1、大容量、低成本、集成模块化学驱配注设备研究摘 要：为克服现有固定式、橇装式化学驱装置体积大、成本高、流程长、适应性差的缺点，开展低成本、模块化、适应范围宽的三次采油化学驱地面设备是实现油田可持续发展的必然趋势。屏弃传统的聚合物母液熟化工艺，用熟化槽替代熟化罐，完成连续熟化工艺技术研究，改进聚合物母液掺水工艺，由高压掺水改成低压掺水。完成“大容量、低成本、集成模块化学驱配注设备”研究。该装置实现了双路聚合物溶解、双路熟化，增大了配制能力（100m3/h） ，减少了设备控制点，增强了设备的安全性和可靠性。全套设备实现集成模块化与传统设备相比减少占地面积 35%以上，降低成本 25%以上。大容量、低
2、成本、集成模块化学驱配注设备的研究是对三次采油聚合物驱传统工艺的一种挑战，同时也是对传统聚合物驱设备技术方案的一种补充，具有重要的学术价值。 关键词：聚合物驱 连续熟化 低压混配 聚合物双路溶解 一、引言 我国各大油田进入中后期开发阶段，综合含水率超过 90%，自然递减率 10%，为实现油田持续稳产增产，国内各油田均已开展三次采油化学驱工艺，通过三次采油化学驱工艺，实现含水率降低 20-40%、采收率提高10-25%，每年增加原油产量 2000 万吨的效果。在当前高油价条件下，我国各油田化学驱采油配注设备每年需求量在 20 台套左右。随着我国各油田开发逐步转向复杂断块、边缘区块、特殊区块油藏的
3、开发，以及降低建设成本、实现装置结构紧凑、便于运移、拆装快捷，大注入量等多方要求，成为三次采油技术发展的趋势。开展“大容量、低成本、集成模块化学驱配注设备”的研究，实现了低成本和相对独立性以及系列化的目标，为参与国际市场竞争打下基础。 二、结构设计及特点 大容量、低成本、集成模块化学驱配注设备的核心工艺分 6 个部分：溶解模块熟化模块-喂入模块-注入模块辅助模块-自动工艺控制模块。见图 1 工艺流程图。各模块之间预留接口，可实现现场快速连接。 （一）溶解模块 主要用于实现聚合物母液的配制。溶解模块主要包括上料机构、储料斗、计量下料器、混合器、输出泵、流量计、调节阀及阀组管汇。传统设备配制能力在
4、 50m3/h 以下，满足不了油田大注入量多井注入的需求。为此溶解模块在上料机构、储料斗、计量下料器、混合器等部件上进行结构改进设计和结构组合，实现了双路聚合物溶解，使其配制能力提高到 100m3/h。其工作流程是上料机构将聚合物干粉输送到储料斗内，储料斗内的聚合物干粉经过计量下料器计量后与定量的水在混合器内进行强制混合。计量下料器由变频器控制无极调速，进行下粉量的调节，下粉精度控制1%。配水流量由 PID 闭环控制，精确控制配水量稳定在一个定值，水流量精度控制1%。配液浓度精度高，无“鱼眼” 。1很好的保证了聚合物母液的浓度。其特点是增大了配制能力，可以满足油田大注入量的需求 3500m3/
5、d。聚合物干粉与水的混配形式为水混式，即药剂与水在混合器内强制混合，混合后的溶液直接进入熟化模块，减化了工作流程，溶液流道缩短，降低剪切。各部件安装于一个橇房内形成独立模块。 （二）熟化模块 主要用于聚合物母液的搅拌熟化过程。传统工艺聚合物母液的熟化是由熟化罐来完成的，熟化罐的个数根据配注量来确定，在大配液量的情况下，需要多个熟化罐，并且，配注量越大需要熟化罐越多，占地面积也越大，设备成本逐级升高，给设备推广应用带来困扰。由熟化槽实现聚合物母液在线连续熟化，减少了配套阀组及流程管线，降低溶液剪切。按配制聚合物母液量 1800m3/d、熟化时间 120 分钟计算，设备可降低聚合物设备成本 20%
6、，减少占地面积 10%。熟化槽由三台搅拌机对聚合物母液进行搅拌熟化。聚合物母液从溶解模块进入熟化槽，在熟化槽内溶液得到充分搅拌熟化后进入喂入模块。其特点是熟化流程短，降低粘度降解，熟化效果好，粘度保留率高，比罐群熟化提高了 3 个百分点。熟化槽设有高低液位，当液位达到高液位时聚合物溶解机构停止工作，停止向熟化槽内进液，防止冒罐。当液位到达低液位时，聚合物溶解机构开始工作，向熟化槽供液。熟化槽放置于一个橇块上形成独立模块。 （三）喂入模块 喂入模块用于将熟化后的聚合物母液输送到注入模块。主要由螺杆泵、压力变送器、变频调速器、阀组及管汇等组成。其工作原理是由 PLC自动控制系统调节螺杆泵的转速，使
7、注聚泵前端来液压力恒定1，保证注聚泵的工作效率和工作质量。特点是，螺杆泵运行低剪切，熟化后的聚合物母液连续排出，运行平稳，噪声小、磨损小，寿命长。与溶液接触部分全部采用优质不锈钢材料，使聚合物溶液粘度保留率高。各部件安装于一个橇房内形成独立模块。 （四）注入模块 注入模块用于将聚合物母液与定量的水在注聚泵前混合配制成目标浓度溶液，实现低压掺水，经静太混合器混合，由注聚泵升压后注入地层。模块主要包括注聚泵、静态混合器、供水泵、掺水随动调节阀、阀组及管汇等。采用聚合物母液低压掺水，单泵对多井的工艺，只有一台低压静态混合器就可完成聚合物母液与低压水的混合，并节省掺水用增压泵（泵的数量减少 1 倍）
8、、节省高压静态混合器（与注聚泵的数量相同），降低聚合物设备成本 15%以上，减少占地面积 15%以上，配制溶液浓度精度1%。在自动控制方面也具有明显的优势，减少了自动工艺控制难点，降低安全风险，提高了设备的安全性和可靠性。注入模块集成于一个橇房内，形成独立模块。 （五）辅助模块 辅助模块储存一定量的污水。用于聚合物干粉的溶解用水及注聚泵前端低压掺水。 （六）自动控制模块 设备各模块采用集散控制系统方式控制现场设备的自动及手动运行。工艺自动化控制模块采用计算机、可编程控制器（PLC） 、变频器、接触器、继电器等控制元件，以及高质量的监控仪表和阀门等组成 DCS 控制系统。工业级计算机动态监控整套
9、设备运行状态，对设备的运行状况进行实时显示、故障诊断、数据统计、原始记录，并可对设备的主要工艺参数进行设定。可实现远程传输数据和远程画面监控1。 三、结论 目前该产品已经在大港油田某站投入现场应用，日注入量3500m3/d，配制能力 100m3/h，熟化时间 120min。设备运行后，运转正常，工艺适用性强，性能稳定，性能可靠，结构紧凑，方便操作。共节约了设备成本 35%，节省占地面积 25%。掺水流量随动调节控制新工艺，配制溶液浓度精度高，粘度保留率达到 94%以上。各模块相对独立，整体吊装运输现场，可实现快速连接调试，投入使用。节约了生产周期 1/3以上。也更适于油田断块条件的生产。该设备的研究扩充了产品系列，拓宽了使用范围，为解决油田的三次采油提供了良好的设备。 参考文献 1于新哉佘泽华， 三次采油地面工艺设备适应性研究与应用 ，2008 年石油机械第 36 卷第 9 期。 作者简介：李淑玲，女，48 岁，汉族，大专，工程师，现从事三次采油设备机械设计工作。
