秦洪巖

（中國石油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010）

0 引言

曙光油田以稠油開發(fā)為主，其中薄互層稠油油藏儲量占稠油總儲量的68.4%，目前可采儲量采出程度達到85%以上，平均蒸汽吞吐12.5個周期。在現(xiàn)有的開發(fā)模式下無法進一步改善油藏開發(fā)效果。為穩(wěn)定產(chǎn)量規(guī)模，提高油藏最終采收率，2005年6月在典型的薄互層稠油油藏杜66塊實施火驅(qū)采油技術(shù)現(xiàn)場試驗。杜66塊火驅(qū)先后經(jīng)歷了單井單層、多井單層、多井多層的火驅(qū)先導試驗，2010年10月外擴10個井組的擴大試驗以及2012年至今的規(guī)模實施3個階段，目前已轉(zhuǎn)驅(qū)105個井組，但新增見效井數(shù)逐年減少，區(qū)塊遞增整體速度逐步放緩。

1 概況

1.1 區(qū)塊概況

杜66塊位于曙光油田西南部，構(gòu)造上位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡中段，開發(fā)目的層系為下第三系沙四段沙河組上部杜家臺油層，為典型的薄互層稠油油藏。區(qū)塊含油面積為4.9 km2，地質(zhì)儲量為3 940×104t，標定采收率為27.2%，可采儲量為1 512.49×104t。儲層具有如下特征：油藏埋深為800～1 200 m，油層平均有效厚度為42.1 m，平均滲透率為781 mD，平均有效孔隙度為25.5%，原油粘度為300～2 000 mPa·s；油層縱向上劃分為杜Ⅰ、杜Ⅱ、杜Ⅲ3個油層組，10個砂巖組，30個小層；含油井段有130～170 m，油層層數(shù)多，平均單井有30～40層。

1.2 注氣井現(xiàn)狀

曙光采油廠規(guī)劃火驅(qū)井組105個，目前注氣井91口，開井86口，日注氣85×104m3；其中分注井12口，籠統(tǒng)注氣井74口。其中13832火驅(qū)注氣站承載新增14井組、規(guī)模50井組、擴大14井組的注氣任務，日注氣65×104m3；尤尼斯負責早期27井組的注氣任務，日注氣20 × 104m3［1］。

1.3 存在問題

曙1-38-32所管轄的13832注氣站自2014年4季度投產(chǎn)以來，所注井組注氣符合率呈不同程度的下降，由投產(chǎn)初期的91.5%降到2016年2季度的86.1%，注氣符合率低造成注氣井段溫度差異大、油層縱向動用不均，嚴重影響火驅(qū)開發(fā)效果。因此，提高注氣符合率迫在眉睫。

2 影響注氣符合率因素分析

2.1 系統(tǒng)壓力

曙1-38-32所管轄的注氣井組共有注氣井62口，開井57口。統(tǒng)計57口井的啟動壓力，如表1所示，啟動壓力小于3 MPa的有35口，3～5 MPa的有16口，大于6 MPa井有6口，隨著注氣壓力升高，可注入井數(shù)增加，符合率提高。因此，壓力是影響注氣量、符合率的關(guān)鍵因素［2］。例如，13832注氣站從2014年9月投產(chǎn)后，2015年平均日注氣量為37.8×104m3，平均日注氣壓力為5.3 MPa；2016年平均日注氣量為31×104m3，平均日注氣壓力為4.5 MPa，系統(tǒng)壓力的下降嚴重影響了注氣符合率。通過分析認為影響系統(tǒng)壓力的因素如下。

1）螺桿壓縮機排氣溫度過高。注氣站使用的螺桿式空壓機（型號LS-25S，功率262 kW）排氣量為41 m3／min，設(shè)定最高排氣溫度為110℃。該壓縮機已投入使用兩年，經(jīng)常處于較高排氣溫度狀況下運行，平均排氣溫度達106℃，尤其在夏季最為明顯（6～9月份溫度達120℃以上），溫度過高時便會自動停機，影響注氣時率［3］。為了避免溫度對機組、設(shè)備的影響，工作人員通過頻繁地倒運機器及減少輸氣量等方法降低排氣溫度，導致注氣量明顯下降。

2）往復壓縮機進氣壓力下降。往復式壓縮機進氣壓力從投產(chǎn)初期的0.8 MPa降至目前的0.7 MPa［4］。而根據(jù)氣體狀態(tài)方程PV＝nRT，進氣壓力與排量成正比。進氣壓力大幅下降，導致排氣量降低。當壓力低至0.7 MPa以下，會導致壓縮機停機，影響注氣時率。除了螺桿壓縮機供氣不足以外，管線內(nèi)腐蝕嚴重、水銹等雜質(zhì)堵塞進氣端濾網(wǎng)影響進氣壓力也是造成進氣壓力下降的原因。

表1 注氣井啟動壓力與注入量統(tǒng)計表

2.2 井口設(shè)備精度

在現(xiàn)場使用的井口設(shè)備主要有流量計和調(diào)節(jié)閥。流量計主要用于對注氣量的計量和壓力的讀取，設(shè)計量程為2.5～30 m3／h。火驅(qū)初期注氣量較少，平均單井注氣量為4 000 m3／d，原有流量計完全可以滿足需求。但隨著火驅(qū)開發(fā)的逐漸擴大，注氣量逐漸增加，目前最高注氣量為24 000 m3／d，超過原有流量計量程，造成計量誤差，影響注氣符合率。調(diào)節(jié)閥是注氣井井口的主要調(diào)節(jié)設(shè)備，它的主要作用是調(diào)節(jié)空氣流速、流量，滿足單井注氣需求。目前現(xiàn)場使用的調(diào)節(jié)閥類似于針型閥的工作原理，沒有直觀“量”的概念，在調(diào)節(jié)時容易出現(xiàn)偏差，且控氣不平穩(wěn)，而且調(diào)節(jié)跨度較大，很難實現(xiàn)精準調(diào)節(jié)，現(xiàn)場需要反復操作調(diào)整，工作量大，勞動強度高。以曙1-40-039井為例，該井日配氣量為8 000 m3，瞬時量為333 m3／h?，F(xiàn)場對調(diào)節(jié)閥進行了半個小時調(diào)整，瞬時量可達298 m3／h或372 m3／h，但仍無法達到配注要求。另外，在注氣過程中由于空氣的腐蝕和沖刷作用會造成調(diào)節(jié)閥閥孔刺大和雜質(zhì)堵塞，加大調(diào)節(jié)難度，影響注氣合格率。2015年全年共發(fā)現(xiàn)不正常調(diào)節(jié)閥13個，占總井數(shù)的23%。

3 提高注氣符合率的方法及應用

3.1 改善工藝流程，提高機組效率

3.1.1 改造螺桿壓縮機散熱風道

高排氣溫度就是空氣壓縮機因系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題引起的溫升故障。高環(huán)境溫度是由廠房通風不好、螺桿壓縮機散熱不好引起的。通過頻繁的倒運機器及減少輸氣量等方法降低排氣溫度，會導致產(chǎn)氣量減少，效率降低。而冷卻器效率隨環(huán)境溫度增高而越低，當溫度超過50℃，冷卻效率已不足75%。為此，對螺桿壓縮機進行了散熱風道改造。首先增加了風道的通徑，通徑由0.6 m增加至1.0 m，增加了原有風道的排氣通量。其次對風道的直角彎改為圓角設(shè)計，以上兩項改造減少了排氣阻力。最后，在廠房外加裝了功率為3 kW的強排機（排量為70 m3／min），作用是加速散熱風道中的熱空氣向室外排放，提高排放量。螺桿機經(jīng)過改造后，如表2所示，排氣溫度下降5～10℃，冷卻效率提高了10%，日產(chǎn)氣量增加3 800 Nm3，運行效率提高了8.5%。

表2 改造前后措施對比表

3.1.2 改造往復壓縮機進氣濾網(wǎng)

空氣壓縮機空氣通道阻力大小直接影響進氣量。一般來說，阻力越大氣量越小，當往復壓縮機過濾器前后壓差超過0.1 MPa時，壓縮機進氣壓力大幅下降，低于0.65 MPa便自動停機，為了保證壓差就必須對空氣過濾器進行吹掃或者更換，而頻繁的啟停機又會影響設(shè)備的運行時率，因此對過濾器進行了改進，將過濾器錐度由1∶4增加至1∶5，過濾器接觸面積增加1.5倍，不僅降低了空氣流經(jīng)過濾器的阻力，而且不容易造成堵塞。改造后過濾器壓差明顯減小，其吹掃、更換周期延長了3倍，運行時率提高，停機時間平均每月減少43.2 h，注氣量增加66.9×104m3。

3.1.3 提高脫水效果，降低腐蝕堵塞

鋼鐵生銹的臨界相對濕度為70%e，相對濕度越低銹蝕越慢。通過利用氣象色譜儀。對壓縮空氣組分進行化驗，發(fā)現(xiàn)相對濕度達到了75%e，干燥器脫水效果下降，壓縮空氣中水分過多，造成管線腐蝕。針對壓縮空氣水分大的問題，一是對干燥器的排水工藝進行了優(yōu)化，提高了排水性能；二是對干燥劑氧化鋁進行定期清洗、篩除較小顆粒后重新填裝，脫水效果有所改善，降低了管線、精密設(shè)備等腐蝕程度［5］。

3.2 提高井口設(shè)備、儀表精確度

3.2.1 合理優(yōu)化計量儀表

對現(xiàn)有的流量計進行重新校驗，并按照量程范圍進行歸類，根據(jù)不同的注氣量合理匹配相對應的流量計。同時根據(jù)配注量的調(diào)整及時動態(tài)調(diào)配，確保流量計真實反映注氣井的注入量。2016年共動態(tài)調(diào)整流量計135井次。

3.2.2 自主研發(fā)并安裝精密調(diào)節(jié)閥

針對傳統(tǒng)閘門和調(diào)節(jié)閥控氣不平穩(wěn)、需要反復調(diào)節(jié)、精準度低等情況，通過技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場實踐，自主研發(fā)了兩種精密注氣調(diào)控裝置并獲得國家專利。該調(diào)節(jié)閥具有流通能力大、調(diào)節(jié)精準度高、操作穩(wěn)定的特點，適用于大流量、高壓降的注氣井，可對火驅(qū)注氣井進行平穩(wěn)注氣、高效調(diào)控，在滿足開發(fā)需求的同時也減少了員工的勞動強度。2016年現(xiàn)場更換新型調(diào)節(jié)閥32個。

3.4 總體效果評價

通過以上措施，13832注氣站壓力由4.1 MPa升高到6.3 MPa的穩(wěn)定狀態(tài)。井口調(diào)控次數(shù)也由3次／d減少到0.5次／d。其次，通過對注氣系統(tǒng)進行優(yōu)化，2016年3季度開始注氣，符合率逐步上升，到2017年1季度已達到93.1%。從產(chǎn)油效果來看，新增見效井12口，產(chǎn)油量由見效前的16 t／d升至目前的23.8 t／d，平均日增油7.8 t，累計增油2 340 t。

4 結(jié)論

1）通過對注氣系統(tǒng)深入詳細地分析，確定了注氣設(shè)備的系統(tǒng)壓力和井口設(shè)備設(shè)施是影響注氣符合率的主要因素。

2）通過改造螺桿機散熱風道和往復機進氣濾網(wǎng)、優(yōu)化干燥器的排水工藝以及更換更匹配、精度更高的設(shè)備儀表等措施，大大提高了注氣符合率，火驅(qū)開發(fā)效果明顯改善、產(chǎn)油量大幅提高。

3）隨著火驅(qū)時間延長，影響注氣符合率的因素將不斷出現(xiàn)，相關(guān)技術(shù)的提升和改進對改善火驅(qū)開發(fā)效果尤為重要。

［1］張方禮.火燒油層技術(shù)綜述［J］.特種油氣藏，2011（12）：1-5.

［2］張曉斌，李文宏，范偉，等.壓降法在井間干擾氣井組中的應用研究［J］.天然氣與石油，2016（6）：51-54.

［3］王麗麗.螺桿壓縮機振動故障的分析與診斷［D］.遼寧：遼寧工程技術(shù)大學，2007.

［4］趙海洋.往復壓縮機氣缸內(nèi)壓力信號檢測與分析技術(shù)［D］.大慶：大慶石油學院，2006.

［5］邢衛(wèi)東，馮金松.提高干燥器脫水效率的措施探討［J］.河南化工，2004（4）：25-26.