特高含水采油期安全混输温度界限试验研究

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1、文章编号：0253－2697（该论文已在石油学报发表，并被ＥＩ检索）特高含水采油期安全混输温度界限试验研究刘晓燕1王德喜2韩国有1岳永会2郭敬红1（1．大庆石油学院土木建筑工程学院黑龙江大庆163318；2.大庆油田有限责任公司第六采油厂黑龙江大庆163318）摘要：随着油田开发的深入，大庆油田原油综合含水不断升高，大部分油井产出液含水率在90%左右。随着含水率的升高，每集输1t原油的能耗呈急剧上升趋势。为了实现安全不加热集输，降低能耗及生产成本，在大庆油田建立了一套试验装置，以大庆油田采油六厂喇嘛甸油田特高含水油井产出的油、气、水混合物为试验介质，测

2、试了不同温度、不同含水率、不同产液量及不同含气情况下的压降及油气水的流动状态。试验研究结果表明，在质量含水率超过85％、产液量为11～105t/d、气油比为40～60m3/t、油气水混合物的流速为0.2～2m/s及气相折算速度为0.15～1.8m/s的条件下，油气水三相在水平管道内的流动属于冲击流，油水处于水包油状态，特高含水采油期油气水安全混输温度界限为23℃。关键词：特高含水；采油期；混输；温度；界限；试验中图分类号：TE357文献标识码A引言我国大多数油田所产原油属于石蜡基原油，油井产出的油气水混合物沿油气混输管路的流动属于在水平管道内的多相流。

3、为了保证原油正常集输，早期的油气集输系统普遍采用以油田气为燃料的加热输送工艺，每集输1t原油一般要烧掉20~30m3油田气[1]。随着油井综合含水的上升，加热炉耗气量呈急剧上升的趋势，大部分热能用于加热水上，造成了很大的热能浪费。从20世纪80年代，大庆油田已进入高含水开采阶段，原油集油能耗已占地面工程总能耗78%[2]，吨油集油自耗气达到27m3，年耗气达到13×108m3。作者简介：刘晓燕，女，1962年10月生，教授，1988年毕业于大庆石油学院，获硕士学位，2005年获油气储运工程博士学位，主要从事油气储运理论及技术研究。E-mai:liu_x

4、ydq@163.com对油井产出物实施不加热输送是矿场油气集输系统节能降耗的主要措施之一。集输吨油自耗气国外最好水平、我国的最好水平及国内平均水平分别为4.17m3、6.3m3～8.3m3及17.9m3[3]。大庆油田处于严寒地区，管道热耗比其它油田高。从1975年开始，大庆油田探索油井不加热集油途径，七五期间开展的“萨南油田不加热集油工艺技术试验研究”，使大庆萨南油田不加热集油试验工业化[2]。1999年，大庆萨南油田创历史最好水平，原油自耗气为9.7m3/t。到目前为止，有关大庆油田不加热集输方面的文献，都是以计量间回油温度不低于32~35℃为依据

5、的[4～6]。随着油田开发的不断深入，大庆油田原油综合含水不断提高，部分含水已达到90%以上，如2003年采油1～6厂的平均含水率分别为88.69%、88.35%、92.37%、89.05%、88.46%、92.69%。大庆油田进入特高含水采油期的一个显著特点是总液量不断上升，井口出油温度升高，有条件实现部分油井全年或季节不加热输送。但由于缺乏对特高含水采油期油气水流型及安全混输温度界限的深入研究，制约了不加热集油规模及生产成本的降低。有关大庆油田特高含水情况下油气水流型及安全混输温度界限的研究，未见相关报道。本文在大庆油田建立了一套试验装置，以大庆采

6、油六厂喇嘛甸油田特高含水油井产出的油气水混合物为试验介质，通过测试不同温度、不同含水率、不同液量下的压力损失及油水的流动状态，给出了大庆油田特高含水情况下油气水的流型及不加任何药剂情况下的安全自然混输温度界限。1试验装置及试验方案1.1试验装置简介为了研究各种温度下油气水混输的流型及安全混输温度，研制了一套试验装置，其工艺流程如图1所示。5为了测试各种温度下的流型，整个试验装1－从计量间引出的油气水混合物进口管道；2－三相分离器；3－气体流量计；4－石英透明管道；5－含水分析仪；6－流量计；7－数字温度计；8－数字压力表；9－新聚氨酯保温管道（300m

7、）；10－新光管(300m)；11－旧光管(150m)；12－试验介质出口管道（回计量间）图1试验装置工艺流程Fig.1Thetechnicalflowchartofthetestingdevice置安装在室外。由图1可见，抽油机抽出来的油气水混合物，经集输管线到达计量间，从计量间进入试验装置。由于含气对含水分析仪和流量计的精度有影响，在试验开始时，先将阀a关闭，阀b打开，将每口井的产出物由调节阀调节适当的流量或多口井的产出物调节适当流量后混合在一起，经分离装置进行气液分离稳定后，测出气量、含水率、液体流量。在进行三相试验时，打开阀a，关闭阀b、阀c、

8、阀d，油气水混合物经阀a、透明观察管、温度计、压力表，根据试验要求分别进入三条不同的集输管道试