一种高效油田注水调剖工艺 |
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| 申请号 | CN201611157705.X | 申请日 | 2016-12-15 | 公开(公告)号 | CN106437647A | 公开(公告)日 | 2017-02-22 |
| 申请人 | 陕西庆华石油建设有限公司; | 发明人 | 杨杰; 雷鹏涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种高效油田注 水 调剖工艺，通过充分利用 地层 水中的二价离子，在调剖液中注入绿色阻垢剂延缓沉淀 结垢 生成，降低成本的同时提高了调剖效果，并收集注水系统数据，绘制管网分布图，标示地形状况，建立注水系统稳态与动态数学模型，根据建立数学模型，通过模拟模型在不同干线压 力 下的运行状况，绘制出干线压力与总能耗、签注井数、总操作 费用 等之间的优化曲线，建立 可视化 集中控制管理平台，从而提高调剖效果，降低油田注水综合能耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种油田注水调剖工艺，其特征在于，含有以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种高效油田注水调剖工艺技术领域[0001] 本发明属于石油采集技术领域，特别涉及一种高效油田注水调剖工艺。 背景技术[0002] 油田一般可以利用油层的天然能量进行开发，也可以用保持压力的方法[0003] 进行开发。而深埋在地下的油层具有一定的天然能量和压力，开发过程中油层压力和天然能量就驱使油流流向井底，经过井筒被举到地面。地下原油在流动和举升过程中要受到油层的细小孔隙和井筒内液柱重量以及井壁摩擦等阻力，如果仅靠天然能量采油，采油的过程就是油层压力和产油量都逐渐下降的过程。当油层压力大于这些阻力时，油井就能实现自喷开采；当油层压力只能克服孔隙阻力而克服不了井筒液柱重力和井壁摩擦力，就要靠抽油方法来进行开采；如果油层压力下降到不能克服油层孔隙阻力时，油井能量也就枯竭了。油层能量的枯竭导致该油层剩余油无法开采出来，从而影响油层的采收率，因而必须采取措施对油层能量加以补充。 [0004] 对于陆上油田来说，在油田开发之前储层中的石油、天然气和地层水都处在高温、高压且相对静止的状态。随着油田投入开采的时间增长，油层本身的能量将不断被消耗，直接的影响就是导致油层压力不断的下降，油井的产量将会大大减少，甚至严重的将会关井停产，为了保证油层的内部压力，保持或提高油井的产量，就必须对油田进行注水或注气，最常见的方式是注水。 [0005] 实践中，注水效率一直是油田效益分析中普遍关注的问题之一。我国采用注水方法开发油田经过几十年的经验实践，已形成了较完整的技术系列和配套技术。油田注水规模庞大，注水系统耗电量巨大，是油田中的耗能大户。国内各大油田的注水系统普遍存在效率低、能耗高、能源浪费严重的问题。据统计，注水耗电占油田总用电的33％～56％，而无效注水能耗在有的油田甚至超过50％。目前，国内大多数油田已经进入中高含水期开发，每天要向地下注入大量的水，消耗大量的电能，成为造成油田电力紧张的主要原因之一。随着油田进入高含水开发期，注水量大幅度增加，注水耗电亦大幅度上升，能源浪费更加严重。 [0006] 另外，由于油层存在着非均质性，注水过程中会出现水在油层中的“突进”和“窜流”现象，严重地影响着油田的开发效果。为了提高注水效果和油田的最终采收率，需要及时的采取堵水调剖技术措施。如何才能降低能耗，又能提高采油率，已是当前石油开采领域的一大难题。 发明内容[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高效油田注水调剖工艺。 [0008] 本发明的目的通过以下技术方案来实现： [0009] 一种高效油田注水调剖工艺，包含以下步骤： [0010] A堵水调剖 [0012] (2)如果地层水中钙、铁、镁、钡、锶等二价阳离子较多，即Mc>Mn，则需向地层水中加入硫酸铵或硅酸钠，即用硫酸铵或硅酸钠沉淀水中阳离子，确定硫酸铵或硅酸钠的加量，使硫酸铵或硅酸钠的浓度为Mc-Mn； [0013] (3)如果地层水中硫酸根、亚硫酸根等二价阴离子含量较多，即Mc [0015] (5)用现场地层水，加入根据以上步骤确立的无机盐加量，阻垢剂加量，混配均匀即可形成调剖液； [0016] (6)实际施工或室内模拟实验时，向地层或模拟岩芯中注入步骤(5)确定的调剖液。 [0017] B注水系统控制 [0018] (1)收集注水系统数据，绘制管网分布图，标示地形状况，建立注水系统稳态与动态数学模型，并根据实际运行状况进行标定； [0019] ⑵根据建立数学模型，通过模拟模型在不同干线压力下的运行状况，绘制出干线压力与总能耗、签注井数、总操作费用等之间的优化曲线； [0020] ⑶依据建立的稳态与动态数学模型运用VBA技术与ASW平台将多个不同软件开发模型集成到一个系统，将数学模型中的计算结果实时传递到用户界面，以供节能优化分析；并开发便于用户操作的厂级、注水站级、配水间级操作界面； [0023] 数据层：来自采油厂数据资源的注水等数据，调研的注水等生产参数；还有来用标定生产模拟的管道的粗糙度、导热系数等数据，保证了合理的数据支持； [0024] 流程模拟优化层：依据实际生产需求，应用现场生产数据建立稳态与动态数学模型，并与实际生产相标定，使误差控制在10％以内；经过标定集成后的模型可以将当前与历史的生产运行数据传递给用户界面，根据当前和历史的生产运行状态预测未来的生产变化趋势，修正相应的优化方案，制定相应问题解决方法； [0025] 用户应用层：包含了日常工艺参数分析，节能优化经济性评价分析，关井与提量各管线压力、流量变化分析，各管段压降分析，据此准确评价系统的生产现状，优化出最佳的生产方案辅助实现节能降耗、提高运行可靠性和运行效率、控制生产成本、实现安全生产的目标。 [0026] 维护层面由专业技术人员使用，这些人员须经过专业的训练，精通模拟软件，能独立建立模型、调整模型。应用层面由实际生产人员、生产管理人员使用，这些人员不需要也不可能对模拟软件有深层的了解，因此必须开发适应现场操作人员的一套应用环境即用户操作界面，需将应用不同化工模拟软件开发的注水站模型集成到统一的一个平台，来完成用户操作界面的功能。比如对节能优化经济性评价，需要针对其特点和需求，开发能耗统计和分析的应用界面，该界面即由置于底层的HYSYS与PIPELINE虚拟生产模型集成，应用人员只需简单的操作，就会完成对系统的能耗统计和分析。 [0027] 此外，由于建模范围比较大，生成注水系统模型都会很庞大，涉及的工艺装置难以计数，各生产专业岗位直接使用非常不方便，因此需要结合各生产专业的应用需求，利用模型的编程接口，开发适用的操作界面，将各专业岗位需要的功能、信息采用中文界面进行集中呈现。 [0028] VBA是Visual Basic的一种宏语言，主要能用来扩展Windows的应用程式功能，特别是Microsoft Office软件。也可说是一种应用程式视觉化的Basic Script。 [0029] Aspen SimulationWork book(简称：ASW)是AspenTech公司旗下的工艺流程模拟模型与Microsoft Excel电子薄之间数据传递的工具。 [0030] SQL：结构化查询语言(Structured Query Language)，结构化查询语言是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统；同时也是数据库脚本文件的扩展名。 [0031] Aspen HYSYS软件是世界著名流程模拟软件和模型集成平台，Aspen HYSYS软件最早开发与1976年，是世界上最早的基于交互式的流程模拟软件，也是世界唯一用C++编写的大型流程模拟软件。该软件在当今世界石油化工工业模拟、仿真技术应用领域具有举足轻重的地位，主要用于模拟各种工艺生产过程、对用各种第三方软件开发的模型进行整体集成并进行系统优化。 [0032] Pipeline Studios软件系统主要用于复杂管网的水力学稳态和动态模拟。可以模拟收敛型管网、环路型管网和分支型管网，还可以进行管网系统的需求分析、启动/关闭分析、逆向分析及泄漏分析等管网综合性能研究。 [0033] 堵水调剖过程中，确定最低阻垢剂加量的具体操作方法为：在地层实际温度下，用地层水及以上步骤确立的无机盐加量配置成溶液，在所述溶液中分别加入不等量的阻垢剂，制成的不同阻垢剂浓度的样品溶液，每隔4小时观察所述样品溶液并记录沉淀产生时间，依此筛选出所需的阻垢剂加量。 [0035] 进一步地，如果分析得出地层水二价阴、阳离子含量均小于0.1mmol/L，或者选择地表淡水作为注入水，则本发明方法不适用。 [0036] 本发明的有益效果： [0037] ⑴克服双液法溶液混合不均匀，反应不充分的缺点；充分利用了地层水中的二价离子形成沉淀来调剖。每次加入的药剂种类及用量相对现有类似方法少，提高了药剂利用效率，具有低成本的优点；采用和药剂只有硅酸钠、硫酸铵、氯化钙、聚环氧琥珀酸钠和聚天冬氨酸，没有毒性和腐蚀性，对环境影响很小；将地层水中的二价离子沉淀于地层深部，可减小油井及地面油水处理设备和管线的结垢问题。 [0038] ⑵全局分析，整体优化，得到全局下节能降耗的最优生产参数；根据当前的和历史的生产运行状态预测未来的生产变化趋势，制定生产预案，生产操作人员不再是盲目的指挥、操作各种生产设备，保障了生产人员的人身安全；对系统能耗，作业区，注水站能耗进行统计，可以实时显示能耗数据，并可以方便简捷的看出制约系统能耗的瓶颈，提供解决制约能耗降低的瓶颈方案。 具体实施方式[0040] 实施例1 [0041] A堵水调剖 [0042] 采用大庆油田余家坪地区地层水，依据SY/T5523-2006油田水分析方法，分析出地层水中钙、铁、镁、钡、锶等二价阳离子含量总和(摩尔浓度)MC＝2.57mmol/L；分析出地层水中硫酸根、亚硫酸根等二价阴离子含量总和Mn＝0.24mmol/L。阴离子含量小于阳离子含量，则采用硫酸铵为来沉淀地层水中的阳离子，需要的硫酸根浓度为2.57-0.24＝2.38mmol/L，即需在地层水中加入硫酸铵，使硫酸铵的浓度为2.38mmol/L。 [0043] 在现场温度85℃下，用大港油田枣园地区地层水配制成硫酸铵浓度为2.38mmol/L的溶液，在所述溶液中分别加入不等量的阻垢剂，制成的不同阻垢剂浓度的样品溶液，每隔4小时观察所述样品溶液并记录沉淀产生时间，聚天冬氨酸浓度优选为0.18mmol/L，聚天冬氨酸阻垢剂不耐高温，在地层温度作用下，此浓度的聚天冬氨酸1-2天后逐渐失效，此时可保障在1～2天内产生沉淀。 [0044] 确立调剖液组成为：大港油田枣园地区地层水，聚天冬氨酸0.18mmol/L，硫酸铵2.38mmol/L。混配均匀注入地层即可。 [0045] B注水系统控制 [0046] 1、基础层：高配服务器为整个系统提供硬件支持；各种专业软件为数学模型与接口开发提供平台；通畅的网络保证各个作业区之间数据传递； [0047] 2、数据层：来自采油厂数据资源的注水等数据，调研的注水等生产参数；还有来用标定生产模拟的管道的粗糙度、导热系数等数据，保证了合理的数据支持； [0048] 3、流程模拟优化层：依据实际生产需求，应用现场生产数据建立稳态与动态数学模型，并与实际生产相标定，使误差控制在10％以内；经过标定集成后的模型可以将当前与历史的生产运行数据传递给用户界面，根据当前和历史的生产运行状态预测未来的生产变化趋势，修正相应的优化方案，制定相应问题解决方法； [0049] 4、用户应用层：由于工艺生产流程模型全是英文，给生产操作人员来了极大的不便，加之全厂整个流程模型，极大的信息量，给使用系统的操作人员极大的不适用，用户可以容易简单的操作整个全厂的注水生产模型，而且用户应用层包含了日常工艺参数分析，节能优化经济性评价分析，关井与提量各管线压力、流量变化分析，各管段压降分析，据此准确评价系统的生产现状，优化出最佳的生产方案辅助实现节能降耗、提高运行可靠性和运行效率、控制生产成本、实现安全生产的目标。 [0050] 经测试，该区注水调剖工程采油率提高21％，综合能耗下降33％，由此可见，本发明的具有良好的调剖效果和节能效率。 [0051] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明涵盖范围之内。 |
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