高含水油田聚合物驅注入工藝全要素評價研究

楊軍

大慶油田設計院有限公司

高含水油田隨著聚驅規模的擴大，注入站不斷增多，注入工藝的選擇顯得尤為重要，經過歷年的演化，注入工藝逐漸劃分為兩大類：“單泵單井注入”和“一泵多井注入”[1-2]。為了提高油田聚合物驅整體經濟效益，系統分析了兩種注入工藝的投資、成本及聚合物黏損造成的經濟損失，評價了全生命周期條件下，兩種注入工藝的經濟效益，研究結論對聚合物驅注入工藝的選擇具有重要指導意義。

1 注入工藝的分類

目前的注入工藝分類主要分為兩大類：單泵單井注入工藝和一泵多井注入工藝。單泵單井注入工藝指的是一臺注聚泵對應一口注聚井，為其提供聚合物溶液；一泵多井注入工藝指的是一臺注聚泵對應多口注聚井，統一進行聚合物溶液的輸送。某高含水油田目前單泵單井注入工藝占整體注入工藝的比例為21.2%，一泵多井注入工藝占整體注入工藝的比例為78.8%[3]。

2 兩種注入工藝的黏度損失分析

2.1 清配清稀體系

清配清稀體系下，通過對545口單泵單井注入井進行現場試驗檢測，工藝黏度損失為6.3%。其中注入泵黏損占4.2%，靜態混合器黏損占2.1%。通過對1 450 口一泵多井注入井進行現場試驗檢測，工藝黏度損失為10.7%。其中注入泵黏損占4.3%，流量調節器黏損占4.4%，靜態混合器黏損占2.0%（表1）。

表1 “清配清稀”下兩種注入工藝黏損情況Tab.1 Viscosity loss of the two injection processes under"clear distribution and clear dilution"

2.2 清配污稀體系黏損分析

清配污稀體系下，通過對545口單泵單井注入井進行現場試驗檢測，注入工藝黏度損失為6.8%。其中注入泵黏損占4.5%，靜態混合器黏損占2.3%[4-5]。對1 450口一泵多井注入井現場試驗檢測，一泵多井在“清配污稀”的條件下注入工藝黏度損失12.3%。其中注入泵黏損占4.6%，流量調節器黏損占4.9%，靜態混合器黏損占2.8%（表2）。

表2 “清配污稀”下兩種注入工藝黏損情況Tab.2 Adhesion loss of the two injection processes under the condition of"decontamination and dilution"

進行不同條件下兩種注入工藝的黏損分析，一泵多井比單泵單井黏損大主要原因在于流量調節器。根據試驗檢測，發現流量調節器的黏損率和泵井壓差有著直接的關系，隨著泵井壓差的增大，母液流量調節器黏損率隨之增加，壓差每增大1 MPa，黏損增加2.1個百分點（圖1）。

圖1 泵井壓差與粘損變化關系Fig.1 Relationship between pump well pressure difference and viscosity loss

3 投資及費用現值分析

根據現場實際情況，評價選擇單井注入量為0.5～3 m3/h，以常規轄60 口井聚合物注入站為例對兩種注入工藝進行對比。

3.1 清配清稀高相對分子質量聚合物

評價采用聚合物母液質量濃度為5 000 mg/L，聚合物母液注入量分別為0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 m3/h，評價兩種工藝的建設投資、生產運行費用、工藝維修費用及工藝黏損造成的聚合物浪費發生的費用。評價參數來源于某油田試驗區塊的平均值，聚合物注入周期基本為5年左右，費用限值以5年計算。

結合各種投資費用（表3），在清配清稀高相對分子質量聚合物條件下，隨著單井注入量的增加，注入站建設投資差距逐漸減少，聚合物黏損費用差距逐漸增加。單井注入量小于等于1.5 m3/h時，“一泵多井”注入工藝投資及5年費用現值較低，優選“一泵多井”注入工藝；單井注入量大于1.5 m3/h 時“一泵多井”投資及5 年運行費用均高于“單泵單井”，優選“單泵單井”注入工藝[6-7]。

表3 清配清稀中高分子聚合物不同注入量投資及費用現值對比Tab.3 Comparison table of investment and present value of cost for different injection amounts of clear and thin medium polymer

3.2 清配污稀高相對分子質量聚合物

清配污稀高相對分子質量聚合物單井注入量在0.5～3 m3/h范圍內，對兩種工藝投資及5 年費用限值對比（表4）。

表4 清配污稀中高分子聚合物不同注入量投資及費用現值對比Tab.4 Comparison table of investment and present value of cost for different injection amounts of polymer in purification of dilute sewage

在清配污稀高相對分子質量聚合物條件下，隨著單井注入量的增加，注入站建設投資差距逐漸減少，聚合物黏損費用差距逐漸增加。單井注入量小于等于1.0 m3/h時，“一泵多井”注入工藝投資及5年費用現值較低，優選“一泵多井”注入工藝；單井注入量大于1.0 m3/h 時“一泵多井”投資及5 年運行費用均高于“單泵單井”，優選“單泵單井”注入工藝。

4 兩種注入工藝適應性分析

從已建區塊投產情況看：當注入井投產后個別單井注入量減少為設計階段1/10 時，“單泵單井”注入泵單純通過變頻調節根本無法滿足要求，只能通過更換柱塞或更換整臺注入泵的方式來滿足注入要求，“一泵多井”注入泵則可以通過變頻調節及減少運行泵的臺數來滿足開發要求；當注入井投產后個別單井注入量增大為設計階段的20%時，只要所有注入井平均單井注入量不變，則已設計“一泵多井”注入泵仍可滿足要求，無需調整，因此“一泵多井“注入工藝對開發調整適應性相對較強。

5 結論

（1）在“清配清稀”體系下，當單井母液注入量小于等于1.5 m3/h 時，優選“一泵多井”注入工藝；在“清配污稀”體系下，單井注入量小于等于1 m3/h時，優選“一泵多井”注入工藝。

（2）聚合物黏損值是影響注入站工藝對比的重要因素之一，單井注入量越大，注入站聚合物黏損造成的運行費用越高。

（3）“一泵多井”注入工藝適應性較強。