CN101519957B - 比例调节注入系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种比例调节注入系统，包括增压泵，增压泵上设置有若干个泵头，每个泵头对应于一口注入井；每个泵头均设置有控制化学剂溶液流量的流量调节机构，每个泵头均独立连通有输送并监控化学剂溶液状态的高压阀组管线，高压阀组管线的输出端上连接有高压水管线，高压阀组管线的输出端口上连通有静态混合器，化学剂溶液被水按照设定的比例进行稀释，稀释液在静态混合器中进行进一步均匀混合后被注入到注入井中。本发明通过增压泵的输出直接完成化学剂溶液流量的调节，取消了原有“一泵多井”工艺中化学剂溶液通过阀门调节来实现流量分配的环节，简化了“一泵多井”工艺，节省了油田化学驱地面投资，降低了注入环节的化学剂溶液的粘度损失。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采化学驱油领域，尤其是一种比例调节注入系统。
背景技术
为了提高油田的石油产量，化学驱油技术已经成为油田开采过程中的关键技术，图1所示为目前成熟的化学驱注入系统，其采用“一泵多井”注入工艺，注入地下的化学剂溶液从储罐到注入井口，流程中各个环节对化学剂溶液中含有的聚丙烯酰胺产生一定程度的降解，其总粘度损失在20％左右，其中该系统中，含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液通过增压泵升压后，由一个排出端口排出，再分别通过汇管及各支管线导向各个单井，由于各个单井的实际注入压力存在差别，这样为了满足含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液能够有效注入每个单井，增压泵的输出压力就必须不小于最高单井压力，而对于较小井压的单井，过大的压力降低就会造成含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液粘度损失，其中“一泵多井”中流量调节环节造成的含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液粘度损失最大，其粘度损失可达10％-15％，对于个别压差大的单井，含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液粘度损失甚至大大超过油田注入指标，对注入质量影响较大。这种注入系统，由于多井之间相互干涉，其工艺过程复杂、控制系统复杂、操作不方便、投资大、化学剂溶液调节复杂，在工作过程中，化学剂溶液波动大，从而使得系统运行不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种注入环节的化学剂溶液粘度损失小、结构简单、操作简单的比例调节注入系统。
为实现上述目的，本发明比例调节注入系统，包括增压泵，该增压泵上设置有若干个泵头，每个泵头对应于一口注入井；每个泵头均设置有控制化学剂溶液流量的流量调节机构，每个泵头均独立连通有输送并监控化学剂溶液状态的高压阀组管线，高压阀组管线的输出端上连接有高压水管线，高压阀组管线的输出端口上连通有静态混合器，化学剂溶液被水按照设定的比例进行稀释，并且稀释液在静态混合器中进行进一步均匀混合后被注入到注入井中。
进一步，所述高压阀组管线上设置有止回阀、球阀和电磁流量计。
进一步，所述高压阀组管线上还设置有用于取样的取样器阀。
进一步，所述高压水管线上设置有自动配水装置，自动配水装置包括流量计、电动阀和控制器，其用于控制按照设定的比例对化学剂溶液进行配水稀释。
本发明比例调节注入系统，通过增压泵的输出直接完成化学剂溶液流量的调节，从而取消了原有“一泵多井”工艺中化学剂溶液通过阀门调节来实现流量分配的环节，简化了“一泵多井”工艺，节省了油田化学驱地面投资，大大降低了注入环节的化学剂溶液的粘度损失。
附图说明
图1为现有技术的注入系统示意图；
图2为本发明的注入系统示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明比例调节注入系统，包括增压泵1，其用于对含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液增压、工艺管3提供含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液注入流道，增压泵1上设置有若干个泵头2，根据需要调节输出含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液，本实施例中设置了3个泵头2，实际应用中可根据需求进行增减泵头的数量，其一般数量为3～7个；每个泵头2对应于一口注入井，一个泵头所连接的后续管线用于提供一口注入井的含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液注入过程；每个泵头2均设置有控制含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液流量的流量调节机构，该流量调节机构包括调节柱塞，通过调节柱塞嵌入泵缸体中的多少来实现排量的线性调节，流量可调范围为30-100％，该流量调节机构可以锁紧，保证排量有较高的稳定性，而且单独操作，彼此互不干扰，操作方便。
每个泵头2均独立连通有输送并监控含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液状态的高压阀组管线4，高压阀组管线4包括止回阀42、球阀43电磁流量计41和取样器阀44，止回阀42用于防止输出的含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液回流，球阀43用于故障维修时便于其他部件的拆装，电磁流量计41用于对注入含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液的计量，取样器阀44用于取样。在靠近高压阀组管线4的输出端上连接有高压水管线5，高压阀组管线4的输出端口上连通有静态混合器6，化学剂溶液在管线内先被水按照设定的比例进行稀释，稀释液流入静态混合器6后将进行进一步的均匀混合，均匀混合后通过注入管线7注入到注入井中。
高压水管线5上设置有自动配水装置51；自动配水装置51包括流量计、电动阀和控制器，其具有结构紧凑，操作简便，显示直观，手动控制流量或自动控制流量等特点，其用于控制按照设定的比例对化学剂溶液进行配水稀释。
本发明的优点：
1、简化油田化学驱注入工艺流程，减少地面投资
取消了油田化学驱原“一泵多井”工艺中通过阀组实现含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液流量调节的环节，同时取消了复杂的自控系统，大大降低地面工程投资；
2、含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液粘度损失小，节省聚丙烯酰胺的用量；
取消了油田化学驱原“一泵多井”工艺中通过阀组实现化学剂溶液流量调节的环节，大大降低了含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液在注入环节的粘度损失，节省聚丙烯酰胺用量，有效提高油田化学驱油效果；
3、单井注入压力匹配，降低运行能耗
该注入工艺的增压泵单泵头对应单井，因此输出压力与单井地下压力完全匹配，不存在压差，完全消除了油田化学驱原“一泵多井”工艺造成的单井压差损失，可明显的降低增压泵的实际输出功率，具有良好的节能效果；
4、连续运行稳定，含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液注入波动很小
该注入工艺单井匹配，没有井间干扰，采用的增压泵的排量稳定性好，含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液注入波动很小；
5、化学剂溶液流量调节简单，工人操作方便
该注入工艺通过调节单泵头的流量调节机构，实现单井含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液注入量要求，满足含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液注入量的线性调整，方便工人操作。
本发明实验过程：
1、运行稳定，化学剂溶液瞬时波动小
试验中工艺运行情况稳定，该注入工艺含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液排量调节方便，替代了“原一泵多井撬装注入设备与流量调节器”的功能。现场试验选取的三口注入井，两口井化学剂溶液瞬时注入量0.6m3/h，另外一口井0.42m3/h，通过调节单泵头的流量调节装置，实现了三口不同流量的单井化学剂溶液注入要求。
如表1所示，在比例调节注入工艺现场运行过程中，各泵头出口压力与化学剂溶液瞬时注入量波动很小，最大压力波动小于0.3MPa，注入化学剂溶液瞬时流量波动在0.07m3/h左右，小于方案要求的±5％偏差。如表2所示，一泵多井工艺化学剂溶液瞬时波动平均在0.013m3/h，部分井达到小数点后一位，相比之下比例调节注入工艺化学剂溶液瞬时排量波动低于原有工艺中流量调节器的波动，说明了比例调节注入工艺排量稳定性较好，单泵头的流量调节装置具有较高的调节精度，能够满足化学剂溶液注入量的线性调整。
表1：比例调节工艺出口压力与流量波动情况
| 井号 | 9-PS1312 | 10-PS1302 | 10-PS1234 |
| 压力波动(MPa) | ＜0.15 | ＜0.30 | ＜0.20 |
| 方案化学剂瞬时(m3/h) | 0.42 | 0.6 | 0.6 |
| 化学剂瞬时波动(m3/h) | ＜0.007 | ＜0.01 | ＜0.006 |
表2：一泵多井工艺注入情况
| 汇管 | 汇管压力(MPa) | 平均注入压力(MPa) | 差值(MPa) | 平均化学剂瞬时波动(m3/h) |
| 1# | 11.06 | 9.7 | 1.36 | 0.015 |
| 2# | 14.47 | 11.5 | 2.97 | 0.014 |
| 3# | 10.88 | 9.3 | 1.58 | 0.011 |
2、比例调节注入工艺对含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液的粘度损失小于原一泵多井工艺
如表3所示，通过现场检测，比例调节注入工艺静态混合器后取样浓粘度比较稳定，浓度为1200mg/L两口井粘度保持在50mPa.s以上，浓度为1000mg/L井也保持在36mPa.s左右，粘度损失小于10％。在一泵多井工艺中粘度损失在20％左右，比例调节注入工艺粘度损失较小，就其主要原因是取消了一泵多井工艺的流量调节器与汇管，避免了由于流量调节器的卡堵严重、前后压差大等原因造成对含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液的较大粘损。增压泵属于容积式泵，粘度损失在4％以内，与普通的三柱塞泵相当，因此比例调节注入工艺整体粘度损失比采用流量调节器的一泵多井工艺减少了10％左右，有利于进一步提高化学剂注入质量。
表3：比例调节注入工艺浓粘度检测数据
3、比例调节注入工艺能降低运行能耗15％
在油田化学驱化学剂注入工艺过程中的主要能耗是用于化学剂溶液升压，原有的一泵多井注入工艺，一根汇管对应5-10口的注入井，由于各单井的注入压力不相同，为了保证少数高压力井的正常注入，就必须使整个汇管都保持较高的压力，从而提高了注入泵的泵压，造成井口截流压力损失大。虽然采用三根汇管，实行压力编组，但是由于注入量的制约与单井注入压力差异的存在，不能完全消除压差损失，因此截流能耗损失仍然存在。
表4两种注入工艺压力损失对比
从表4可以看出，1#化学剂溶液汇管压力平均损失1.36MPa，2#汇管压力平均损失2.97MPa，3#汇管压力平均损失1.58MPa，其中2#汇管对应的注入泵压力损失较大，占到总压力的20％，整个平均损失约15％。而比例调节注入工艺，由于取消了汇管与流量调节器，不存在截流环节，压力损失很小，可见比例调节注入工艺可以减少系统15％的压力损失，降低系统运行能耗。
4、简化注入工艺流程，减少地面建设投资
试验采用的增压泵为成熟国产泵，一台泵可以对应多口注入井，与“一泵多井”+“流量调节器”的工艺模式相比，比例调节注入工艺节省了变频控制系统、流量调节器及控制化学剂溶液流量的自动控制系统，不仅简化了工艺流程，还能节约地面工程投资。通过现场运行证实，比例调节注入工艺切实可行，较好的达到各项注入指标，能降低含有聚丙烯酰胺的化学剂溶液的粘度损失达10％左右，不仅减少了聚丙烯酰胺干粉的消耗，还有利于进一步提高驱油效果，经济效益可观，具有较好的推广价值。
Claims (4)
1.比例调节注入装置，其特征在于，该装置包括增压泵，该增压泵上设置有若干个泵头，每个泵头对应于一口注入井；每个泵头均设置有控制化学剂溶液流量的流量调节机构，该流量调节机构包括调节柱塞，通过调节柱塞嵌入泵缸体中的多少来实现排量的线性调节，流量可调范围为30-100％；每个泵头均独立连通有输送并监控化学剂溶液状态的高压阀组管线，高压阀组管线的输出端上连接有高压水管线，高压阀组管线的输出端口上连通有静态混合器，化学剂溶液被水按照设定的比例进行稀释，并且稀释液在静态混合器中进行进一步均匀混合后被注入到注入井中。
2.如权利要求1所述的比例调节注入装置，其特征在于，所述高压阀组管线上设置有止回阀、球阀和电磁流量计。
3.如权利要求2所述的比例调节注入装置，其特征在于，所述高压阀组管线上还设置有用于取样的取样器阀。
4.如权利要求1所述的比例调节注入装置，其特征在于，所述高压水管线上设置有自动配水装置，自动配水装置包括流量计、电动阀和控制器，其用于控制按照设定的比例对化学剂溶液进行配水稀释。
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