大港油田港東一區一斷塊注聚管網優化

大港油田采油工藝研究院

大港油田港東一區一斷塊注聚管網優化

蔡維國 梁瑞麗 張平大港油田采油工藝研究院

根據港東一區一斷塊注聚井分布情況和各干支線承擔的注聚量等實際情況，注聚干線最大注聚量為1220m3/d，最小注聚量為490m3/d，管徑初步選擇為?159mm和?114mm兩種規格管道；單井最大注聚量為150m3/d，管徑初步選擇為?76mm。綜合價格優勢、選材整體性及生產要求等因素，該項目注聚管道選用內襯PE碳鋼復合管道。經計算，本工程所用管道的管徑與厚度比小于140，因此本工程鋼管不存在圓截面失穩問題，滿足剛度要求。

注聚；管網優化；管材；壁厚；流速；剛度

1 工程概況

港東一區一斷塊現有注水管網主要包括港東注1#、1—4#、3—1#、4#、4—3#、5#共計6條注水干線，設計壓力等級16MPa，正常注水26口，日配注量3365m3，實際日注水量2715m3，注水干線平均壓力為8.4MPa。由于該地區注水管網運行時間長，腐蝕嚴重，且各單井直接“T”接在干線上生產，不能滿足注水指標要求，需要對目前的注水管網進行改造。主要改造內容包括：①改造注水井口38套；②新建3條?159mm×12mm注聚管道，長約3.4km；③新建2條?114mm×10mm注聚管道，長約1.0km；④調整港47等22口老井單井管道“T”接至新建注聚管道上。

2 注聚管網優化

2.1 管徑優選

根據港東一區一斷塊注聚井分布情況和各干支線承擔的注聚量等實際情況，注聚干線最大注聚量為1220m3/d，最小注聚量為490m3/d，管徑初步選擇為?159mm和?114mm兩種規格管道；單井最大注聚量為150m3/d，管徑初步選擇為?76mm。各管道流速及壓損計算見式（1）和式（2）[1]，計算結果見表1和表2。

管道流速計算公式為

式中V為管道流速（m/s）；Q為管道流量（m3/s）；S為管道內截面積（m2）。

依據《油田注水工程設計規范（GB50391—2006）》規定，輸送聚合物水溶液的站外管道水力坡降公式為

式中Δp為水力坡降（Pa）；qv為流量（m3/s）；該項目聚合物水溶液為污水聚合物水溶液，濃度為2500mg/L，稠度系數K=0.5311Pa·s；流變行為指數n=0.4093；D為管道內徑。

表1 注聚干線管道流速和壓降計算結果

依據《油田注水工程設計規范（GB50931—2006）》的相關規定，注聚管線的設計流速不宜大于1.0m/s，注聚干線壓降宜控制在0.5MPa以內，單井管線壓降宜控制在0.4MPa以內。從表1和表2可看出，單井及干線流速、壓降計算結果均滿足規范要求。

表2 單井管道流速和壓降計算結果

2.2 管材優選

由于注聚溶液中含鐵對聚合物黏度降解較大，必須嚴格控制管道鐵離子濃度，因此需要對注聚管道進行內防腐。據調研，可用于注聚的管道主要有玻璃鋼管、內襯不銹鋼管雙金屬復合管和內襯PE碳鋼復合管。由于玻璃鋼管適應性差，目前已基本不用[2]。針對內襯PE碳鋼復合管和內襯不銹鋼雙金屬復合管兩種不同材質管道，進行了價格對比，具體對比結果見表3。

表3 內襯PE碳鋼復合管和內襯不銹鋼雙金屬管價格對比

從表3可以看出，除?76mm×6mm管道價格相同外，隨著管道外徑的增加，內襯PE碳鋼復合管道比內襯不銹鋼雙金屬復合管在價格上有明顯優勢，管道價格相差15%～82%。因此，綜合價格優勢、選材整體性及生產要求等因素，該項目注聚管道選用內襯PE碳鋼復合管道。

2.3管道壁厚選擇

根據《工業金屬管道設計規范（GB50316—2000）》和《油田注水工程設計規范（GB50391— 2006）》規定，承受內壓直管的厚度計算公式為

式中p=16MPa；[σ]t=132MPa；Ej取1；C2取2；Y取0.4；D0為管道外徑；C1取值0.15。

按照公式（3）計算圓整后，本工程管道設計壁厚計算結果見表4。

表4 管道壁厚計算結果

確定管道壁厚和材料后，根據管道的工作條件和環境狀況進行了強度、穩定性校核。按最大剪切應力強度理論計算得到管道強度驗算值，見表5。

表5 管道強度驗算結果

從表5可以看出，管道的最大當量應力σemax小于0.9*σs，滿足管道的強度要求。

管道的剛度應滿足運輸、施工和運行時的要求。經計算，本工程所用管道的管徑與厚度比小于140，因此本工程鋼管不存在圓截面失穩問題，滿足剛度要求。

綜上所述，擬選用的管道壁厚經強度和剛度驗算均滿足設計要求。

3 結語

通過對港東一區一斷塊注聚管網進行優化設計，使注聚管網走向更加優化，管徑和壁厚的選擇更加合理，各項參數指標切合生產實際，有效降低了工程投資和運行能耗，滿足了注聚需要。

[1]李樹柏．注水系統小型站場標準化設計[J]．油氣田地面工程，2013，32（5）：64.

[2]李育．塔河油田注水系統優化方案[J]．油氣田地面工程，2009，28（5）：44-45.

（022）63957367、tjdgcwg@126.com

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.016

蔡維國：高級工程師，1991年7月畢業于西南石油大學采油工程專業，現從事油田地面工程設計工作。