合工艺现状,采取优化系统配注参数、完善配制工艺和调整单井注入泵参数等措施,在保证配注系统不停产的前提下,解决了"低压二元、高压二元"配注工艺的个性化配注生产难题。经对4座注入站进行调整,聚合物注入合格率为99.3%,弱碱注入合格率为97.3%,表面活性剂注入合格率为99.4%,界面张力合格率为100%,碱目的液浓度达标率提升35%以上,提高了三元复合体系个性化配注的适应性。     

大庆油田地面工程三元配注工艺的发展历程

大庆油田采用三元复合物开发以来,地面工程三元配注工艺的简化始终是降低地面建设投资的重要途径和方向.自20世纪90年代以来,三元配注工艺经历了目的液流程和单泵单井单剂流程阶段,形成了目前较为成熟的低压三元、高压二元、单泵单井配注工艺,该工艺也为三元配注工艺后期进一步的简化奠定了基础.     

聚合物/表面活性剂二元复合驱配注工艺

聚合物/表面活性剂(以下简称聚合物/表活剂或聚/表)二元驱的配注工艺是在原聚合物配注工艺基础上,针对表活剂的性质,增加表活剂的储存、注入等设备及地面配套工艺流程,实现表活剂与聚合物母液的调配、输送、升压、注入过程.表面活性剂通常采用罐车运至配制站,这样在配制站内就需增加表活剂的储存及配注站内的注入系统.其地面配注工艺关键点是把表活剂按照目的液浓度安全、连续、保质保量地加入到目标浓度的聚合物溶液中.该配注工艺主要包括单剂单泵单井配注和母液表活剂二元-表活剂稀释水混合配注工艺.大庆、胜利、吉林等开展二元驱较早的几个油田,根据其二元复合驱开展的注入时机,经过系统的研究攻关,形成了不同方式的聚/表二元复合驱配注工艺技术.     

三元配注工艺简化适应性研究

大庆油田第四采油厂某区块采用＂单泵单剂单井＂配注工艺,由于注入介质问题导致表面活性剂稀释泵吸入困难、表面活性剂注入泵磨损严重、碱液结晶、流程堵塞等,降低了注入精度,影响了正常生产运行,无法达到开发方案的要求。为此,实施了三元配注工艺简化流程,调整了碱和表面活性剂配注工艺及运行方式,并针对工艺简化后的结垢问题,增设了酸洗流程,配备了耐酸碱设备,取得了初步成效,确保了三元配注工艺的稳定运行。     

喇北东块地面工艺三元复合驱优化调整

为验证弱碱体系三元复合驱开发效果,2015年在对喇北东块强碱三元复合驱试验层系组合优选的基础上,对喇北东三元试验区地面配套工艺进行优化调整。配注系统由单泵单井单剂注入工艺调整为低压二元-高压二元+一泵多井的配注工艺;采出液处理增加一级可再生填料游离水脱除器,调整为三相分离器+游离水脱除器+电脱水器三段处理流程;污水处理工艺采用曝气气浮工艺替代高效除油装置,调整为一级曝气气浮沉降+二级曝气气浮沉降+一级石英砂+二级海绿石四段处理工艺。优化调整后的工艺平均单井投资降低5.57万元,     

弱碱三元驱注入端高压自控装置的优化改进

某弱碱三元驱工业化示范区采用"低压二元-高压二元"注入工艺,由于三元液中碱的存在,使得注入端结垢问题严重影响了有效注入时率。针对高压二元自控装置由于结垢出现的阀芯卡死、电动机烧坏及水量瞬时波动大等问题进行了改进,从表面粗糙度和阀芯材质方面设计优选防垢阀芯降低结垢速度,增加流量计限位保护功能降低电动机故障率,优化流量计电极和衬里的材质减小水量波动误差,高度集成控制板及表头减轻维护工作量,通过多项改进降低了因高压二元自控装置的不适应性导致的各项注入指标的误差,有效提高了弱碱三元复合驱的注入时率。     

不同三元复合驱体系地面配注工艺适应性分析

大庆油田一配注站为现场试验提供强碱三元驱体系目的液和提质提效三元复合驱体系目的液。该配注站为了满足现场开发的需要,先后历经了"低压三元、高压二元、污配污稀"、"低压二元、高压二元、污配污稀"、"低压三元、高压二元、清配污稀"等多次工艺调整及优化。本文通过分析配注站前后工艺优化调整的原因,进一步明确不同工艺的适应性,为提质提效三元体系顺利注入提供指导和依据。     

复合驱低压二元液调配工艺起泡问题的解决措施

在集中配制、分散注入的低压二元-高压二元复合驱配注工艺中,由于强碱三元复合驱烷基苯磺酸盐表面活性剂起泡能力强,用含表面活性剂的水分散聚合物时会在分散装置溶解罐内产生大量泡沫,影响生产运行。通过室内实验和现场试验,确定强碱三元复合驱低压二元的混配工艺。在聚合物配制站,适当提高聚合物分散配制浓度,用不含有表面活性剂的污水分散配制聚合物;在二元调配站,将含有表面活性剂的污水输至聚合物配制站的熟化罐中,调配成含有目的浓度表面活性剂的聚合物母液,缓解了聚合物和表面活性剂调配起泡问题。     

三元复合驱注采系统化学防垢除垢技术

在碱、聚合物、表面活性剂（A．S．P）组成的三元体系中，碱是配方中的一种重要成份，使三元复合驱的注、采系统产生结垢的倾向。本文研究了防垢率高、腐蚀性低和对地层渗透率无伤害并能吸附在近井地带使用的防垢剂F－A及适宜在全PH值范围内使用的防垢剂KX－I。这两种防垢剂在三元复合驱注、采系统的防垢效果均达到或超过95％。并研究了综合除垢剂，其除垢率达到或超过95％。     

弱碱三元复合驱注入端结垢规律分析

弱碱三元复合驱是一项重要的三次采油技术,与水驱相比,使用该技术可使采取率提高20%以上,但Na_2CO_3的加入导致注入端出现结垢现象,影响注入设备的平稳运行和注入方案的有效实施。为此,对配注工艺垢样进行了分析,结果表明,弱碱三元复合驱注入端受注入水质离子组分影响,垢样以碳酸盐垢为主,质量分数77%,硅铝酸盐垢质量分数≤2%,其中碳酸盐垢中以碳酸钙垢为主,质量分数50%;受碳酸钡垢密度相对较大和高压二元体系黏度低的影响,高压二元管线中碳酸钡垢沉积速度比碳酸钙垢快,比例相对较高,而三元注入管线中碳酸钡垢比例相对较低。确定低压三元,高压二元配注工艺垢样的化学组分,结合工艺流程分析结垢特点及规律,可为清垢措施的制定提供依据。     

三元复合驱采出液中防垢剂浓度的检测方法与应用

针对目前三元复合驱油井采出液防垢剂浓度的检测方法尚属空白,采用了电感耦合等离子体发射仪（ICP）测定法,分析了三元采出液中聚合物、表面活性剂、碱以及硅离子对防垢剂浓度测定的影响。研究结果表明,聚合物对防垢剂浓度检测影响最大,表面活性剂、碱和硅离子对防垢剂浓度检测影响较小,平均精度偏差最高仅为2.6%。为消除聚合物的影响,采用氧化降解预处理方式,使检测平均精度偏差由 38.9%降为0.2%。使用 ICP 法对大庆油田某三元复合驱试验区块30口油井进行了防垢剂浓度检测现场试验,药剂方案符合率由检测前的80%     

萨北油田注入系统运行情况及适应性分析

萨北油田开展三次采油至今,共设计完成聚合物配制站3座;设计完成聚合物注入站40座,三元试验站2座,聚表剂注入试验站1座。随着聚合物驱油工程的不断扩大,配注工艺技术已成熟可靠,满足了实际生产的需要。目前大庆油田采油三厂的注入站主要采用了一泵多井、单泵单井以及比例调节泵、一泵多井等3种注入工艺。其中,采用一泵多井的注入站23座,单泵单井的注入站17座,比例调节泵工艺的注入站3座。     

“低压二元+高压二元”配注工艺应用效果分析

"低压二元+高压二元"配注工艺解决了低压部分结垢对配注质量的影响,能够满足注入指标要求,降低了地面建设投资。     

杏北西部聚合物驱注水系统优化研究

杏北油田注入水量大于产出水量,需要补充部分清水,为提高开发效果,应将区块补充的清水尽可能安排在新建聚驱区块。对杏北西部聚驱区块注水系统进行调整,在保证全厂供注平衡的前提下,将全部补充深度曝氧水调整为补充部分清水。其中西部聚驱Ⅰ、Ⅲ块处于注聚初期,稀释水可由污水改为清水,注入站均采用比例调节泵注入工艺,泵调节范围为理论排量的30%~100%。清水稀释聚合物能够降低黏度损失,节省聚合物干粉用量;稀释用水调整后,单井母液量降低,注入泵负荷降低,需对注入泵进行相应调整。     

弱碱三元驱注入系统在线清洗除垢

弱碱三元驱注入系统主要结垢部位在高压碱静态混合器、高压二元静态混合器、单井单流阀及其静态混合器,其主要成分为钙质垢。弱碱三元驱注入系统垢影响注入时率和驱油效果,因此,在大庆油田某弱碱三元区块开展了在线清洗除垢方法的研究,根据结垢部位、结垢量及结垢周期的不同进行分段、分周期清洗。该清洗方法具有清洗速度快、操作简便、清洗彻底等优势,延长了流程中各种计量仪表及阀门的更换和维护周期。     

分散注水工艺节能技术

分散注水工艺即水经过水质处理站处理后,低压输至注配间,在注配间内经小排量的柱塞泵升压后,高压输至注水井口.分散注水工艺主要有两种基本流程:一是小型柱塞泵单泵一单井注入流程;二是柱塞泵一泵-多井注入流程.针对大庆油田分散注水工艺现状,分析其工艺中节能降耗的潜力,提出应采取的技术措施,并对采取的技术措施效果进行预测.     

刘峁塬长8油藏提高压裂措施效果方法研究

姬塬油田刘峁塬长8油藏是典型的超低渗透油藏,区块平均渗透率在0.3 mD以下。该区块2009年投入注水开发,投注初期注水压力超过20 MPa,且有部分注水井长期达不到配注要求,采取压裂、酸化等降压增注措施后仍然欠注。针对该问题,开展了新型降压增注剂研究。通过室内实验,分析该区块的高压欠注机理后得出:区块欠注原因为储层物性差,渗透率低,注入水和储层存在强水敏效应,注水过程中存在贾敏效应,注入水与地层水不配伍。根据欠注原因研发了具有酸性、降黏、防膨、防垢、除垢能力的新型降压增注剂。通过矿场注水站投加6个月后,70%的注水井压力平均下降0.8 MPa,单井日注水量从8 m3增加到25 m3,取得了较好的降压增注效果。新型降压增注剂为解决超低渗透油藏高压欠注问题提供了新的思路,为提高区块压裂措施效果提供了新的方法和借鉴。     

三元复合驱撬装注入装置静态混合器的适应性

大庆油田采油六厂喇北东块三元复合驱试验站采用高压一元、低压两元单泵单井点滴配注工艺流程。注入撬装应用法兰式U型、法兰式直通、卡箍式三通3种不同规格型号的静态混合器。静混器内设置2种混合单元,即χ型混合单元及K型混合单元,在保证混合效果的同时,最大限度地增大了溶液的过流面积,降低了液体通过时的压力损失。改进后的静混器提高了井口样检测合格率,井口样合格率由原来的83.2％提高到更换后的95.3％,提高了12.1个百分点。     

聚合物驱注入系统存在的问题及对策

目前大庆油田聚合物驱大部分采用的是集中配制分散注入的方式，注入站的注入方式工艺主要有单泵对单井和单泵对多井两种方式。使用的聚合物从中低分子量到超高分子量。聚合物的稀释也采用清水和油田采出污水两种。在某区块的聚合物注入过程中，发现了一些工艺和注人体系方面存在的问题。