聚驅井回油溫度與壓力技術界限研究

何昭軍（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

某油田已進入特高含水率期開發階段，高含水率采出液為不加熱集油創造了有利條件[1]。不加熱集油技術主要應用在水驅系統，水驅系統不加熱集油井占水驅開井數的88.0%，聚驅系統不加熱集油井僅占開井數的44.8%。聚驅系統不加熱集油技術實施范圍小且推廣緩慢的主要原因：一是聚驅井采出液成分復雜，流動性差[2]；二是聚驅井回壓穩定性差，停摻技術界限不清晰[3]。因此選擇了某油田不同含水率階段井，開展不加熱集油現場試驗，研究聚驅井不加熱集油界限，為聚驅系統不加熱集油推廣打好基礎。

1 試驗井選擇與資料錄取

依據采出液含聚濃度（低、中、高）選擇20口聚驅油井開展不加熱集油現場試驗，含水率均在90%左右，具有良好的不加熱集油條件[4-5]。資料錄取采用實時采集方式。通過安裝智能儀表，將相關數據采集到檢測端設備，然后再無線遠傳到數據接收存儲平臺[6-7]。系統對20 口油井的單井回油溫度、井口回壓、單井摻水量、計量間摻水溫度等生產數據進行了實時監測。平均單井采集數據25 018條，累計采集數據50 余萬條。

2 不加熱集油條件分析

2.1 生產規律認識

開展春、夏、冬三季的現場試驗，分析研究不同油井回壓趨勢及停摻條件。回壓變化類型主要分為4 大類6 小類，停摻井4 大類6 小類回壓變化趨勢見圖1。其中平直線型可停摻；小波峰型、小臺階下降型，保證運行平穩后回壓小于臨界值，可停摻；大臺階上升型、大波浪型，定期摻水進行不加熱集油生產；鋸齒型不能進行不加熱集油。不同油井停摻后回壓趨勢及停摻條件見表1。

表1 不同油井停摻后回壓趨勢及停摻條件Tab.1 Return pressure trend and stop blending condition after stopping blending in different oil well

圖1 停摻井4 大類6 小類回壓變化趨勢Fig.1 Variation trend of oil return pressure in four categories and six small categories of stop blending wells

2.2 回壓變化類型典型井

1）停摻后無需干預井。這類井回壓變化趨勢包括平直線型、小波峰型、小臺階下降型等3 類。其特點是停摻后回壓和溫度波動范圍均較小，不需要采取其他措施，即可保持系統穩定運行。

如平直線型N1 井，日產液量6.0 t，含水率88.0%，含聚濃度308 mg/L，井口出油溫度20 ℃，集油半徑270 m。停摻后回壓穩定保持在0.30～0.34 MPa，系統穩定運行。平直線型N1 井停摻后回壓和溫度變化趨勢見圖2。

圖2 平直線型N1 井停摻后回壓和溫度變化趨勢Fig.2 Return pressure and temperature change trend after stopping blending in flat linear N1 well

2）停摻后需間歇摻水井。這類井回壓變化趨勢包括大臺階上升型、大波浪型等2 類。這類井的特點是停摻后回壓變化較大，通過間歇性的摻水，即可保持系統穩定運行。

如大臺階上升型N2 井，日產液169.0 t，含水率98.0%，含聚濃度748 mg/L，井口出油溫度36 ℃，集油半徑345 m。停摻后單井回油溫度保持在35 ℃左右運行，回壓上升較快，上升至0.98 MPa，無法執行停摻運行。對該井采取摻水后，回壓迅速下降至0.50 MPa 左右，并可保持穩定運行。大臺階上升型N2 井停摻后回壓和溫度變化趨勢見圖3。

圖3 大臺階上升型N2 井停摻后回壓和溫度變化趨勢Fig.3 Return pressure and temperature change trend after stopping blending in large step-up ascending N2 well

如大波浪型N3 井，日產液62.0 t，含水率93.0%，含聚濃度642 mg/L，井口出油溫度33 ℃，集油半徑395 m。停摻后單井回油溫度從38 ℃下降至33 ℃運行，平穩階段回壓從0.41 MPa 上升至0.50 MPa，回壓變化較小。回壓偶出現大波浪形態，通過短暫沖洗管線，即可恢復正常壓力狀況。此類井可定期摻水進行不加熱集油生產。大波浪型N3 井停摻后回壓和溫度變化趨勢見圖4。

圖4 大波浪型N3 井停摻后回壓和溫度變化趨勢Fig.4 Return pressure and temperature change trend after stopping blending in large wave type N3 well

3）停摻后無法穩定運行井。這類井回壓變化趨勢主要為鋸齒型，停摻后系統壓力波動較大，間歇性摻水仍無法保持系統穩定運行，無法實施不加熱集油技術。

如 鋸 齒 型N4 井，日 產 液37.1 t，含 水 率92.0%，含 聚 濃 度1 242 mg/L，井 口 出 油 溫 度36 ℃，集油半徑345 m。停摻后單井回油溫度從42 ℃下降至37 ℃運行，回壓從0.61 MPa 上升至1.26 MPa，回壓變化較大。回壓呈不規則鋸齒形態。該井停摻后均出現過凍井現象，通過少量摻水保證管線不凍堵，回油溫度均在33～35 ℃可以保證正常生產。該類井停摻期后回壓上升較快，無法執行停摻運行，鋸齒型N4 井停摻后回壓和溫度變化趨勢見圖5。

圖5 鋸齒型N4 井停摻后回壓和溫度變化趨勢Fig.5 Return pressure and temperature change trend after stopping blending in sawtooth type N4 well

3 不加熱集油技術界限研究

聚驅系統不加熱集油技術影響因素較多，各因素相互制約，無法通過某一因素制定不加熱集油界限，需對諸多因素的影響程度進行分析。打破區塊類型、含聚濃度、產液量、含水率等參數界限，將井口回壓、單井回油溫度作為評定實施不加熱集油的決定因素[8-9]。

3.1 影響因素分析

對20 口油井進行現場試驗數據分析表明，聚驅油井通過正常摻水、定期摻水、停摻方式，可以實現不同季節的不加熱集油安全生產運行。

不加熱集油方式影響因素是多方面的。一是環境溫度，隨溫度上升，停摻井數可增加。二是含聚濃度，正常摻水井普遍分布在高含聚區塊。三是產液量，產液量分布比較分散，無法嚴格區分出產液量分布區域。四是油井含水率，2 口油井含水率達到97%的油井無法實現停摻生產，但有1 口含水率70.9%的油井可實現春季停摻運行。五是集油長度，有1 口集油長度僅60 m 的油井在夏季環境溫度最高時卻不能停摻運行。不同季節不加熱集油方式生產參數變化范圍見表2。

表2 不同季節不加熱集油方式生產參數變化范圍Tab.2 Variation range of production parameters of non-heating oil collection modes in different seasons

因此嚴格按照產液、含水率、集油長度這些參數劃分不加熱集油方式是不合理的。因為不加熱集油方式的影響因素不是單一的，需要綜合評價，油井在一定條件下才可實施不加熱集油。

3.2 影響因素關聯度計算

聚驅油氣集輸系統各項參數均可反映在井口回油壓力上。集油管線所處的環境因素、集油管道的規格、油井生產情況和采出液的物性參數等都會影響油井井口回壓，且油井井口回壓在生產中可操作性較強，在現場實施過程中通過回壓來判斷油井單井不加熱集油方式。因此對上述因素與油井井口回壓關系進行分析[10]。

將各影響因素與其對應的低溫集輸可行性構成一組影響度數據，利用熵權法計算低溫集輸影響因素的客觀權重，建立相應的初始相關因素矩陣。對20 口井采用遠程設備實時采集不同月份的相關數據，開展權重計算。各影響因素權重見圖6，權重大于0.2 的因素有：環境溫度（0.96）、產液量（0.39）、含 聚 濃 度（0.34）和 集 油 管 線 長 度（0.27）。

圖6 各影響因素權重Fig.6 Weight of each influencing factor

計算8 個影響因素的權重后，繼續計算這幾個低溫集輸影響因素的關聯度，使用MATLAB 軟件、灰色關聯法對數據進行計算分析。計算結果顯示，相關性最高的為環境溫度，其次為產液量、含聚濃度和管長。其中，環境溫度主要體現在不同季節的變化上，而產液量、含聚濃度和管道長度為確定該區塊油井井口回油壓力的主要影響因素。各影響因素關聯度見圖7。

圖7 各影響因素關聯度Fig.7 Correlation degree of each influencing factor

3.3 某油田的不加熱集油技術界限

通過對4 座計量間20 口油井現場大量試驗數據采集及不加熱集油實施期間生產運行情況分析，同時結合研究內容，將井口回壓、單井回油溫度作為評定實施不加熱集油的決定因素，將不加熱集油技術界限定量化。

取停摻前井口回壓平均值以及停摻后井口回壓處于上升狀態第一個極值計算井口回壓波動值（井口回壓增加值/停摻前井口回壓），對試驗井不加熱集油情況進行匯總。

根據試驗數據，影響油井正常運行的主要參數為井口回壓。據監測數據，試驗期間內可停摻運行井有12 口，這些井停摻后井口回壓均小于0.8 MPa，且波動幅度較小，介于3%—26.9%之間，平均波動幅度為13.3%。正常停摻井回壓波動值見圖8。

圖8 正常停摻井回壓波動值Fig.8 Return pressure fluctuation value of normal stop blending wells

可定期摻水運行井有4 口，這些井在停摻后會存在短暫的回壓上升，平均井口回壓波動為50.4%，定期摻水后井口回壓又逐漸趨于平穩。可定期摻水運行的井中，中低含聚油井有2 口，含聚濃度分別為300.5 mg/L 和386.2 mg/L，井口回壓波動分別為40.4%和60.5%；高含聚油井井口回壓波動分別為67.3%和34.0%。間歇停摻井回壓波動值見圖9。

圖9 間歇停摻井回壓波動值Fig.9 Return pressure fluctuation value of intermittent stop mixing wells

需摻水運行井有4 口。該類型油井在停摻后井口壓力急速上升，井口回壓波動高，回壓波動平均值為150%。無法停摻井回壓波動值見圖10。

圖10 無法停摻井回壓波動值Fig.10 Return pressure fluctuation value of the mixing wells that cannot be stopped

經綜合研究，對于停摻后井口回壓小于0.8 MPa，且回壓上升幅度小于30%的油井可以停摻水運行；對于停摻后井口回壓大于0.8 MPa，或回壓波動大于30%的油井應根據情況進行定期摻水或不停摻生產。

4 應用效果

2020 年，20 口試驗井中14 口實現全年停摻，20 口井總摻水量由21 m3/h 調減至6 m3/h，平均單井回油溫度由35℃降低至29℃。2020 年20 口試驗井較往年節氣14.0×104m3、節電17.0×104kWh。

同年，加大低溫集輸實施力度，擴大實施規模。對比該油田其他作業區，試驗井所在作業區全站停摻比例75.0%，全站停爐比例100.0%，處于全廠作業區中最高水平。能耗指標下降顯著，作業區年節氣506.15×104m3，較往年下降48.3%，噸液耗氣由1.54 m3下降到0.69 m3，較往年下降55.2%。

5 結論

1）通過對某油田4 座不同含聚濃度的轉油站內20 口油井的生產數據進行監測分析，回壓是各生產參數綜合影響的結果，利用回壓來確定不加熱集油方式是可行的。

2）采用熵權法—灰色關聯度分析法確定了對油田聚驅系統不加熱集油界限的影響因素關聯性，得出各影響因素的關聯度。

3）確定了某油田的不加熱集油界限。對于回壓波動小于30%的井停摻后運行情況穩定可以進行停摻作業，對于回壓波動大于30%的井停摻后應根據情況進行定期適當地摻水。