第三章-配注工艺.docVIP

目 录 第三章 注水工程 2 第一节 概述 2 第二节 工艺流程 5 一、注水工艺流程 5 （一）注水站工艺流程 5 （二）注水管网流程 7 二、配制、注入工艺流程 8 （一）配制站工艺流程 8 （二）注聚站工艺流程 9 （三）三元配注站工艺流程 11 第三节 主要工艺设备 14 一、高压注水泵 14 二、柱塞泵 19 三、聚合物分散装置 20 四、聚合物熟化罐 22 五、静态混合器 23 注水工程 第一节 概述 随着原油开采，地层压力逐渐下降，当油层压力下降到低于油气饱和压力后，溶解在石油中的天然气就会大量游离出来，气油比不断上升，造成地下原油粘度增高，流动困难。因此，需要利用地面高压泵，向地层注入水等驱替液，补充地层能量，提高驱油效率，提高原油采收率，此地面工艺过程称为注水工程。 按照采用驱替液的不同，又可以分为注水、注聚、注三元等系统。 一、注水系统 注水系统包括从注水站至注水井口的全部工程内容。 1、注水站 注水站是注水系统的核心部分。注水站是将水源或处理后的水升压，满足注水井压力要求。其作用是完成注入水体的储存、计量、升压及分配和水质监控的功能。 2、注水管道 从注水站至注水井口或从聚合物注入站至注入井口的高压输水管道称为注水管道。注水管道担负输送注入水的任务，同时具有注水系统管网内注水量调控的功能。 按功能可分为干管、支干管和支管三级。管道大部分采用无缝钢管，也可采用交叉绕丝高压玻璃钢管等非金属管道。 3、配水间 配水间是用来调节、控制和计量注水井注水量的操作间，并兼有完成注水井洗井作业功能。 4、井口 井口是注水系统地面工程的末端，是实现向地下注入的地面装置，通常装有油管、套管阀门及总开关阀门，可进行注入及洗井作业。 5、注水井场 注水井场是设置注水井口的地面场地，应满足日常生产操作和井下作业时对场地范围的要求。 二、注聚系统 油田在聚合物驱开发阶段，就是在注入水中加入高分子聚合物溶液，增加注入水的粘度，降低油层的水相渗透率，从而改善水油流度比，调整注入剖面，扩大波及体积，进而提高原油采收率。 （一）聚合物特性 油田用聚合物主要是分子量为800x104~2300 x104的聚丙烯酰胺，有干粉、胶体及溶液等形态。 1、化学性质 （1）聚丙烯酰胺化学结构 聚丙烯酰胺有非离子型、阴离子型和阳离子型三类，应用于驱油的是阴离子型聚丙烯酰胺。柔顺的线性碳—碳链是它们的高分子骨架，分子中带有极性或电性基团。 阴离子型聚丙烯酰胺（PAM）习惯上也叫部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），它可以由PAM水解或丙烯酰胺与丙烯酸共聚制得。用水解度表示羧基的含量。 （2）聚丙烯酰胺的合成 从石油裂解得到的丙烯出发制造聚丙烯酰胺，包括许多过程：合成丙烯酰胺、合成丙烯腈、合成丙烯酸、聚合等。 2、物理性质 （1）聚合物的溶解与增粘 聚合物的溶解过程要经过两个阶段，先是容积分子渗入聚合物内部，使聚合物体积膨胀，称为溶胀；然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散体系。因而，配制聚合物时，要有分散装置和熟化装置。 聚丙烯酰胺的分子中具有极性或带电集团，这些基团与极性分子水能通过氢键等发生强烈的相互作用，溶解时放热。因而聚丙烯酰胺可溶解在水中。 在溶液中，因带电基团间的静电斥力而使聚合物分子更见舒展，使分子运动的内摩擦增大，流动阻力增大，从而增加了水的粘度。 （2）聚合物溶液的流变性 聚合物的流变性是指其在流动过程中发生形变的性质，高分子形态的变化导致了聚合物溶液的宏观性质变化。 聚合物溶液是非牛顿流体，其粘度与剪切速率是幂指关系，当剪切速率增加到足以使高分子链断裂时，发生聚合物降解，使聚合物溶液粘度降低。 （3）聚合物溶液的粘度 1）在相同条件下，分子量越高，粘度越大； 2）在相同条件下，聚合物溶液浓度增加，其溶液粘度增加，并且增加的幅度越来越大； 3）在相同条件下，水解度越高，聚合物溶液的粘度越大，当水解度达到一定程度后，粘度的增加变得缓慢； 4）在相同条件下，聚合物溶液的温度越高，其粘度越低。但在降解温度之前，其粘度是可以恢复的，即温度降到原来温度，粘度也恢复到原来值； 5）在相同条件下，水中的矿化度越高，聚合物溶液的粘度越低。 （二）影响聚合物溶液粘度的主要因素 影响聚合物溶液性质(粘度、稳定性)的主要因素有：配制水和地层水矿化度(包括硬度、pH值)、温度、机械剪切降解、化学或生物降解等。 1、矿化度对聚合物溶液粘度的影响 水质对聚合物的增粘效果影响极大。聚合物在低矿化度水中，分子延伸性好，水力学半径大，聚合物分子挠性以及弹性好，溶液的视粘度大大提高。随着水矿化度的增加，聚合物溶液的粘度急剧下降。 2、温度对聚合物溶液粘度的影响 聚合物溶液的粘度随温度的升高而降低，但在降解温度之前，其粘度是可以恢复的，即温度降至原来温度，粘度也