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海上注聚油田生产流程与设备的优化-西美克陶瓷涂料

Time:2014-12-08
海上注聚油田生产流程与设备的优化
     武震华,辛顺,邱波,贺相军(海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451)
 
[摘 要] 本文针对传统的油田注聚开发过程中存在换热设备易堵塞等问题,通过调整工艺流程、换热器形式及优化内部结构,采用新型陶瓷涂料喷涂技术,较好地解决了换热设备堵塞问题,大大降低了聚合物析出对采出液的影响,为其它海上油田注聚开发提供了一些借鉴
[关键词] 海上油田;注聚开发;工艺流程;采收率;设备选型

随着我国经济的快速发展,对石油的需求不断加大。由于优质石油储备资源不足,如何提高现有油田的采收率,已成为亟待解决的课题。油田注聚开发是一种典型的三次采油技术。对于注水开发的区块,当转入注聚合物后,其油田的采收率大约可提高8%~12%,采收率的提高幅度,主要受区块的储层物性、注聚合物时机和聚合物浓度以及储层连通性等因素影响。根据渤海某油田调整项目ODP阶段的配产预测,采用加密注聚方式开采比注水开发累计增产将达456万立方米,目前采用注聚开发模式已成为提高油田采收率的重要手段之一。

典型处理流程和应用现状
海上油田典型的井口液处理流程如图1所示。井口来液通过油/油换热器,与来自电脱水器的处理合格的高温原油进行换热,一方面可将井口来液进行初步加热,另一方面将高温原油进行降温,从而达到海管外输允许的温度。井口来液经过油/油换热器初步加热后,进入一级分离器,在一级分离器内通过加热盘管进一步加热,并且进行初步的油水分离,然后进入二级分离器,再通过电脱进料泵加压,经过热介质加热器加热至电脱分离要求的温度,进入电脱分离,经过电脱水器处理后的合格原油,再经过油/油换热器降温,进入原油存储罐,最后通过原油外输泵加压后经海底管线外输至陆地终端或附近的储油设施。
注聚开采方式的引入,在提高采收率的同时,也给采出液的处理带来了许多难题。采出液在进入工艺处理流程后,由于聚合物的存在导致采出液中析出大量沉积物,并逐渐沉积黏附在管道和工艺处理设备内,大大影响了工艺处理系统的能力,对换热设备的性能影响更为突出。
U形管式换热器,由于其结构紧凑,重量轻,单位换热的投资成本较低,广泛应用于海上油田。但当油田开始注聚开采后,U形管换热器容易造成聚合物堵塞,换热效率明显下降,清洗困难,不能满足注聚油田的生产要求。
在上述工艺流程中,通常在一级分离器内设置加热盘管,通过提高液体温度,进而提高油水的分离效率。但在油田开始注聚后,聚合物很容易积聚在容器底部,附着在加热盘管上,造成加热盘管无法满足工艺加热要求,且分离器内盘管清理困难,需要停产才能满足清洗要求,因此,带加热盘管的分离器不再适用注聚油田。

工艺流程的优化
针对注聚油田的特点,将油水处理流程进行了优化设计,并对流程中的设备选型进行了调整,最大程度地降低聚合物对井口采出液处理流程和处理设备的影响。
为提高换热效率,适当降低了油/油换热器的换热功率,通过在原油存储罐前增加海水冷却器,保证外输原油的温度。为避免聚合物对分离器内加热盘管的影响,取消了分离器内加热盘管的设计,为保证油水分离要求,增大了热油加热器的功率,将其移动到二级分离器入口,大大提高了二级分离器的效率,同时采用浮头式换热器替代U型管式换热器。
通过对该流程和设备的调整,虽然增加了一定的设备投资,但通过海水冷却器换热和热油加热器进行换热,换热效率大大提高,有助于降低设备的重量尺寸。另外,热介质加热器功率的提高,只要适当提高废热回收率即可满足,无需增加新的能源消耗。系统流程和设备调整后,大大降低了聚合物对井口液处理的影响,对油田的正常生产起到了良好的保障。

换热设备的选型
换热设备的堵塞问题,是目前海上注聚开采油田的难题之一。绥中36-1二期调整项目,结合海上生产实际,通过厂家调研、查阅国内外相关资料后,对换热器的选型进行了优化设计,较好地满足了注聚油田的需求。
用浮头式换热器替代传统的U型管式换热器。浮头式换热器维修方便,在清洗管程时,无需抽芯,只需要将浮头盖和另外一端的法兰拆卸掉即可冲洗,劳动强度低,耗用时间短。
绥中36-1二期调整的井口液工艺处理系统采用的换热设备包括油/油换热器、热介质加热器和海水冷却器。管壳程选择如下:
管程介质的选择主要考虑两种换热介质哪种更容易析出聚合物,因浮头式换热器管程的清洗不需要抽芯即可完成,大大降低了因清洗换热器造成的停产损失。
在管径的选择上,除了按照通常换热器设计时考虑的换热要求外,还需综合考虑换热维修的便利和聚合物析出产生的影响,管径最小不应小于25 mm,这样虽然在换热效率上存在损失,但对换热器的维修频率和清洗难度帮助较大,经济上可抵消管径加大造成的换热效率损失。

  采用陶瓷涂层技术
为降低聚合物堵塞,提高换热设备与介质接触的表面光洁度,采用新型陶瓷材料涂敷技术,将管程的内外壁,壳程的内壁均采用美国CeRam-Kote 54 陶瓷涂料进喷涂。该涂料采用无机超细陶瓷粉末和少量共聚树脂,经搅拌、均质、混合等生产工艺,产生化学反应,并在原料中添加超微细金属粉末,最终形成黏稠膏状成品。
采用该涂料的主要优点有:附着力强,是普通环氧涂料的3~4倍;拉拔法附着力测试超过15MPa;成膜后表面光滑如瓷釉,致密耐磨,耐污自洁能力强;抗冲击性能优异;常温喷涂,短时间固化成膜;施工简便,易于操作。
 
 结论及展望
本项目通过调整工艺流程、换热器形式及优化内部结构,采用新型陶瓷涂料喷涂技术,较好地解决了换热设备的堵塞问题,大大降低了聚合物对采出液的影响,为其它海上油田注聚开发提供了一些借鉴。由于注聚开发是一项较成熟且通过实践确实可较大程度提高采收率的开采方法,各油田应根据实际注聚生产情况,通过优化工艺设计流程,优选设备,采用新技术或新材料等方式,最大程
度地降低聚合物对油田生产的影响。

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