海上油田注聚地面配注工艺技术教学提纲

海上油田注聚地面配注工艺技术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。一、海上油田聚合物驱技术实施概况从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LD5-2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LD10-1A23井单井注聚LD10-1井组注聚JZ9-3井组注聚SZ36-1I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SZ36-1J3井单井注聚SZ36-1A区井组注聚LD10-1井组注聚LD10-1A23井单井注聚JZ9-3油田井组注聚SZ36-1I期扩大注聚二、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。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

二、注聚设备优化

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。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，有效降低因为高转速引起的聚合物被剪切现象。关键部件循环泵的选择

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。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

流量浓度泵后压力（MPa）泵前粘度泵后粘度保粘率%

检测人取样人（m3/h）mg/Lmpa.smpa.s检测时间签字

5000

08．7．7

14m3/h13MPa5439532997.90%21:04王尧姚淼10m3/h0MPa4809473998.50%17:44陈世佳、陈海姚淼14m3/h5279505995.80%18:21陈世佳、陈海姚淼19m3/h5499522995.10%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。二、注聚设备优化聚合物：大庆聚丙烯酰胺注聚泵：大港中成15方泵流量浓度泵后压力（MPa）泵前粘度泵后粘度保粘率%

检测人签字取样人（m3/h）mg/Lmpa.smpa.s检测时间

5000

08．7．814m3/h13MPa5439512994.30%13:50陈世佳、陈海张继光7m3/h0MPa5339507995.13%11:48陈世佳、陈海张继光10m3/h5019493998.01%10:00陈世佳、陈海张继光14m3/h5449528997.10%2:00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。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

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。二、注聚设备优化以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）序号名

称外形尺寸（mm）单位数量占地面积（m2）自重(T)自重(总)1配液间6000×3000×3000套118992自控间3500×3000×3000套110.5663熟化罐3500×3500×5150个673.59544柱塞泵2900×2000×1700台634.85.633.6累计////136.8/102.6设备参数变化分析

二、注聚设备优化SZ36-1油田A7井组注聚设备参数（一泵多井）SZ36-1油田A7井组注聚设备参数（一泵多井）序号名

称外形尺寸（mm）单位数量占地面积（m2）自重(T)自重(总)1配液间6000×3000×3000套118992自控间3500×3000×3000套110.5663熟化罐3500×3500×5150个673.59544柱塞泵2900×2000×1700台317.45.616.8累计////119.4/85.8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。

二、注聚设备优化三、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。（2）主要研究目标研制出满足海上注聚需要的优良设备和配套自动控制系统，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）。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。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（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。2、《海上稠油油田化学驱技术示范》项目三、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。三、与注聚相关的项目介绍（3）目前工作进展完成了《SZ36-1油田I期调整全面注聚工艺方案》；完成了《SZ36-1油田I期调整全面注聚设备建造方案》；完成了《SZ36-1油田I期调整全面注聚工程基本设计》；完成了《SZ36-1油田I期调整全面注聚工程详细设计》；完成了SZ36-1油田I期调整全面注聚部分大型设备建造和平台就位。三、与注聚相关的项目介绍（4）下步工作计划由于示范工程与SZ36-1油田I期调整工程项目结合密切，所以严格按照SZ36-1油田I期调整工程项目组提供的新建平台建造时间节点开展注聚设备的建造和就位；完成SZ36-1油田I期A、B平台全面注聚大型设备（上料系统，储料系统，分散系统，熟化系统）的安装和就位。三、与注聚相关的项目介绍（5）预计成果应用及推广情况示范工程完成SZ36-1油田I期A、B、J平台全面注聚。三、与注聚相关的项目介绍1、间歇配注工艺技术四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍间歇配注工艺技术采用倒罐配液方式，能均匀保证聚合物溶液熟化时间，该技术已形成配套的控制技术并成熟应用在SZ36-1I期油田、JZ9-3W、LD10-1油田的井组注聚。间歇配注工艺技术特点：间歇配注工艺虽然均匀保证聚合物溶液熟化时间，但流程不稳定，对平台注水压力造成波动。同时其熟化系统占地面积较大，只能满足小规模的井组注聚。四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍JZ9-3油田井组注聚间歇配液工艺流程2、连续配注工艺技术连续配注工艺技术采用连续配液、分级熟化方式，解决了注聚流程不稳定的问题，实现了连续生产。同时能减小熟化系统占地面积，满足大规模注聚的需要。该技术将应用在SZ36-1油田I期A/B平台全面注聚。连续配注工艺技术特点：连续配注工艺虽然能解决间歇配注工艺存在的问题，但是如何提高熟化效果并最大程度的减小连续配注过程中不可避免的存在的流动死角是技术难题，因此对聚合物分散溶解技术和熟化工艺提出了很高的要求。SZ36-1油田I期A平台全面注聚连续配液工艺流程四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍3、分散溶解技术聚合物干粉与配液水初次混合溶解在高效水粉混合器中完成，自行改进的水粉混合器如下图所示。该水粉混合器的出水口为喷嘴式结构，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“鱼眼”和粉尘。四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍4、研磨工艺技术分散研磨技术采用两级进水，湿式研磨方式，在聚合物干粉与水初步混合时即开始高速分散细化，是提高聚合物分散溶解的有效手段，为连续配注工艺提供技术保证。将应用到SZ36-1油田I期全面注聚。四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍SZ36-1油田I期A平台全面注聚分散研磨装置结构四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍5、高效搅拌技术聚合物溶液进入熟化系统后采用双层LKCX搅拌器进一步搅拌，从而提高溶解速度，缩短熟化时间。LKCX搅拌器是针对AP-P4疏水缔合聚合物研制的高效搅拌器，能缩短AP-P4熟化时间约10分钟。四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍LKCX搅拌器结构四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍6、高压混合技术通过静态混合器使母液与高压注入水充分混合，达到方案要求的聚合物溶液浓度，并保证入井聚合物溶液的粘度。自行设计的旋转式静态混合器充分保证聚合物母液与高压注入水混合均匀。四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍7、一泵多井注入技术通过聚合物流量调节器的应用实现了一泵多井注入工艺，减少了注入设备的占地面积，为平台大规模注聚解决了空间难题。广泛应用于各平台井组注聚。聚合物流量调节器四、海上油田聚合物驱地面配注工艺技术介绍8、在线粘度检测技术（试验中）聚合物溶液粘度测试是聚驱作业中数据监