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油田蒸汽流量计应用评价与稠油注汽系统的工艺改造

时间:2018/06/15来源:未知

摘要 :河南油田正在开展稠油注蒸汽热采工艺中的湿蒸汽两相流的计量技术研究 。该项目技术指标为 :湿蒸汽两相流计量误差及干度分配误差均 ≤15 %。根据实际注汽参数对该油田蒸汽流量计的现场应用进行了评价, 并就该油田稠油蒸汽计量技术的改造提出了方案 。
关键词:稠油开发;蒸汽计量;流量计;注汽管网 ;测试

 河南油田稠油产量已由过去的 6 %增长到目前的约 33 %, 稠油注蒸汽热采工艺中的湿蒸汽两相流的计量问题却一直没有得到有效地解决, 给稠油注蒸汽热采工艺的优化和能源有效利用造成了一定的困难。为适应稠油大规模开发需要, 从根本上解决稠油注蒸汽热采工艺中的湿蒸汽两相流计量难题, 从而为稠油注蒸汽热采工艺的优化 、 能源有效利用及评价注汽效果创造有利条件 , 开展稠油热采注蒸汽高压饱和湿蒸汽计量工艺配套技术研究与应用工作是非常必要的 。
  河南下二门油田浅层系稠油注汽系统蒸汽流量计量与分配评价试验项目的主要研究内容包括高压饱和湿蒸汽两相流计量与蒸汽干度分配技术应用研究, 及现有地面工艺 (蒸汽吞吐开采)转蒸汽驱开采后对地面系统适应性的分析与评价。该项目技术指标为:①蒸汽两相流计量误差≤15 %;②蒸汽两相流干度分配误差≤15 %。

1、蒸汽流量计现场应用及评价:
  稠油油田采用注蒸汽开发 , 蒸汽计量仪表目前大都采用蒸汽双相流量计 , 一次仪表采用差压孔板 。这种仪表容易产生零漂 , 造成地面蒸汽计量误差大, 且仪器容易损坏 , 调试、 维修工作量大 , 现在大部分蒸汽双相流量计已停用 。目前稠油热采高压饱和湿蒸汽无计量环节, 造成蒸汽分配不均 , 达不到注入要求和注汽效果, 影响了注汽控制和效果评价, 进而影响稠油生产。湿蒸汽是一种两相流体 , 给计量带来很大困难。湿蒸汽的载热率与质量流量和干度有关, 只有同时精确测得这两个值才能得到准确的载热率 。河南油田现有湿蒸汽流量计及多相流计量装置的使用情况如下 :
  (1)GQ -98AP 智能化湿蒸汽两相流计量仪的应用 。该计量仪是由河南油田设计院与西安交通大学联合研制的。在西安交通大学多相流国家重点试验室的高温高压试验台上曾进行了大量的试验,得到了各种工况下的经验公式, 为单参数计量的实际应用奠定了理论基础 。由此开发的智能湿蒸汽流量计现已成功地应用于多个油田高压井的测量 。其采用的原理为湿蒸汽两相流的单参数计量原理 (在湿蒸汽两相流流经孔板或文丘利管的过程中, 其载热率是干度的弱相关函数)。但该计量仪在使用过程中也存在一些问题:计量存在一定的误差, 维护工作难度较大, 二次仪表不易配置。
  (2)双参数湿蒸汽两相流计量仪的应用。该计量仪所采用的原理采用测量湿蒸汽两相流的总流量和干度双参数计量原理 。目前河南油田已使用 12台 (套), 应用效果尚需进一步验证 。
  (3)孔板噪声双参数湿蒸汽两相流计量仪的应用 。该计量仪所采用的原理为:孔板在两相流中存在差压噪音 , 这是两相流动的固有特征, 也是两相流流动状态信息的载体 , 因此可以用于两相流测量 , 从而利用单一孔板实现两相流双参数测量 。该计量仪在河南油田应用效果尚需验证。
  (4)S L -A Ⅲ型水蒸汽两相流量计的应用。该流量计是由胜利油田采油工艺研究院与西安交通大学联合研制的。河南油田引进了该仪表 。它分两部分组成:一部分由孔板扰动体组成节流装置 , 另一部分由变送系统装置和智能二次表组成 。该仪表设计为便携式结构 , 在测量时, 仪表第二部分由高温高压金属软管连接到测量流程上, 测完后可方便地卸下 , 从而实现一套二次仪表对多个测量点的测试, 相对降低了测试费用 。二次表部分全部密封在一个手提箱内 , 方便了现场使用。该仪表结构紧凑, 安装连接方便, 适用于野外巡回检测。
  根据实际注汽参数结果分析, 可初步得出蒸汽流量计的误差:干度的误差在 15 %以内 , 其中最大误差 13.2 %, 最小误差 9.0 %;流量误差则在30 %以内 , 误差为 -1.6 %~ 25.5 %;蒸汽两相流计量总误差 5.8 %~ 19.4 %;蒸汽两相流干度分配误差 9.0 %~ 13.2 %。蒸汽两相流量计评价试验的工艺流程如图 1 所示 。
图 1  蒸汽两相流量计评价试验工艺流程

图 1  蒸汽两相流量计评价试验工艺流程

2 、稠油注汽系统的适应性分析:
  主要对河南油田某稠油注汽流程和单井注汽管网现状进行调查 , 进而做出适应性分析与评价。井楼零区、 一二区 、 三区 、 七区 (除七区南部), 古城 B125 、 BQ10 区 , 新庄与杨楼油田都采用计量站单井配汽流程;井楼油田七区南部、 GQ3 区 , 古城油田 B125 区及杨楼油田 BQ26 区注汽采用串糖糊芦流程 。河南稠油油田单井注汽管网适应情况见表 1 。
表 1  河南某稠油油田注采单井管网适应情况

表 1  河南某稠油油田注采单井管网适应情况
  蒸汽干度要求:必须确保井底蒸汽干度大于40 %, 井口干度 50 %~ 60 %, 锅炉出口干度 70 %~ 75 %;单井注汽及排液能力:单井排液能力达到40 t/ d 时汽驱效果较好 , 产液量为 60 t/ d , 含水95 %;产出液温度 :平均 80 ℃~ 90 ℃, 汽窜时温度 120 ℃~ 130 ℃, 此时地质要求关井;单井注汽量 :单井注汽速度 80 t/d ;注汽压力 :6 ~ 7 MPa。经初步分析, 单井注汽管网能够适应蒸汽驱注汽要求。

3、稠油蒸汽计量技术的改造方案:
  河南油田针对蒸汽驱井口产出液平均 80 ℃~90 ℃、 汽串时温度 120 ℃~ 130 ℃ (此时地质要求关井)的 LZ27 区单井计量采用称重式油井计量装置, 实现了单井产出液油气比低、 粘度大、 输油温度高且带压自动连续计量。对井楼油田 34#和35#计量站进行改造, 各站增加 1 套称重式油井计量装置 。单井集输与掺水管线、 计量站集输与掺水管线等能够满足蒸汽驱开采生产要求 。因此 4 口注汽井分别安装 SL -A Ⅲ型水蒸汽两相流量计量仪表 , 对单井注汽量 、 蒸汽干度进行计量。
  据了解 , 辽河油田齐 40 块 、 克拉玛依油田部分稠油区块采用蒸汽驱开采方式 。齐 40 块产出液温度大约为 65 ℃~ 100 ℃, 采用流量计、 立式罐及称重计量等方式 。称重式油井计量装置对油气比低 、 粘度大和输油温度高有较强的适应性 , 同时可实现带压连续自动计量 。下一步待地质部门核定蒸汽驱产出液具体参数后 , 完成高温单井产出液计量装置的筛选工作。

4、结语:
(1)河南下二门油田浅层系稠油注汽系统蒸汽流量计量与分配评价试验结果为 :蒸汽两相流量计误差为 5.8 %~ 19.4 %;蒸汽两相流干度分配误差为 9.0 %~ 13.2 %。
(2)通过对稠油油田地面集输、 注汽系统工艺与设备现状调查及初步分析 , 明确了与稠油单井集输 、 注汽管网及单井计量系统相适应的操作条件与能力。(3)单井集输与掺水管线、 计量站集输与掺水管线等能够满足蒸汽驱开采生产要求 。
(4)注汽锅炉注汽干度 75 %~ 80 %、 注汽压力 10MPa, 能够满足 LZ27 区蒸 汽驱注汽干度70 %~ 75 %、 注汽压力 6 ~ 7 M Pa 的要求 。

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