稠油油田的高压注气吞吐工艺

浅谈稠油油田的高压注气吞吐工艺

【摘要】主要针对吐哈油田鲁克沁区块深层稠油的注气吞吐开发开展地面注气工艺的研究，对高压注气工艺、高压设备选择、循环注气等进行详细分析。

【关键词】鲁克沁油田稠油循环注气

1 前言

鲁克沁油田注气吞吐的特点是：注入压力高、非连续注入、注气时间短、井数多，需要对注气压缩机、井口设施、配气、集气管网等工艺进行优化，并根据试验区所取得的实验数据，对湿气产量进行合理的预测，确定注干气、湿气的合理配比，优化注气压缩机的选型，确定适合本油田的注气工艺和注气设备，达到尽量利用现有资源、循环注气、降低工程投资和运行费用，以及安全生产的目的。

2 注气流程

根据地质方案，通过向油井内注入天然气来对稠油进行开发，属于间歇运行工况。井口最高注气压力45mpa。天然气吞吐的一个开发周期为：

注气→焖井→注气油井开发

直井单井日注气量为3×104m3，单井周期注入量为20×104m3，周期注气时间为7天，焖井时间为15天，油井开发的时间为90-120天，直井单井一个注气周期共计112-142天。

水平井单井日注气量为5×104m3，单井周期注入量为40×104m3，周期注气时间为8天，焖井时间为10天，油井开发的时间为120-150

天，水平井单井一个注气周期共计138-168天。

从气源到单井的注气流程：气源进站首先经缓冲罐缓冲、过滤分离器过滤后，进注气压缩机增压，再通过配气阀组进行气量的调配和计量后分别去各单井。

3 单井注气井网的研究

针对注气吞吐井的特殊注气工况，各单井不同时注气，单井注气管网推荐采用注气站→配气站→单井模式，配气站至各单井的注气管线采用支状管网和串接相结合的方式，由配气站敷设注气干管至各单井井区，单井井区内采用串接的方式将单井管线敷设至单井井口。

4 循环注气

按照鲁克沁油田注气吞吐开发模式，天然气注入地下后，在开采的过程中部分天然气会随着井流物一同开采出来，根据目前鲁克沁油田先导实验的实际运行情况，此部分天然气约占注入气量的50%，此部分天然气经过回收和净化处理后可作为注气气源循环使用。

具体工艺流程如下：

5 主要设备、管材的选型

5.1 注气压缩机

注气压缩机组的设备投资占注气系统投资的40%以上，所以注气压缩机组配置与选型是注气吞吐地面工艺设计的一个重要组成部分。

对注气压缩机组的选型需要从压缩机的注气量、注气压力、入口

压力等操作参数进行充分分析与预测，确定合理的参数。

根据地质要求，直井和水平井的最高注气压力为45mpa，压力超高，考虑到安全性和经济性等因素，单井注气管线不宜过长。针对鲁克沁稠油区块小断块分布的特点，从注气站到注气井口管线最大压降按照1mpa考虑，可以涵盖注气站周围6公里范围内的所有注气单井，满足鲁克沁西区总体开发的要求，因此确定注气压缩机出口最大压力为46mpa。

经上述分析，注气站考虑上两台注气压缩机，分期实施，单台压缩机的设计参数为：入口压力2.50mpa，排量8×104m3/d，出口最大压力46mpa。

鲁克沁西区注气系统具有高出口压力、高压比、小流量以及压缩机出口压力波动大的特点，压缩机最大流量只有8万方/天，因此离心式压缩机不适用，本工程只能选用往复式压缩机。

往复式注气压缩机的优点：压力范围较广，从低压到高压都适用，适应性强，排气量可在较大的范围内变化，此外，国内应用这种形式压缩机的经验较成熟，机组的大修可在国内进行。

往复式注气压缩机的缺点：外形尺寸及重量大，结构复杂，易损件多，安装及基础工作量大。

针对本工程的压缩机操作工况，目前国内尚无能力生产该类型压缩机，必须进口。

5.2 单井注气管线

（1）设计参数

单井注气管线设计压力48mpa，直井单井设计输量为3×104m3/d，水平井单井设计输量为5×104m3/d。

（2）管材选择

鲁克沁油田注气吞吐的主要难点就是压力超高，最高运行压力达到了46mpa，系统设计压力为48mpa，而国内的相关规范一般只适用于42mpa以下的工况，如《工业金属管道设计规范》（gb50316-2000（2008年版））。

从目前国内各注气项目调研情况来看，用于高压注气项目的管材主要有astm sa-106c、x65、16mn，三种管材及对应管件的性质见表1。

从原则上以上三种管材都可以用于鲁克沁油田的高压注气试验，只是成本有所不同。sa-106c一般需要进口；x65在国内也有生产，一般用于大口径的长输管线，由于其屈服强度高，可焊性低于16mn；16mn在国内应用比较广泛，进货渠道较多，价格也相对较低。

基于注气项目所用高压管线口径较小、用量较少，推荐采用国产的16mn无缝钢管。

对于48mpa的无缝管件可以执行《钢制对焊无缝管件》

（gb12459-2005），采用xxs级（特加强管壁厚系列）。

5.3 高压阀门的选择

一般高压阀门的最高设计压力是2500lb，相当于42mpa。如果设计压力要高于42mpa，则可以采用10000psi的高压阀门，10000psi 相当于69mpa；或者采用有设计资质的阀门厂家的非标阀门。用于

注气的工艺阀门可以是球阀、闸阀、截止阀，阀门的材质必须是锻钢。

6 结论

高压注气吞吐属于一个间歇运行的过程，边注气边采油，对注气设备、注气管线、阀门等都有较高的要求，在设备选型中要慎重考虑，需要根据市场供应情况进行技术经济对比。注气吞吐工艺要满足间歇运行的要求，在注采形成规模后要积极开展循环注气，达到节约天然气资源、减少环境污染的目的。