大慶油田二類油層聚合物驅(qū)分注工藝對比評價(jià)

王 晶

（大慶油田有限責(zé)任公司　采油工程研究院，黑龍江　大慶163453）

大慶油田二類油層聚合物驅(qū)分注工藝對比評價(jià)

王 晶

（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）

隨著大慶油田二類油層聚合物驅(qū)開發(fā)的不斷深入，分注層段逐漸增多，形成了改進(jìn)型梭形桿、梭形桿及流線型環(huán)形降壓槽3種分注工藝。為形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，便于油田管理，從數(shù)值模擬分析、室內(nèi)投撈成功率、水力特性對比試驗(yàn)3個(gè)方面對上述3種分注工藝進(jìn)行了對比評價(jià)，流線型環(huán)形降壓槽式聚驅(qū)分注工藝的綜合性能最優(yōu)。該工藝將成為大慶油田聚驅(qū)分注的主導(dǎo)技術(shù)，為提高二類油層動(dòng)用程度提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

二類油層；聚合物驅(qū)；分注工藝；數(shù)值模擬；試驗(yàn)研究

大慶油田聚合物驅(qū)技術(shù)始于20世紀(jì)70年代初，于20世紀(jì)90年代推廣應(yīng)用，目前已成為世界上應(yīng)用聚合物驅(qū)油規(guī)模最大的油田［1-3］。聚合物驅(qū)與水驅(qū)相比可多提高原油采收率10%以上。大慶油田聚合物采油井產(chǎn)油量連續(xù)十年保持1 000萬t以上，接近大慶油田總產(chǎn)量的1／3。隨著聚合物驅(qū)開發(fā)的不斷深入，滲透率差異大、層間矛盾大的二類油層已成為主要開發(fā)對象。在已投產(chǎn)開發(fā)的聚驅(qū)區(qū)塊中，應(yīng)用了不同的聚合物驅(qū)井下分注工具。目前大慶油田共形成了3種二類油層分注工藝［4-7］，表1為大慶油田3種二類油層聚驅(qū)分注工具參數(shù)對比情況。配套的分注工具種類較多，不利于在全油田規(guī)模化應(yīng)用，嚴(yán)重影響了聚驅(qū)開發(fā)效果。

為解決上述問題，需對3種分注工藝的適應(yīng)性進(jìn)行評價(jià)，優(yōu)選出最佳分注工具，對分注工藝進(jìn)行規(guī)范統(tǒng)一，提高聚驅(qū)開發(fā)水平。

表1 大慶油田3種二類油層聚驅(qū)分注工具參數(shù)對比

1 分注工具數(shù)值模擬對比分析

利用FLUENT數(shù)值模擬軟件［8］，分別對流線型降壓槽、梭形桿結(jié)構(gòu)和改進(jìn)型梭形桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，對3種分注工具的性能進(jìn)行比較，分析評價(jià)聚合物溶液通過分注工具的節(jié)流壓差及黏損變化。

1．1 不同降壓槽的幾何模型和網(wǎng)格劃分

圖1 梭形桿結(jié)構(gòu)流場網(wǎng)格

圖2 流線型降壓槽流場網(wǎng)格

圖3 改進(jìn)型梭形桿結(jié)構(gòu)流場網(wǎng)格

1．2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

流量20～70m3／d，對3種結(jié)構(gòu)降壓槽分別進(jìn)行了5組數(shù)值模擬。

1．2．1 壓差和黏度損失隨流量的變化

從圖4～5中可以看出改進(jìn)型梭形桿難以建立有效節(jié)流壓差，分壓效果差；流線型降壓槽與梭形桿相比，在相同流量情況下，壓差大，黏損小，分壓效果好。

圖4 不同結(jié)構(gòu)分注工具的壓差對比

圖5 不同結(jié)構(gòu)分注工具的黏損對比

1．2．2 湍動(dòng)能分布

圖6～7為50m3／d流量條件下各結(jié)構(gòu)降壓槽的速度分布云圖，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，流線型降壓槽槽距間的平均湍動(dòng)能大于梭形桿，較大的湍動(dòng)能使壓力損失增加，因此產(chǎn)生壓降較大。

圖6 流線型降壓槽槽距間的湍動(dòng)能分布

圖7 梭形桿結(jié)構(gòu)槽距間的湍動(dòng)能分布

1．2．3 總體應(yīng)變率分布

（1）樁機(jī)安裝平整穩(wěn)固就位后，吊起樁管對準(zhǔn)樁位，在樁管與樁錘間墊好緩沖材料后緩緩放下，使樁管、樁尖、樁錘于同一條直線上，借錘擊力及樁管自重將樁管壓入土中。

總體應(yīng)變速率積分反映了聚合物溶液流經(jīng)兩種結(jié)構(gòu)降壓槽時(shí)受到的總的剪切作用程度，圖8～9為反映應(yīng)變速率的分布及其隨流量的變化曲線。分析可知，各流量下流線型降壓槽的應(yīng)變速率均小于梭形桿結(jié)構(gòu)，隨著流量的增大總應(yīng)變速率的值逐漸增大。從這一點(diǎn)可以說明流線型降壓槽黏損小的原因。

圖8 流線型降壓槽內(nèi)流體的應(yīng)變速率分布

圖9 總體的應(yīng)變速率積分值

2 室內(nèi)對比試驗(yàn)

2．1 室內(nèi)投撈成功率評價(jià)

2．1．1 試驗(yàn)條件

井斜角≤45°；

模擬井深1 000m。

2．1．2 試驗(yàn)步驟

1） 選取不同結(jié)構(gòu)的偏心配注器各一套，不同規(guī)格的節(jié)流元件各一套，配套投撈器各一套。

2） 將1根尾管、偏心配注器與兩根油管組成的管柱下入到模擬井內(nèi)，偏心配注器內(nèi)裝入坐封堵塞器。

3） 調(diào)整好投撈測試鋼絲車與模擬井的位置，進(jìn)行正常投撈操作。

4） 更換不同長度的節(jié)流芯進(jìn)行投撈。

5） 準(zhǔn)確記錄每次投撈時(shí)的拉力載荷、投撈成功次數(shù)、總投撈次數(shù)、一次投送和打撈時(shí)間。

2．1．3 試驗(yàn)結(jié)論

流線型環(huán)形降壓槽分注工具可以獲得100%的投撈成功率，最小載荷，最短時(shí)間（如表2）。

表2 投撈對比評價(jià)結(jié)果

2．2 室內(nèi)水力特性對比評價(jià)

2．2．1 試驗(yàn)步驟

1） 在聚合物溶液配制裝置中每次配制聚合物溶液，并徹底熟化（熟化時(shí)間大于12 h）。

2） 將評價(jià)用的不同規(guī)格的節(jié)流元件裝入相應(yīng)的偏心配注器中。

3） 啟動(dòng)防垢耐堿泵，測量聚合物體系流經(jīng)偏心配注器進(jìn)口處的黏度（即母液黏度）。

4） 連接好管線，啟動(dòng)防垢耐堿泵，調(diào)整到適當(dāng)流量范圍，記錄偏心配注器在不同流量條件下的節(jié)流壓差。

5） 取樣，測量不同排量點(diǎn)下配注器出口處聚合物溶液黏度。

6） 停注泵，拆下連接管線，即完成一次試驗(yàn)過程。

7） 重復(fù)上述步驟，進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)節(jié)流芯的室內(nèi)試驗(yàn)，記錄流量在20、30、40、50m3／d條件下的節(jié)流壓差及黏損。

2．2．2 試驗(yàn)結(jié)論

流線型環(huán)形降壓槽式分注工具獲得最高的節(jié)流壓差，最小黏損（如表3）。

Com parative Evaluation on Separate Layer Injection Polymer Flooding Technology for II Kind Formation of Daqing Oilfield

WANG Jing
（Production and Engineering Research Institute，Daqing Oilfield Com pany Limited，Daqing163453，China）

With the development of polymer flooding for the II formation of Daqing Oilfield and the increases of single welllayer，the form of developmentim proved spindle rod，spindle rod and streamlined annular groove buck three separate injection technology．For the formation of a unified standard formanagement of Oilfield，to carry out a comparative evaluation of three above-mentioned separate layer injection technology fromthe numerical sim ulation analysis，indoor throwing success rate and the contrast test of hydraulic characteristics，the result shows that streamlined annular groove buck has the optimal comprehensive performance of the separate layer injection polymer flooding technology．T his technology will become the dominant technology of Polymer Flooding injection of Daqing Oilfield，to provide powerful technical support for im proving the recovery of II Kind Formation．

II kind formation；polymer flooding；separate layer injection technology；numerical simulation；experimentalinvestigations

表3 水力特性對比評價(jià)數(shù)據(jù)

T E934．107

B

10．3969／j．issn．1001-3842．2015．05．014

2014-11-08

中國石油天然氣股份有限公司重大專項(xiàng)“二類油層聚合物驅(qū)進(jìn)一步提高采收率配套技術(shù)”（2008E-1207-1）

王 晶（1983-），女，黑龍江肇州人，工程師，主要從事采油工程、三次采油技術(shù)研究，E-mail：cyywangjing＠petrochina．com．cn。