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1、技水蚵究 中国石油和化工标准与质量 11月（ 下 ） 西峰油田伴生气回收利用技术研究与应用 李 岩 杨 锋 林 辉 于 海 涛 马 亮 中国石油长庆油田公司第二米油厂甘肃庆阳 745100 【摘要】西峰油田原始气油比高，伴生气资源丰富，为高故回收利用伴生气资源，在地面建设过程中通过不断的研究 .、应用，刨新出了丼口定压集 气、油气混输、油气分输、三相分离、原油穗定、大罐抽气等伴生气回收技术，实现了从井口至联合站的全过程密闭集输，充分回收了伴生气资源， 并通过轻烃回收、燃气支电、余热利用等项目的实施，实现了伴生气资源的高效利用，为创建 “ 资源节约型、环境友好型 ” 企业奠定了良好的基础， 也为
2、同类型油田伴生气的高故利用指明了方向 c 【关键词】西峰油田伴生气回收利用技术研究应用 西峰油田位于甘肃省庆阳市境内，油 区地貌主要为黄土台塬、黄土残塬和侵蚀沟 谷，海拔 1050 1460m。 主力开发区块为白 马和董志区，开采层位为三叠系长 8油层， 具有高气油比 （原始 气油比 90 110m3/t)的 持点。为有效回收利用原油伴生资源、减小 环境污染，在西峰油田地面建设过程中，开 展了伴生气集气、输气、回收和利用等工艺 技术的研究与应用，形成了一套较为成熟的 伴生气回收利用综合技术体系。目前已建成 轻烃处理厂 2座、燃气发电厂 1座、原油稳定 装置 1套、余热利用锅炉 3台等，各类集气
3、管 线 114Km， 较大程度的提高了原油商品率， 实现了油田效益化开发。 1西峰油田伴生气资源现状 西峰油田目前油井开井 1526口，井口 日产液 4G50m3， 日产油 2730t， 综合含水 30.9%。根据实际接收气量和生产场站耗 气量测算，生产气油比取平均值 50m3/t， 计 算出西峰油田目前伴生气资源总量为 1 3.65 X 104m3/d。 其中，进流程油井产气 量 11.5X 104m3/d， 拉油站点冬季加热耗气 量 0.86X l 4m3/d， 冬季伴生气利用率达到 90.5%。 2西峰油田伴生气回收利用技术研究与应用 在伴生气资源的回收和利用过程中，开 展了大量的研究、
4、应用，并不断改进完善， 实现丁油气生产环节的全过程密闭集输，充 分回收利用了伴生气资源。 2.1伴生气回收技术研究 主要开展了井口定压集气、增压点和转 油站输气、联合站伴生气回收等技术的研究 与应用，实现了伴生气的集中回收。 2. 1. 1井口定压集气 西峰油田开发初期，针对油井套压高， 需外排套管气以解决抽油泵 “ 气锁 ” ，造成 资源浪费的问题，试验应用了井口定压放气 阀。该阀安装在套管气出口和单井集油管线 之间，结合油井现场生产实际选定合理的套 压值，当套压超过设定压力时，定压放气阀 自动打开，套管气泄放到出油管线中。在试 验过程中，针对定压放气阀阀座密封不严、 冬季易冻堵的缺陷，对阀
5、座、过油流程等进 行了改进，满足了现场运行需求，并在所有 油井进行推广应用，实现了井口伴生气全部 密闭回收。 2. 1.2增压、接转站伴生气输送工艺 伴生气随产出液进入增压点、转油站 后，为进一步对伴生气进行集中利用，先 后在 2座增压点试验应用了 2LYQB型 、 YQB 型、XHS型 3种型号油气混输泵，将油气混 合物从总机关混输至接转站或联合站 应 用过程中，油气混输泵出现振动、发热、机 械密封漏油等现象，无法保证单井来液直接 油气混输的目的，通过配套分离缓冲罐对部 分气体进行分离后，实现了低气油比浓度的 油气混输。 对于液量较大的增压点和转油站，油气 混输工艺受混输泵压力等级及排量的限
6、制， 无法满足运行要求，同时，综合考虑管理 及运行费用，采用油气分输方案具有较大优 势，推广了转油站油气分输工艺，建成了 22 条线114km输气管线，满足了大液量站点伴 生气输送需求。 2. 1.3联合站伴生气回收研究 U)油气水三相分离技术试验与改进 油井产出液经过增压输送至集中处理站 (联合站）后，常规沉降罐脱水工艺无法密闭 分离和回收伴生气，因此，引进试验了油气水 三相分离工艺，对伴生气通过一级分离、二级 捕雾器处理后，进入气处理系统。油水混合物 进入沉降室，通过整流、消泡、聚集、沉降分 离等处理单元后，实 现油水分离。 在试验过程中，针对三相分离器运行中 存在的气中带液率比较高和出口
7、水质不稳定 的问题，在室内流态模拟等技术研究的基础 上，进行丁改进：一是将捕雾器中丝网位置 由原来的进口上方 800mm降至 500mm， 更适 合捕雾器捕捉粒径 80 u m液滴的要求，同时 增加了捕雾器出口上方的空间，便于被气流 携带的液滴沉降；二是改变出水口形状，并 提高油水界面位置，既降低了出水口流速， 又保持丁油水界面处的流动平衡，更好的满 足了脱气和低含水油处理要求。截至目前， 己在西峰油田 2座联合站配套应用 6具，实现 了联合 站伴生气的充分回收。 (2) 大罐抽气、原油稳定技术配套 为了减少油品在储存、输送过程的挥发 损耗，在西峰油田 2座联合站引进应用丁大 罐抽气和原油稳定
8、工艺，对挥发伴生气进行 收集，提高了原油商品率。 西一联配套大罐柚气装置 1套，采用微 正压抽吸工艺（抽吸压力 0.1 0.15Kpa)， 对储罐内挥发伴生气进行密闭收集，日均回 收气量约 2 0 0 0 m3，输至第一轻烃厂进行处 理。 西二联配套了原油稳定装置 1套，采用 负压闪蒸工艺，对三相分离器出口净化油进 行脱气处理，设计规模 12 Xl Va， 实际稳 定油量 23Xl Va， 日回收气量 3000m3/d,输 往第二轻烃厂。 两种工艺相比较，原油稳定对挥发伴生 气的回收更加彻底，可以在集中处理站推广 应用。 2.2伴生气利用技术研究 西峰油田伴生气通过回收后，先后引进 了轻烃回收
9、、燃气发电和余热利用工艺，对 伴生气进行充分利用。 2. 2. 1轻烃回收 伴生气通过收集、输送汇集在两座联 合站，由于气量较大，除供联合站加热用气 外，剩余气量得不到有效利用，鉴于此，通 过专业部门可行性分桁和投资效益预算后， 引进了轻烃冷凝回收设施，在两座联合站 旁各新建轻烃处理厂 1座，设计处理量均为 6X104 m 3/d (最大处理量 8.0X104m3/d),对 集中处理站的伴生气进行二次利用，目前实 际日均处理量 7.0X104m3， 生产轻烃量 43t/ d， 干气 SXlOnVd， 生产的轻烃商业销 售，年创效 6000余万元，干气供加热炉做燃 料，既保护了环境又增加了企业效
10、益。 2.2.2燃气发电和余热利用 由于第一轻烃厂生产干气量大 (3.5Xl 4m 3/d)，除供生活基地、站点加 热用气后仍有较大余量通过火炬燃放，既浪 费了资源，又对环境造成了一定的污染，因 此，引进燃气发电和余热利用工艺，对轻烃 厂处理后的干气进行充分利用。 燃气发电：在第一轻烃厂旁新建燃气 发电厂，装机功率 7000kW， 目前耗干气量 2.8X l 4m3/d， 发电量 5.6X 104kWh/d并入国 家电网，年创造经济效益 600余万元，成为 甘肃省第一个利用伴生气发电入网的企业。 余热利用：为有效利用发电厂烟气余热 (温度 420 C以上 ） ，配套 YQ-4100型余热导 热
11、油锅炉 3台，总功率 12.3MW， 通过导热油 吸收烟道内的高温排气热量后提供生产、生 活使用热能，出油温度 180 C,停用了西一 联热媒炉，节约的干气全部用千发电。 3效益及认识 西峰油田通过对伴生气回收、利用技 术的不断研究、改进、应用，充分回收利用 了伴生气资源，取得了显著的经济和社会效 益。 U)通过伴生气的集中回收和综合利 (下转第 157页） m 勒 探 听 疚 中国石油和化工标准与质量 11月 t下） 水平井压裂工艺研究与认识 张栋 大庆头台油田开发有限责任公司黑龙江大庆 163000 【摘要】 头台油田目前已进入生产开发的中后期，随着稳产增产形势的加剧，水平井及进行水平井压
12、裂工艺已经成为公司的一项主要技术攻关方向 2010年头台油田进行了台 13-平 21水平井压裂工艺研究，台 13-平 21水平井采用动态胶塞封堵微裂缝技术和水平井双封单卡技禾，并对压裂方案进行个 性化设计：压前加酸处理（每压裂层段加酸 2m3)， 以低砂比进行加砂，并降低前置液排量 .： 【关键词】 水 平 井 压 裂 工 艺 动 态 胶 塞 1台 13-平 21水平井井况说明 台 13-平 21水平井是头台油田于 2009年 8 月在源 13外扩区块为提高公司产量，有效的 提高油层的采收率而新钻的一口水平井。该 井构造上位于松辽盆地中央坳陷区三肇凹陷 的肇州一头台鼻状构造斜坡上，油层以岩屑
13、质长石粉砂岩为主，主要为一套粉砂岩夹灰 色、灰绿泥岩及过渡岩性，储层表现为砂泥 岩薄互层、钙质夹层交互组合。平均有效孔 隙度19.2%,含油饱和度 58%，平均空气渗透 率 18.0mD。 2台 13-平 21井压裂工艺方案及现场施工 情况 2.1台 13-平 21丼前两次压裂施工情况 台 13-平 21水平井于 2010年 4月第一次压； 裂施工，共压裂 3段。 压裂第一层段过程中出现砂堵，主施工 压力为 43 1?8，主施工排量 2.5 1117111111:反 洗井后，试注压力太高，考虑到继续施工可 能损坏套管和工具，因此停止施工。压裂第 二层段，主施工压力高达 42.5 Mpa,压力增
14、 长较快，出现砂堵迹象，停止施工。压裂第 三层段因压力过高，导致封隔器损坏，停止 施工。 2010年 7月 4日第二次压裂施工，这次采 用动态胶塞处理微缝，提高施工排量至 3m3/ mim压力 50MPa左右，正要加粉砂时，套管 出液，停止施工 = 2.2压裂失败原因分析 通过两次压裂施工看出， T13-P21井压 裂层段微裂缝发育，压裂液虑失量较大，难 以集中压力。并且地层泥质、 t丐质含量较 高，物性较差，需要较高的压力来破开主 缝，容易造成套管及井口管线超压，难以保 证施工安全。 压裂管柱遇卡后，对该井关闭半封进行 反洗井处理，反复试挤无果，改为正洗，在 洗井过程中出现泥浆。经过取样分析
15、，发现 出口液体携带岩屑、陶粒、水泥碎块等固体 物。所有现象说明该井压裂井段附近套管破 裂变形或管外窜槽，后经大修处理，证实该 井段（ 2137.0 2133.0)套管变形。 2.3第三次压裂方案设计 2. 3. 1施工方案 T13-P21 水平井在 PI5 (2137.0 2133.0)井段出现套管变形，后对该井进行 大修处理，底部两层段采用侨塞封堵，舍弃 P 15 (2137.0 2133.0)之下井段，对该井段 上部进行压裂生产开发。 (AMm, co*tt. cetj 2. 3, 2工艺方案 针对 T13-P21水平井压裂层段泥质、 t丐 质含量较高，储层物性太差，以及近井地带 微裂缝
16、发育，存在干油层夹互严重的特点 ； 并且前两次压裂施工过程中，施工压力较 高，破开主缝困难的情况。我们对压裂方案 进行个性化设计： (1) 压前对各层进行加酸处理（每压 裂层段加酸 2m3)，利于压开主缝，降低施 工压力； (2) 采用动态胶塞、粉陶等封堵微裂 缝，使压力集中便于破开主缝； (3) 现场预备蜡球、蜡球管汇等工艺 设备，必要时须采取投蜡球等特殊措施； (4) 加大各层段前置液用量、提高主 施工排量至 3-3.5m3/min， 并降低砂比，以低 砂比（平均砂比 30%)加砂。 3 T13-P21压后效果分析 3.1现场压裂施工情况 T13-P21水平井由于之前压裂施工困 难，因此本
17、次压裂时，在各压裂井段压前 均先向地层打入 2m3酸，地层经过酸化处理 后，导致岩层松软，因此破裂压力不是很明 显。各层段初始均以 lm3/min的排量加前置 液，由于地层物性较差，压力上升较快， 待压力平稳后，逐渐将排量提高至设计排量 (3m3/min)。四层总加砂量 96 m3， 总液量 855.7 m3， 平均破压 44MJPa， 平均施工压力 40MPa。 在加眇的过程中出现压力上升的现 象。要求随时关注压力，及时调节砂比，保 证安全顺利施工。 3.2压后产能分析 T13-P21水平井起抽后，当天车载量油 8t， 含水 99.9%。起抽后第 6天含水有所下 降，车载量油 6.8t， 化
18、验含水 81%。经过分析 该井压后投产初期日产液 6.8t， 日产油 2.7t， 含水 60%。后期该井产液量有所下降，含 水再度上升，目前该井日产液为 2 t， 含水 85%,曰产油 0.3t。 该井投产至今已有 133天，实际生产天 数103天。累计产液量 311.7t， 累计产油量 48.89t。 平均日产液量 3.0t， 日产油量 0.5t， 平均含水 84%。该井投产后保持高产液量时 间仅为 15天，产液量下降较快，并 且含水 一 直居高不下。初步分祈为该井地层能量不 足，储层物性较差；通过取水样分析，该井 的采出水为地层水，证明该井未被水淹。 4结论与认识 u)通过压裂施工看出该水
19、平井各压 ; 裂层段，泥质含量高、物性较差，微裂缝发 育 ： (2) 对该水平井必须控制射开厚度， 以避免射开厚度较大，造成压裂液过多虑 失，压力不集中，难以压开主缝； (3) 针对储层物性较差、 t丐质含量较 高、干层夹互严重的油井，在进行压裂时需 要进行个性化方案设计，先对地层加入适量 酸处理缝口，以降低施工压力，再进行压裂 施工； (4) 针对微裂缝发育的油井，需采用 动态胶塞、粉陶等工艺措施，封堵微裂缝， 便于更好的压开主缝： (5) 在压裂施工过程中，如果出现压 力上升情况，需及时降低砂比、降低排量， 避免超压、造成施工事故，待泵压趋于平稳 或有下降趋势时，再提高砂比、提高排量， 再
20、进行正常施工； 作者简介 张栋 （ 198706)，男，工程管理中心， 助理工程师，压裂管理 (上接第 129页） 用，年生产液化气、轻质油约 1.5X10Y年 发电量 2000X 10Wh， 创造直接经济效益 6600余万元。燃气发电厂和余热利用系统的 建设，充分利用丁轻烃厂干气资源，同吋， 解决了火炬燃放污染环境的问题，取得了安 全环保和经济效益的双丰收。 (2)通过西峰油田伴生气回收利用技术 的研究与应用，逐步形成了 “ 井口定压集气、 油气混输或分输、三相分离、原油稳定、大罐 抽气、轻烃回收、燃气发电、余热利用 ” 的伴 生气回收利用体系，实现丁先进技术的规模化 应用，对三叠系油藏乃至其它伴生气丰富的油 田效益化开发具有较好的指导意义。 参考文献 丄 田景隆西峰油田油气混输技术应用情况及 分析 .科技刨新导报， 2011年： 57 5S 2何毅，夏政，林里长庆油田油气集输及处 理系统节能降耗研究 : 石油和化工设备， 2011 年 ： SO S1 作者简介 李岩 （ 19S5 - ) ， 男 ， 就 职 于 长 庆 油 田 公 司第二采油厂工艺研究所，主要从事油气集 输 .、油田注水等方面的研究工作 ,： 157一