雙層保溫注水海管在墾利10-4油田的應用研究

常 偉，四建鑫（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

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雙層保溫注水海管在墾利10-4油田的應用研究

常 偉，四建鑫
（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

摘 要：墾利10-4油田原油的物性具有含蠟高、析蠟點高、凝固點高的特點，在水驅開發中，若采用常規單層注水海管輸送注水，注水溫度偏低，低溫水注入地層會形成冷水帶，不僅使原油由牛頓流體轉變為非牛頓流體，改變原油的滲流規律，而且析出的固體蠟質也會造成油氣層污染，影響注水開發效果。為了解決注水溫度低的問題，提高采收率，墾利10-4油田注水海管采用雙層保溫設計，經熱力計算和現場驗證，注水溫度能達到采油工藝要求。

關鍵詞：析蠟點；注水溫度；雙層保溫海管；墾利10-4油田

墾利10-4油田利用渤南作業公司區域一體化的優勢依托墾利10-1油田開發，墾利10-4油田井產物流經加熱后通過12”、12.6km混輸海管輸送至墾利10-1油田進行處理，墾利10-4油田所需注水經10”、12.6km海管由墾利10-1油田提供。墾利10-4油田原油凝固點36℃，析蠟點57℃，含蠟量27.68%-29.65%，屬于三高油藏，原油物性如表1所示。

表1 墾利10-4油田原油物性

1 墾利10-4油田注水溫度分析

1.1 水驅過程中原油的流變特性

墾利10-4油田原油含蠟量高、凝固點高、析蠟點高，當原油溫度在析蠟點以上（57℃）時，蠟呈液態溶解在原油中；當溫度介于析蠟點和凝固點之間時，原油中的蠟部分為液態，部分為固態；低于凝固點時，原油中的蠟失去流動性。在水驅開發過程中，若溫度過低會在近井地帶形成一定范圍的低溫區，且隨著注水量的增加該低溫區會不斷擴大，該區域內原油析蠟，使原油轉化為非牛頓流體［1-2］，改變滲流規律，而且析出的蠟也會影響油層的孔隙度和滲透率，造成油氣層污染［3-4］，并使注水井近井地帶表皮系數增大、注水啟動壓力升高，導致注水井吸水指數下降，影響注水開發的效果及最終采收率。

1.2 注水溫度優選

前人研究表明［5］，注水溫度對凝固點高、析蠟點高的油藏影響較大，注水溫度低于凝固點、析蠟點時，油層的空隙、吼道會被堵塞，油氣層被污染，水驅油的效率下降。注水溫度高于凝固點、析蠟點，能夠提高水驅油的效率。因此高溫注水有利于提高采收率，但當溫度高于析蠟溫度后，再提溫對提高采收率的作用不大［6］，且會造成油井管柱結垢、加熱費用增加等問題，因此注水溫度不宜過高。通過對墾利10-4油田注水樣進行實驗室研究，利用經驗公式（SI）法和穩定指數（SAI）法進行結垢預測，墾利10-4油田注水溫度選取為50-60℃。

1.3 常規單層海管輸送溫降分析

墾利10-1油田注水泵出口壓力為18 300kPaG，操作溫度為60℃，若注水海管采用常規單層管設計，總傳熱系數取14W/ （m2·℃），注水海管溫降計算結果如表2所示。

表2 常規注水海管熱力計算表

經研究，當9.5℃的注入水以400m3/d 排量注入地層，到達井底的溫度為21℃，1個月后近井地帶0.5m處的溫度為46℃，近井地帶7m處的溫度為62.5℃，近井地帶14m處的溫度為78.4℃，近井地帶21m處升至地層靜溫；1年后井底溫度為45.8℃，近井地帶7m處溫度為46.3℃，近井地帶14m處溫度為48.7℃，近井地帶49m處升至地層靜溫。通過上述數據可以看出，若長期（1a以上）采用單層注水海管提供注水，墾利10-4油田油井的析蠟區域和降溫區域明顯增大［6］，析蠟區域和降溫區域內原油會發生析蠟或凝固現象，造成滲透率下降及注水效果下降，影響最終采收率，因此常規單層海管不滿足墾利10-4油田采油工藝的要求。

2 雙層保溫注水海管工藝研究

2.1 雙層保溫注水海管熱力計算

常規單層海管無法滿足墾利10-4油田注水溫度要求，為

提高注水溫度，墾利10-4油田擬采用雙層保溫注水海管方案。保溫層采用聚氨酯泡沫材料，厚度為45mm，管線的總傳熱系數按0.95 W/（m2℃）考慮。根據以上設計參數，對管線輸送工藝進行水力和熱力計算，計算結果如表3所示。

表3 雙層注水海管熱力計算表

通過熱力計算可以看出，采用雙層保溫注水海管進行注水輸送，可以使注水井井口溫度保持在52-58℃，滿足墾利10-4油田采油工藝的要求。

2.2 運行效果分析

在墾利10-4油田投入試生產后，現場操作人員對雙層保溫注水海管的效果進行了現場試驗，試驗結果如表4所示。

表4 墾利10-4油田雙層保溫注水海管溫降試驗表

經過9d的現場試驗，墾利10-4雙層保溫注水海管在流量1 556m3/d時，進口溫度62℃，出口溫度53.4℃，海管實際的溫降值優于設計工況。墾利10-4油田雙層保溫注水海管能滿足現場采油工藝的使用要求。

3 結論

1）對高凝油藏實施注水開發時，要合理控制注水溫度，減小地層的析蠟區域和溫降區域，防止原油析蠟、凝固堵塞吼道和孔隙，影響巖層滲透率，降低油田采收率；

2）墾利10-4油田雙層保溫注水海管可以在12.6km長度內將溫降控制在2℃到8℃以內，滿足墾利10-4油田采油工藝的要求；

3）對比增加加熱器等其他工藝措施，采用雙層保溫注水海管經濟成本最低，且可以在墾利10-4周邊區域新油田依托其開發時升級成混輸海管使用，提高了雙層保溫注水海管使用的靈活性。

參考文獻

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［2］ 張勁軍，朱英如，李鴻英，等.含蠟原油特征溫度試驗研究［J］.石油學報，2007，28（4）：112-128.

［3］ 姚凱，姜漢橋，黨龍梅，等.高凝油油藏冷傷害機制［J］.中國石油大學學報：自然科學版，2009，33（3）：95-98.

［4］ 姚為英.高凝油油藏注普通冷水開采的可行性［J］，大慶石油學院學報，2007，31（4）：41-43.

［5］ 焦雪峰，金維鴿.溫度對高凝油油藏開發效果的影響研究［J］.貴州工業大學學報（自然科學版），2008，37（6）：9-11.

［6］ 陽曉燕，楊勝來，吳向紅，等.注水對高凝油藏溫度場影響的數值模擬研究［J］.復雜油氣藏，2011，4（3）：51-53.

Application of Double Insulation Tube in Sea Water Kenli 10-4 Oilfield

Chang Wei，Si Jian-xin

Abstract：The physical properties of Kenli 10-4 with a waxy crude oil，high wax precipitation point，high freezing point features in waterflood development，the use of a conventional single-layer water piped sea water，low water temperature，low-temperature water cold water injected into the formation will form a band，not only by the crude oil into a non-Newtonian fluid Newtonian fluid，change oil seepage law，and the precipitated solid waxy layer of oil and gas can also cause pollution affecting water flooding.In order to solve the problem of low water temperature，enhanced oil recovery，sea Kenli 10-4 oil field water injection pipe with double insulation design，the thermodynamic calculation and field-proven，water temperature can reach oil production process requirements.

Key words：wax precipitation point；sea water temperature；double insulation tube；Kenli 10-4 Oilfield

中圖分類號：TE973

文獻標志碼：B

文章編號：1003–6490（2016）02–0014–02

收稿日期：2016–02–10

作者簡介：常偉（1980—），男，四川中江人，工程師，主要從事海上生產管理、海上石油開采管理工作。