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        中原油田二氧化碳驅(qū)提高采收率技術(shù)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)分析

        2021-06-11 02:06:38孫立輝
        石油石化綠色低碳 2021年2期
        關(guān)鍵詞:中原油田固井儲罐

        孫立輝

        (中國石化中原油田分公司,河南濮陽 457000)

        中原油田根據(jù)油藏特點(diǎn),經(jīng)過前期技術(shù)攻關(guān),自2010年起,先后在濮城沙一、胡96、文181、衛(wèi)42等區(qū)塊進(jìn)行二氧化碳驅(qū)擴(kuò)大試驗(yàn)。截至目前,累計(jì)實(shí)施11個(gè)區(qū)塊32個(gè)井組,累計(jì)注氣69.87萬噸,增油16.44萬噸,取得了良好的增油效果。但在實(shí)施二氧化碳驅(qū)過程中,因二氧化碳的特性以及受設(shè)備、地面系統(tǒng)配套等的限制,出現(xiàn)了套漏、套管錯(cuò)段、管線穿孔、二氧化碳外排等現(xiàn)象,引發(fā)了一系列安全環(huán)保問題[1-3]。文章在整理分析井下管柱數(shù)據(jù)及地面系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對中原油田二氧化碳驅(qū)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了識別與評估,并制定了有效的預(yù)防和控制措施,對于保障中原油田二氧化碳驅(qū)安全環(huán)保生產(chǎn)具有重要意義。

        1 二氧化碳驅(qū)工藝流程

        1.1 注入流程

        液體CO2通過槽車運(yùn)輸至注氣站內(nèi)的CO2儲罐(–20℃,2.0 MPa)中,經(jīng)喂液泵升壓至2.5 MPa,輸送至CO2注入泵,增壓后輸送至注入井口,注入地層。

        1.2 產(chǎn)出液集輸流程

        采出氣液利用原單井管線輸至單拉罐,在重力作用下進(jìn)行氣液分離,氣體排空,液體輸送至聯(lián)合站,利用現(xiàn)有的油水分離設(shè)施進(jìn)行集中處理,分離后的原油進(jìn)入聯(lián)合站外輸系統(tǒng),污水進(jìn)入聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)[4]。

        2 安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)分析

        2.1 注入、產(chǎn)出井風(fēng)險(xiǎn)分析

        1)水泥返高未到地面。水泥返高井中有注入井32口、產(chǎn)出井79口,油套水泥返高1 000米以下的98口;未下技套的39口,詳見表1。

        2)固井質(zhì)量差。固井質(zhì)量合格及未評98口,其中有77口1 000米以上油套固井較差(連續(xù)優(yōu)質(zhì)25 m或累計(jì)優(yōu)質(zhì)段50 m),固井質(zhì)量不合格14口。

        表1 中原油田CO2驅(qū)水泥返高井統(tǒng)計(jì)

        3)油、套管非抗CO2腐蝕材質(zhì)。注采井套管材質(zhì)主要為N80、P110,油管材質(zhì)主要為N80,非氣密封、非抗CO2腐蝕材質(zhì),目前已有39口井出現(xiàn)故障(見表2)。

        水泥返高未到地面、固井質(zhì)量差、油套管均非抗CO2腐蝕材質(zhì),存在泄漏、井口飛起傷人、窒息、井噴等風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)場情況見圖1。

        2.2 注入系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析

        1)儲罐腐蝕、液態(tài)CO2氣化排空。儲罐腐蝕穿孔發(fā)生CO2泄漏;液態(tài)CO2在儲罐內(nèi)由于溫差變化容易氣化,造成大罐壓力升高引發(fā)爆炸風(fēng)險(xiǎn),定期泄壓排空引發(fā)環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

        表2 中原油田CO2驅(qū)故障井統(tǒng)計(jì)

        2)注入泵連續(xù)排氣。中原油田共有25臺CO2注入泵,在注氣過程中需要連續(xù)排氣,平均單臺泵排放量約1.38 t/d。

        3)安全間距不足。P1-32井、V42-27井距離民宅不足100 m,安全距離不足。

        儲罐腐蝕穿孔、液態(tài)CO2氣化儲罐壓力升高、儲罐泄壓排空、注入泵連續(xù)排氣、安全間距不足,存在泄漏、爆炸、窒息、凍傷等風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)場情況見圖2。

        2.3 集輸系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析

        1)產(chǎn)出井單井管線采用普通碳鋼材質(zhì),未做防腐處理,易出現(xiàn)腐蝕穿孔,且在泄壓、生產(chǎn)過程中,溫差急劇變化導(dǎo)致管線焊口脆斷,有5口井出現(xiàn)進(jìn)罐管線自焊口處崩斷的情況。

        圖1 井口漏氣、井噴以及井口上移現(xiàn)場

        圖2 儲罐泄漏、注入泵排氣、安全間距不足現(xiàn)場

        2)產(chǎn)出液采用單拉罐儲存,產(chǎn)出CO2外排;目前共有單拉罐19個(gè),外排CO2約9 885 m3/d。

        3)分離出的污水pH值約為5.0,需增加預(yù)處理流程,藥劑量增加,造成污泥量增加。以濮二污水站為例,A劑加藥濃度由360 mg/L增加到1 300 mg/L,每年增加酸性水預(yù)處理費(fèi)用180萬元;污泥量由60 m3/d增加到200 m3/d,年增加處理費(fèi)用40萬元。

        單井管線穿孔、進(jìn)罐管線焊口脆斷、單拉罐CO2外排、污泥露天堆放,存在窒息、環(huán)境污染等風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)場情況見圖3。

        圖3 單井管線穿孔、產(chǎn)出液單拉罐現(xiàn)場

        3 防控措施及建議

        3.1 防控措施

        1)定期整體檢測液態(tài)CO2儲罐,防止穿孔泄漏;施工人員進(jìn)入現(xiàn)場必須穿戴齊全勞保防護(hù)服,防止人員凍傷,并配備CO2檢測儀監(jiān)測CO2濃度,防止發(fā)生窒息。

        2)采用連續(xù)加藥裝置加注抗CO2緩蝕劑保護(hù)泵口以上管柱,采用固體緩蝕劑保護(hù)泵口以下管柱,防止管桿腐蝕造成泄漏、井口飛起傷人、井噴等風(fēng)險(xiǎn)。

        3)環(huán)空帶壓井采用鋼絲繩加地錨固定,井口裝遠(yuǎn)傳壓力表,在生產(chǎn)指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力變化,井場安裝監(jiān)控探頭,及時(shí)發(fā)現(xiàn)井場異常情況;連接生產(chǎn)流程及油套連通,出現(xiàn)滲漏等異常能夠及時(shí)泄壓。

        4)采用第三代集成撬裝式注入設(shè)備,實(shí)現(xiàn)CO2零排放(見圖4)。

        5)單井管線、干線采用抗CO2材質(zhì),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出液全部進(jìn)入集輸系統(tǒng);中轉(zhuǎn)站配套不銹鋼三相分離器,實(shí)現(xiàn)油氣水分別處理。

        圖4 第三代集成撬裝式注入設(shè)備

        6)完善、建立CO2回注系統(tǒng)和分離液化回收系統(tǒng),將產(chǎn)出的CO2進(jìn)行回注。

        3.2 建議

        1)注采方案選井要綜合考慮套管水泥返高、固井質(zhì)量等情況,對于水泥返高未至地面、固井質(zhì)量差、套管存在嚴(yán)重變形和損傷的井,不建議作為CO2驅(qū)注采井使用。

        2)定期對CO2驅(qū)注入井及產(chǎn)出井開展井況監(jiān)測,對套管損壞嚴(yán)重的井停止生產(chǎn);定期監(jiān)測產(chǎn)出井CO2含量,對CO2含量升高的井要加大監(jiān)測力度,對不能有效控制腐蝕的停止生產(chǎn)。

        3)對油井采用可加藥穿越式封隔器卡封生產(chǎn),保護(hù)上部套管、減緩套管腐蝕。

        4)開展防氣竄技術(shù)、酸性水處理技術(shù)攻關(guān)。

        4 結(jié)論

        通過對中原油田實(shí)施CO2驅(qū)工藝流程分析,找出了注入、產(chǎn)出、集輸?shù)裙に嚵鞒讨写嬖诘陌踩h(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。通過加強(qiáng)現(xiàn)場管理可以避免CO2驅(qū)部分安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn),但在方案部署、地面配套、工藝技術(shù)等方面要進(jìn)一步優(yōu)化完善,從源頭保障CO2驅(qū)安全環(huán)保實(shí)施。

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