海上油田注聚地面配注工艺技术

0MPa
5339 5019 5449
5079 4939 5289
95.13% 98.01% 97.10%
11:48 10:00 2:00
陈世佳、陈海 陈世佳、陈海
王尧
取样人
张继光 张继光 张继光 姚淼
备注：取样方法采用停泵后拆管线取样，13:30分母液配制完毕浓度5000ppm,15:30分熟化完毕。
低因为高转速引起的聚合物被剪切现象。
二、注聚设备优化
系统安装
熟化器循环系统现场安装
二、注聚设备优化
4、注入系统的优化——高压注入泵的优化选型
在注聚工程中关键考虑的是减少粘度的机械降解，注聚泵作为注入
系统的关键设备，对目标液的粘度保留率起着至关重要的作用。因此，
注聚泵不同于一般的往复式注水泵，需要对其结构进行特殊设计，提高
5000
4809
4739
98.50 %
17:44
陈世佳、陈 海
姚淼
14m3/h
0 MPa
5279
5059
95.80 %
18:21
陈世佳、陈 海
姚淼
19m3/h
5499
5229
95.10 %
19:52
王尧
姚淼
备注：取样方法采用停泵后拆管线取样，13:30分母液配制完毕浓度5000ppm,15:30分熟化完毕。
LD10-1A23井单井注聚 LD10-1井组注聚
JZ9-3 井组注聚 SZ36-1 I期A/B/J扩大 LD5-2 井组注聚，SZ36-1
油田II期注聚 SZ36-1油田I期全面注聚
SZ36-1 J3井单井注聚 SZ36-1 A区井组注聚 LD10-1 A23井单井注聚 LD10-1 井组注聚 JZ9-3油田井组注聚 SZ36-1 I期扩大注聚
二、注聚设备优化
1、分散溶解装置优化——水粉混合装置的优化设计 在原来水粉混合器的进水区封闭后，在封闭区增加8
个定向水嘴包围出粉口，使得水进入后不会直接入溶解 罐，经过水嘴后水的流速大大增大，并定向向出粉口喷 射，增强了分散效果，并消除了粉尘。
改进后的水粉混合器
二、注聚设备优化
2、配液间结构优化
部分设备优化主要完成了： 水粉混合器优化设计 熟化器循环系统设计 熟化器搅拌器优化 在线粘度计实验
三、与注聚相关的项目介绍
（4）下步工作计划 ➢管道式搅拌混合效果实验 ； ➢通过优化工艺流程和改进在线粘度计本身解决在线粘度计实验中存在 的问题； ➢与西南石油大学就在线溶解技术研究进展作沟通交流，并进行有机结 合，研究技术放大的可行性； ➢09年底试制一套设备，将研究成果应用的现场。
改进后的配液间内部结构设计
二、注聚设备优化
现场应用 改进设计后的现场安装图
二、注聚设备优化
3、熟化系统优化——熟化器循环系统设计和集成
通过在原来熟化罐的基础增加一套循环系统来提高聚合物 溶液的流动能力，既提高了聚合物溶液的溶解速度，又能消除 搅拌死角，提高搅拌效果。而且这套循环系统独立于现有的注 聚系统，即使出现故障，也不会影响整个系统的运行。另外可 以单独拆除，不影响熟化罐的结构。
熟化器循环系统工艺流程图
熟化罐顶部吸出口
取样器 手动球阀
熟化罐底部吸入口 手动球阀
立式螺杆泵
手动球阀
目过滤器
二、注聚设备优化
关键部件循环泵的选择 循环泵的类型经过慎重考虑，最终选择立式安装螺杆泵NM076BT01L06V
是基于以下几点考虑:
立式螺杆泵直接安装在熟化罐上，吸入口和罐底部排出管线连接， 安装不占空间。
二、注聚设备优化
设备参数变化分析
以SZ36-1油田A7井组注聚为为例，采用不同的注入工艺，设 备参数对比如下：
SZ36-1油田A7井组注聚设备参数（一泵一井）
SZ36-1油田A7井组注聚设备参数（一泵一井）
序号 1 2 3 4
累计
名 称 外形尺寸（mm）
配液间 6000×3000×3000
自控间 3500×3000×3000
三、与注聚相关的项目介绍
1、《 海上平台聚合物在线溶解装置研制及现场应用 》项目 （1）项目简介
《海上平台聚合物在线溶解装置研制及现场应用 》为2008年我们 公司承担的北京研究中心863子课题《渤海油田聚合物驱提高采收 率技术研究》中的子课题，2010年底项目验收。项目主要通过设备 优化和工艺优化解决海上注聚系统聚合物溶液熟化时间过长的问题， 缩短聚合物溶解熟化时间，从而减少注聚系统设备平台占用空间， 满足现场注聚要求。
从2003年9月开始在渤海湾油田（SZ36-1油田 J3井）开展聚 合物驱先导性试验，从单井到井组，到目前为止已投产5个油田区 块，包括SZ36-1、LD10-1、JZ9-3的井组注聚和NB35-2油田及LD52油田的调驱作业，共有7套海上聚驱专用设备正在作业。
SZ36-1J3井单井注聚 SZ36-1A/J井组注聚
三、与注聚相关的项目介绍
（5）预计成果应用及推广情况 由于熟化时间是制约聚合物驱技术在海上平台推广的主要 技术瓶颈，所以项目研究成果将会得到广泛的应用，尤其 是2010年以后SZ36-1油田I期A、B、J平台大规模大排量的 全面注聚。
三、与注聚相关的项目介绍
2、《海上稠油油田化学驱技术示范》项目 （1）项目简介 《海上稠油油田化学驱技术示范》子课题：海上注聚高效分散溶解 及粘度稳定技术示范为2009年研发中心参与的国家示范工程中的子 课题，2010年底项目验收。项目主要通过进行海上油田聚合物驱油 聚合物溶液分散快速溶解技术的研究，缩短聚合物溶解熟化时间， 同时提高注聚系统的粘度保留率，并在2009年至2010年将研究成 果应用到SZ36-1油田I期全面注聚工程中。由于大型注聚设备需要 在新建平台的过程中安装就位，示范工程项目与SZ36-1油田I期调 整工程项目紧密结合。
5、自动化控制系统的优化
配套控制系统也同步优化升级，进行了控制系统装 置结构的优化；变频控制的方式优化；电气器件的优选； 组态监控程序的优化等。
二、注聚设备优化
优化后的组态监控界面
二、注聚设备优化
成果应用：
以上成果都是针对现在海上油田聚合物驱设备存在的操作问题和工 艺问题，我们集思广益，有针对性的提出了改进措施，并逐条将改进措 施应用到现场，收到了预期的效果。目前这些成果已广泛应用在各平台 井组注聚中。
被输送介质粘度的保粘率。
改进措施：
➢尽量降低泵速； ➢在保证阀门无撞击的条件下，尽量增大阀门的开启高度，以降低阀隙流速，减 少流体阻力； ➢在结构设计上要尽量降低阀门的关闭速度； ➢液缸体组件设计要保证流道圆滑畅通，无急剧放大与收缩，流体无分流，流速 变化要均匀； ➢与液体接触的材料一律采用Cr不锈钢，以消除Fe+2、Fe+3、Mg+2、Cu+2离子对 溶液的降粘。
立式螺杆泵的吸入口和罐的最低液位基本相当，只要打开罐底部的 排出阀门，根据等液位原理，聚合物自然会进到泵腔体内等高的位 置，有效避免自吸。即使罐内的液位低于泵吸入口，在高度差不超 过1米的情况下，立式螺杆泵也能很轻松的自吸举升聚合物。
没有脉动，湍流，平稳输送，对聚合物基本没有剪切。 泵效远远高于其他类型泵,柱塞泵，转子泵等。运行成本低。 低转速运行，188RPM，能有效避免安装在罐体引起的震动，有效降
三、与注聚相关的项目介绍
（2）主要研究目标 在现有海上聚合物干粉配制技术的基础上，结合海上平台的 特点，从聚合物本身的溶解特性和优化配注系统入手，深化 研究聚合物溶液的溶解规律；优化研究分散溶解工艺；设计 配备快速分散装置，缩短聚合物溶解熟化时间，缩短聚合物 溶液分散溶解时间，从而达到减少熟化罐的目的，节约注聚 系统设备平台占用空间，满足现场注聚要求。同时提高注聚 系统的粘度保留率，提高聚合物驱油效率。
聚合物分流 调节阀
旋塞阀 回流管线 注聚泵
过滤器 手动蝶阀
二、注聚设备优化
聚合物溶液流量分配器优化
➢将文丘里管缩径增阻原理及针 型阀调控技术结合起来，和根据 流体的特性，流量控制器被设计 成环锥形通道，结构设计新颖， 差压在小于4.0MPa时的粘度保留 率在98%以上；
➢分配器内腔设计成等于或小于 7°锥角，使聚合物溶液通过时 不产生涡旋现象，使分子链不断 裂不被剪切，以实现低剪切或零 剪切目的。
三、与注聚相关的项目介绍
（2）主要研究目标 研制出满足海上注聚需要的优良设备和百度文库套自动控制系统， 通过优化现有溶解系统，设计新型熟化方式，缩短聚合物溶 解熟化时间，从而达到减少熟化罐的目的。熟化时间缩短至 40分钟。
三、与注聚相关的项目介绍
（3）目前工作进展 ➢ 资料收集，进行前期准备(完成)； ➢ 分析现有设备存在的问题，进行初步概念设计（已完成）； ➢ 部分设备优化详细设计（进行中）。
熟化罐 3500×3500×5150
柱塞泵 2900×2000×1700
/
/
单位 套 套 个 台 /
数量 占地面积（m2）
1
18
1
10.5
6
73.5
6
34.8
/
136.8
自重(T) 9 6 9 5.6 /
自重(总) 9 6 54
33.6 102.6
二、注聚设备优化
SZ36-1油田A7井组注聚设备参数（一泵多井）
海上油田聚合物驱地面 配注工艺技术
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汇报内容
一、海上油田聚合物驱技术实施概况 二、注聚设备优化 三、与注聚相关的项目介绍 四、海上油田注聚地面配注工艺技术介绍 五、目前注聚地面配注系统存在的问题 六、未来注聚配套工艺技术发展方向
一、海上油田聚合物驱技术实施概况
聚合物驱是在注入水中加入高分子聚合物，增加注入水的 粘度，降低油层的水相渗透率，改善油水流度比，调整注入剖 面，扩大波及体积，达到提高原油采收率的目的，是油田三次 采油中的一项主要措施之一。
通过将溶解罐的顶部与配液间集 装箱顶部对接，溶解罐顶部密闭，并 开水汽导向孔，使得水汽与配液间内 部完全隔离，就避免了水汽对设备的 腐蚀和聚合物干粉的受潮。另外，易 损部件和活动部件都安装在了集装箱 顶部，出现故障的时候就有充足的空 间进行维修和保养，方便了现场人员 的操作。
原配液间内部结构
二、注聚设备优化
119.4
自重(T) 9 6 9 5.6 /
自重(总) 9 6 54
16.8 85.8
根据以上数据，采用一泵多井工艺，设备的占地面积比原来的一泵一井工 艺减少了17.4m2，减少比例为13%，设备自重减少了16.8T，减少比例为16%， 为在现有平台有限空间内实现扩大井组注聚节约了平台资源。
二、注聚设备优化
二、注聚设备优化
流量 （m3/h）
14m3/h 7m3/h 10m3/h 14m3/h
浓度 mg/L
5000
聚合物：大庆聚丙烯酰胺 注聚泵：大港中成15方泵
泵后压力 （MPa）
13MPa
泵前粘度 mpa.s
5439
泵后粘度
mpa.s 5129
保粘率% 检测时间
94.30%
08．7．8 13:50
检测人签字 陈世佳、陈海
二、注聚设备优化
从SZ36-1油田J3井开始注聚，我们第一套注聚设备ZZJQ-I投入作业 时，海上油田的注聚开发开始起步。 ZZJQ-I是我们借鉴陆地油田建造的 第一套注聚设备，因为海上作业条件的特殊性，暴露出诸多的问题和不 足，例如注聚控制设备和注入设备尺寸较大，现场吊装和摆放布管难度 大不易维修维护；聚合物水粉混合系统设计有待完善，偶尔会出现“鱼 眼”现象；聚合物熟化时间过长，满足不了大规模注聚的要求等；自动 化控制系统不稳定，存在手动控制现象等。为此，我们不停总结现场存 在的问题，分析原因，提出解决办法，并与2007年组织了项目组，承担 了总公司的注聚系统优化课题，对注聚配注系统进行系统优化，收获了 不少成果，以指导以后的工作。
SZ36-1油田A7井组注聚设备参数（一泵多井）
序号 1 2 3 4
累计
名称 配液间 自控间 熟化罐 柱塞泵
/
外形尺寸（mm） 6000×3000×3000 3500×3000×3000 3500×3500×5150 2900×2000×1700
/
单位 套 套 个 台 /
数量 1 1 6 3 /
占地面积（m2） 18 10.5 73.5 17.4
从试验数据看出，针对大庆聚丙烯酰胺聚合物干粉，目前经过改进后 的注聚泵，表现出良好的保粘效果，达到保粘率90%的指标。
二、注聚设备优化
4、注入系统的优化——一泵多井工艺的优化设计和应用 一泵多井工艺流程设计
SZ36-1油田A7井组一泵多井注入工艺流程图
来自熟化系统
高压手 动闸阀
平台注水进口
注聚泵
旋塞阀 回流管线 注聚泵
二、注聚设备优化
现场试验
聚合物：大庆聚丙烯酰胺 注聚泵：大港中成20方泵
流量 （m3/h）
浓度 mg/L
泵后压 力
（MPa）
泵前粘度 mpa.s
泵后粘度 mpa.s
保粘 率%
检测时间 08．7．7
检测人 签字
取样人
14m3/h
13 MPa
5439
5329
97.90 %
21:04
王尧
姚淼
10m3/h