海上油田開發(fā)初期注水系統(tǒng)優(yōu)化淺議
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摘要：注水開發(fā)是海上油田開發(fā)的重要手段，離心式注水泵是海上油田注水開發(fā)重要設備之一。以某海上油田為例，在油田開發(fā)初期，由于開發(fā)評價井的臨時調(diào)整，原設計的注水井鉆完井計劃的延后或取消，導致投產(chǎn)前期較長一段時間內(nèi)注入量遠低于單臺注水泵最低排量，無法滿足油田正常注水泵運轉注入要求。主要從制約油田注水主要問題入手，通過對注水泵、流程的重新設計校核及改造，達到解決開發(fā)初期注水井小排量注入問題，以實現(xiàn)油田開發(fā)初期地層注水及地層能量的有效補充，從而提高地層原油的采收率。
關鍵詞：注水開發(fā)；設計改造；開發(fā)初期；地層能量
1研究背景
為了使油田保持較高的生產(chǎn)水平，并在較長的時間內(nèi)實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，油田往往采取早期注水保持地層壓力的方式進行開發(fā)注水[2]。本文以某海上油田為例，該油田地飽壓差小并且水體能量有限：地飽壓差為3.5MPa，根據(jù)地震儲層追蹤和地質(zhì)分析，除少部分井區(qū)有一定的水體能量（20倍），其他區(qū)塊的水體倍數(shù)較?。?~10倍）。從油藏數(shù)值模擬的研究結果看，主體區(qū)在衰竭開發(fā)時，地層壓力下降較快，氣油比急劇升高。因此，推薦該油田早期注水，投產(chǎn)半年到一年內(nèi)即投注，油田注水指標預測表如表1所示。
2油田注水工藝流程簡介
2.1油田工藝流程簡介
該油田定位為計量、集輸平臺，不設油氣處理設備。各油井的流體、來自測試分離器、閉式排放罐的流體在生產(chǎn)管匯匯合后，利用井口余壓通過12″、8.8km管線混輸送至下游的原油處理系統(tǒng)進行集中處理，海管外輸壓力3500kPa（a）。油田工藝流程示意圖如圖1所示。其中，平臺注水系統(tǒng)設置3臺注水泵（額定排量為150m3/h，2用1備），3臺注水泵過濾器（額定處理量為300m3/h，2用1備），1個注水海管收球筒及注水管匯，水源則由上游中心平臺水源井供應。
2.2油田注水泵生產(chǎn)模式
根據(jù)油田的注水指標預測情況，注水泵的逐年生產(chǎn)模式如表2所示，2021年注水量較小，僅需要開1臺注水泵；其余年份需要開2臺注水泵。注水泵流量調(diào)節(jié)方式為出口閥調(diào)節(jié)和回流調(diào)節(jié)，注水系統(tǒng)調(diào)試期間僅需對注水泵、注水海管等相關注水系統(tǒng)設備、管線進行調(diào)試，投產(chǎn)初期不投用。
2.3存在問題及原因分析
根據(jù)上述油田注水指標以及注水泵額定排量參數(shù)等內(nèi)容可知，油田原注水泵設計排量150m3/h，先期注水井配注量為500m3/d，所需注水瞬時量為20.8m3/h。而根據(jù)注水泵的設計要求，最低排量為70.8m3/h，最低日注入量為1700m3，因此，油田開發(fā)初期注水系統(tǒng)所面臨的問題是注水井的日注入量遠低于注水泵的排量要求，不能滿足注水泵單臺運行的工況，需要對注水泵進行改造[3]，使其能夠適應油田開發(fā)初期注水量較低的工況。
3油田注水工藝優(yōu)化及應用效果
3.1注水泵及流程改造優(yōu)化設計
為實現(xiàn)注水泵安全運行并滿足油田投產(chǎn)初期內(nèi)注水井配注量較低的要求，特提出注水泵及流程適應性改造。經(jīng)設計計算并校核，注水泵A泵單臺更換為排量70m3/h的泵，注水泵回流管線尺寸按照單臺最大流量泵（150m3/h）全回流設計，經(jīng)計算回流管線尺寸為6寸（流速3m/s），為防止因回流流量過大而導致水溫升高，在泵出口回流管線上設置高溫報警和高高溫停泵即可滿足改造使用要求。按照設計對平臺注水泵及泵出口部分流程進行優(yōu)化調(diào)整，以滿足油田開發(fā)初期的生產(chǎn)需求[4]，現(xiàn)場施工改造設計如圖2、圖3所示。
3.2應用效果
油田注水泵及注水流程經(jīng)過優(yōu)化改造后，注水泵的額定排量由150m3/h降為70m3/h，通過現(xiàn)場測試運轉及功能實驗，各項運行參數(shù)如表3所示。從表3可以看出，改造后注水泵各項運行參數(shù)運行平穩(wěn)且均在有效設定運行參數(shù)范圍之內(nèi)，滿足當前較小注水量的工況要求。通過注水泵及流程優(yōu)化改造，不僅解決了改造前由于單臺注水泵最低排量仍大于注水井注入需求而導致的制約地層欠注等問題，同時，通過改造后對注水泵的出口設置回流及排放流程，滿足不同注入要求下注水井配注量調(diào)整功能并兼具注水泵出口至原油生產(chǎn)管匯及下游混輸海管的摻水、油水井及流程沖洗等功能，達到降低混輸海管低溫析蠟量、油井地面流程結蠟熱沖洗、油水井措施作業(yè)提前循環(huán)洗井等一系列效果[5]。
4結論
1）此次優(yōu)化改造，使注水泵及注水流程的綜合使用性能得以充分釋放提升，既能滿足開發(fā)初期生產(chǎn)階段注水量較低的注入要求，同時還能實現(xiàn)注水流程回流調(diào)節(jié)時多功能使用用途，滿足現(xiàn)場安全生產(chǎn)使用需求。2）油田開發(fā)生產(chǎn)初期因隨鉆情況變化而導致初期注水量遠低于預期無法實現(xiàn)順利注水時，可為類似問題油氣田提供經(jīng)驗及借鑒。
作者:胡松 單位:中海石油（中國）有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司
