CN106050189A - 海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法 - Google Patents

海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法 Download PDF

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刘光成
刘义刚
刘长龙
赵立强
山金城
高尚
罗志锋
郑举
李年银
王天慧
符扬洋
张岺
高建崇
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Abstract

本发明公开了一种海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法，所述工厂化酸化系统包括彼此相邻的酸液配制单元、酸化施工单元和残液回收单元；所述酸液配制单元通过注酸管线与酸化施工单元中的一个或多个油水井的井口连接，所述注酸管线上设置有注酸调节子单元、控制子单元和数据分析子单元；所述一个或多个油水井中的采油井通过返液管与残液回收单元连接，返排残液在所述残液回收单元内中和后返运。所述工厂化酸化方法包括以下步骤：利用海上油田生产平台和泊船布局并连接得到所述海上油田油水井的工厂化酸化系统；进行酸化施工准备；利用所述海上油田油水井的工厂化酸化系统对油水井进行工厂化酸化施工；根据油水井的类型进行酸化后处理。

Description

海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法
技术领域
本发明涉及海上油田的油水井酸化技术领域，更具体地讲，涉及一种海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法。
背景技术
海上油田生产平台因所处环境恶劣及生产成本相对较高等因素，只有形成产能规模才能实现经济开采目的，因此为了实现经济的最大利益，在开采周期内提高生产平台的原油采收率是其投产开发的主要追求目标之一。
海上油田生产平台的油水井主要存在两种类别井，采油井和注水井。采油井随着开采周期的增加，由于地层能量的逐渐消耗，井底生产压差将逐渐增大，地层深部微粒不断运移至近井筒，造成近井地带堵塞、采油井的井底压力低，单井产能无法达到油藏配产要求；而注水井因注入过程中水型不配伍、微粒运移以及注入过程中地层能量的逐渐恢复导致地层吸水能力下降、注入压力升高且注入量下降，也达不到油藏配注要求。
为了高效快速地开发海上油田，必须对油水井进行解堵作业以改善近井带渗流条件，实现增产增注。酸化技术目前已经成为海上油田油水井增产增注的主流技术，并且随着海上油田各生产平台不断进入生产中后期，酸化作业也越来越频繁。但是，由于海上平台大多远离陆地，设备及人员的高频次往返调度不仅会造成资源的极大浪费，而且也严重制约了海上油田的高效开发。
因此，探索适合海上油田生产平台的油水井工厂化酸化技术具有重要的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种能够形成流水线作业模式和规模化效应的海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法，提高海上油田完井开发和增产增注的效率。
为了实现上述目的，本发明旨在解决原有酸化模式中资源组织难度大、设备动迁成本高(特别是酸化施工前井筒准备阶段的修井设备等工序)、平台吊装安装风险大、施工工序繁多等一系列问题。
本发明的一方面提供了海上油田油水井的工厂化酸化系统，所述工厂化酸化系统包括彼此相邻的酸液配制单元、酸化施工单元和残液回收单元；所述酸液配制单元通过注酸管线与酸化施工单元中的一个或多个油水井的井口连接，所述注酸管线上设置有注酸调节子单元、控制子单元和数据分析子单元；所述一个或多个油水井中的采油井通过返液管与残液回收单元连接，返排残液在所述残液回收单元内中和后返运。
根据本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统的一个实施例，所述酸液配制单元中设置有顺次连接的原材料存放子单元、配酸泵和储酸子单元；所述残液回收单元中设置有顺次连接的残液中和子单元、残液中转泵和残液回收子单元，所述工厂化酸化系统还包括接收返运的中和后返排残液的陆地终端处理单元。
根据本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统的一个实施例，所述注酸调节子单元包括沿着酸液流动方向依次设置的注酸泵、流量计、压力传感器和单流阀，所述数据分析子单元采集并分析流量计和压力传感器的数据，所述控制子单元接收数据分析子单元的信号并控制和调整注酸泵的工作参数，多个油水井的井口之间通过高压三通相连。
根据本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统的一个实施例，所述酸液配制单元和残液回收单元设置在海上油田生产平台或泊船上，所述注酸管线设置在酸化施工单元内。
本发明的另一方面提供了一种海上油田油水井的工厂化酸化方法，所述工厂化酸化方法包括以下步骤：
A.利用海上油田生产平台和泊船布局并连接得到上述海上油田油水井的工厂化酸化系统；
B、进行酸化施工准备；
C、利用所述海上油田油水井的工厂化酸化系统对油水井进行工厂化酸化施工；
D、根据油水井的类型进行酸化后处理。
根据本发明的海上油田油水井的工厂化酸化方法的一个实施例，在步骤A中，还包括预先进行的施工设备及原材料的组织和运输，所述施工设备及原材料的运输包括陆路运输、装船海上运输和平台吊装。
根据本发明的海上油田油水井的工厂化酸化方法的一个实施例，在步骤B中，所述进行施工酸化准备的步骤包括井筒准备和酸液配制，所述井筒准备的子步骤包括对油水井进行的检修、开关滑套、机械封隔、洗井和柴油浸泡解堵，所述酸液配制的子步骤一次性完成或在工厂化酸化施工过程中阶段性进行。
根据本发明的海上油田油水井的工厂化酸化方法的一个实施例，在步骤C中，按照酸化施工规模、酸化施工排量、限定压力及酸化施工流程逐井进行工厂化酸化施工。
根据本发明的海上油田油水井的工厂化酸化方法的一个实施例，在步骤D中，当油水井为注水井时，酸化施工结束后直接进行注水作业；当油水井为采油井时，酸化施工结束后将返排液中和至返排液的PH值>4后返运。
与现有技术相比，本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法可大幅度节约海上油田油水井酸化的作业时间、空间、费用和人力，具有下列显著优点：
1)各工序实现流水线作业，从井筒准备、设备安装、酸化施工到残酸返排均可以模块化运行，提高单井作业时效，大幅提升生产运行效率；
2)设备一次动迁可以实现多口井作业，极大程度地降低动迁成本及动迁和吊装风险；
3)多井依次施工，不影响正常生产和注水作业，单井施工可根据具体设计自由调整施工参数；
4)利用规模优势优化人员及设备配置，提升经济效益。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的海上油田油水井的工厂化酸化系统的施工布局示意图。
图2示出了本发明示例中对三口油水井分别进行工厂化酸化施工的参数曲线图。
附图标记说明：
10酸液配制单元、11原材料存放子单元、12配酸泵、13储酸子单元、20酸化施工单元、21注酸管线、22注酸泵、23流量计、24压力传感器、25单流阀、26控制子单元、27数据分析子单元、28-1、28-2、28-3、28-4油水井的井口、29高压三通、30残液回收单元、31残液中和子单元、32残液中转泵、33残液回收子单元、40陆地终端处理单元。
具体实施方式
在下文中，将对本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法进行详细说明。
图1示出了根据本发明示例性实施例的海上油田油水井的工厂化酸化系统的施工布局示意图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例，所述海上油田油水井的工厂化酸化系统包括彼此相邻的酸液配制单元10、酸化施工单元20和残液回收单元30。其中，酸液配制单元10进行原材料的存放和酸化工作液(下文简称为酸液)的配制，酸化施工单元20用于对各油水井进行酸化施工作业，残液回收单元30用于对酸化处理后的油水井的返排液进行回收处理。由于海上油田生产平台的空间有限，因此在进行上述三大区域的布置时需要充分利用平台实际大小和作业空间，利用海上平台已经拥有的酸液储罐等储酸子单元并结合平台空间狭小的特点，对各区域进行合理布局。根据本发明的示例性实施例，酸液配制单元10和残液回收单元30可以设置在海上油田生产平台上，也可以设置在泊船上。
酸液配制单元10通过注酸管线21与酸化施工单元20中的一个或多个油水井的井口连接。根据本发明的一个实施例，酸液配制单元10中设置有顺次连接的原材料存放子单元11、配酸泵12和储酸子单元13，在原材料存放子单元11利用原酸、添加剂等原材料配制得到所需配方的酸液，然后利用配酸泵12泵送至储酸子单元13进行储存。其中，酸液的配制量由所有待酸化油水井的总体施工规模而定，在储酸子单元的容量允许的情况下，可一次性完成配制，在储酸子单元的容量不允许的情况下，也可以一边施工一边配制，若各油水井的酸液配方有所不同，也可分别配制。具体地，储酸子单元13可以为储酸罐。
注酸管线21上设置有注酸调节子单元、控制子单元26和数据分析子单元27。其中，注酸管线21将酸液配合区10内的酸液运送至油水井进行酸化处理，注酸调节子单元对酸液的流量和流速进行控制，注酸调节子单元包括沿着酸液流动方向依次设置的注酸泵22、流量计23、压力传感器24和单流阀25，数据分析子单元27采集并分析流量计23和压力传感器24的数据，控制子单元26接收数据分析子单元27的信号并控制和调整注酸泵22的工作参数，多个油水井的井口28-1、28-2、28-3、28-4之间通过高压三通29相连。根据本发明，注酸管线21设置在酸化施工单元20内，以确保施工安全。
一个或多个油水井中的采油井通过返液管34与残液回收单元30连接，返排残液在残液回收单元30内中和后返运。由于采油井酸化后的返排液进入生产流程会造成平台电脱水、油水分离等设备的工作异常并造成原油外输综合含水不达标等系列情况，因此需要将返排初期残酸浓度较高的返排液回收中和后统一返运进行处理。根据本发明的一个实施例，残液回收单元30中设置有顺次连接的残液中和子单元31、残液中转泵32和残液回收子单元33，返排液通过返液管34进入残液中和子单元31中，向残液中和子单元31中加入中和药剂使返排液的PH值>4，排出中和后返排残液至残液回收子单元33中贮存，之后通过泊船返运。具体地，残液中和子单元31和残液回收子单元33分别为残液中和罐和残液回收罐。
优选地，本发明的工厂化酸化系统还包括接收返运的中和后返排残液的陆地终端处理单元。具体地，所述陆地终端处理单元可以为陆地污水处理厂。
根据本发明的示例性实施例，所述海上油田油水井的工厂化酸化方法具体包括以下步骤。
步骤A：
利用海上油田生产平台和泊船布局并连接得到上述海上油田油水井的工厂化酸化系统。
首先，需要充分利用平台实际大小和作业空间对各区域进行海上油田油水井的工厂化酸化系统的合理布局。其次，在实际施工时，需根据地质设计要求，对多口待酸化油水井完成相应的酸化施工作业设计，并根据设计参数完成施工设备及原材料的组织。并且，本步骤还包括预先进行的施工设备及原材料的运输，施工设备及原材料的运输包括陆路运输、装船海上运输和平台吊装。待所有设备和材料到达海上油田生产平台或平台的支持船舶上后，按照设计进行工厂化酸化系统的连接。
步骤B：
进行酸化施工准备。
根据本发明的示例性实施例，所述进行施工酸化准备的步骤包括井筒准备和酸液配制。
其中，井筒准备的子步骤可以包括利用平台现有设备对油水井进行的检修、开关滑套、机械封隔、洗井和柴油浸泡解堵等处理，并且所有待酸化油水井需在正式酸化施工作业前完成井筒准备。
酸液配制的子步骤可以一次性完成或在工厂化酸化施工过程中阶段性进行，并且酸液配制可以参看《海上油田注水井在线单步法酸化技术》。其中，酸液的配制量由所有待酸化油水井的总体施工规模而定，在储酸子单元的容量允许的情况下，可一次性完成配制，在储酸子单元的容量不允许的情况下，也可以一边施工一边配制，若各油水井的酸液配方有所不同，也可分别配制。
在本步骤中，做好酸化施工的所有准备工作后，即可进入下一步骤。
步骤C：
利用所述海上油田油水井的工厂化酸化系统对油水井进行工厂化酸化施工。
在工厂化酸化施工的过程中，需按照酸化施工规模、酸化施工排量、限定压力及酸化施工流程逐井进行工厂化酸化施工，其中，具体可以根据实际的施工现场并结合本领域酸化施工的常规工艺进行参数选择和操作。
步骤D：
根据油水井的类型进行酸化后处理。
具体地，当油水井为注水井时，酸化施工结束后直接进行注水作业；当油水井为采油井时，酸化施工结束后将返排液中和至返排液的PH值>4后返运，以避免采油井酸化后的返排液进入生产流程造成平台电脱水、油水分离等设备的工作异常并造成原油外输综合含水不达标等系列情况。
本发明具有各工序实现流水线作业、设备一次动迁实现多口井作业、多井依次施工、不影响注水和生产等诸多优点，可大幅度节约海上油田油水井的酸化作业时间、空间、费用和人力。
下面结合具体示例说明本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法。
示例：
根据地质设计要求，对多口待酸化油水井完成相应的酸化施工作业设计，并根据设计参数完成施工设备及材料的组织。待所有设备和材料到达平台或泊船上后，按照图1所示的布局进行海上油田油水井的工厂化酸化系统的连接。
参照图1，将酸液配制单元10的原材料存放子单元11中的原酸及添加剂按照设计要求的顺序配置循环后经配酸泵2泵入储酸子单元3中，再通过注酸管线21由注酸泵22和单流阀25注入到待酸化油水井中。其中，注酸管线21上还安装有流量计23和压力传感器24，流量计23和压力传感器24采集流量和压力信号并传送至数据分析子单元27，数据分析子单元27采集数据并分析处理后实时对各项施工参数进行调整，控制系统26接收数据分析子单元27的信号并控制和调整注酸泵22的各项工作参数，进而调整酸液流量和流速。按设计完成工厂化酸化施工后，注水井直接继续进行注水作业，采油井则按相应工作制度开井排液，返排液经由返排管34排至残酸中和单元31，经中和后(PH>4为合格)由残液中转泵32泵送至残液回收子单元33贮存，之后再返运回陆地处理。
其中，本示例具体以PL19-3油田平台E37、E48采油井及E49注水井的工厂化酸化施工为例进行详细说明。
E37井于2010年3月30日投产，初期一个月内的日产油量约为425m3/d，不含水。2011年1月开始见水，随后产量快速递减至约为90m3/d。2013年4月6日该井进行重新完井并补孔L层，产量达到210m3/d，但随后油量和液量递减明显，酸化前E37井的计量产量为日产油41.3m3/d，含水60％，未达到预期产量，生产压差7.8MPa。分析认为该井产能过低是因为生产层段筛管堵塞，地层浅表层污染严重，因此需通过酸化施工作业解除近井带污染，提高油井产能。
E48井于2010年7月12日投产，初期一个月内的日产油量约为329m3/d，不含水。2011年5月开始见水，随后日产油量逐渐递减至约230m3/d。2012下半年开始产量优化，日产油量恢复到300m3/d，但随后油量和液量递减明显，酸化前产量为日产油28.0m3/d，含水70％，未达预期产量，生产压差7.2MPa。分析认为由于粘土和微粒运移、沥青质胶质等对近井带构成了复杂伤害导致本井低产，因此需通过酸化施工作业解除近井带污染，恢复油井产能。
E51注水井的周围有4口受益井，日注水量为12m3/h，随着注水周期的增加，井口注入压力逐渐升高至9.5MPa，折算井底压力有大于地层破裂压力的趋势。研究表明E51井L层是注入水中固体悬浮颗粒与平台处理废水中含油、氢氧化铁及碳酸钙等混合垢造成井筒近井带堵塞。为了恢复注水能力，需要通过酸化施工作业解除堵塞。
上述E37、E48、E51三口油水井的工厂化酸化施工过程具体如下：
第一步：场地规划，因PL19-3平台酸化施工期间暂无其它作业，场地满足三口井工厂化酸化施工要求。另外，考虑到残液的回收处理，使用船舶进行残液处理作业支持，即将残液回收单元设置于泊船上。三口井的酸化规模共计240方(E37井、E48井各90方，E51井60方)，因平台原有的90方储酸罐无法满足配齐所有酸液的条件，故采取一边施工一边配制酸液的方式进行，同时考虑到采油井酸液与注水井酸液的配方也存在区别，因此先施工两口采油井，施工完成后再重新配制酸液施工注水井。
第二步：对按照图1所示的布局连接好的海上油田油水井的工厂化酸化系统流程管线进行试压，试压2000PSi，憋压10min后，不刺漏则试压合格。
第三步：配制酸液，完成90方采油井酸液的配制，并在采油井的酸化施工过程中，连续补充配制合格的酸液；在采油井施工结束后再配制注水井酸液。
第四步：打开E37井的清蜡闸门及主闸，关闭E48和E51井的闸门，确认流程正确后开启注酸泵并按设计施工参数对E37井施工，施工结束后倒换流程，关闭E37井的清蜡闸门，打开E48井的清蜡闸门及主闸，按设计施工参数对E48井施工，在其施工过程中，将E37井关井反应半小时后打开生产翼阀并通过油嘴进行控制排液，返排液经返排管到达泊船上的残液回收单元进行中和处理＝，E48井的施工步骤与E37井相同。以上两口井施工结束后，再配制E51井的注水井酸液，之后打开E51井的清蜡闸门及主闸，按设计施工参数开始对E51井进行酸化作业，酸化结束后继续按照配注要求注水即可。
第五步：待采油井返排液的中和作业完成后(返排液PH值>4时)，将中和后的返排液直接运往陆地绥中36-1处理终端。
图2示出了本发明示例中对三口油水井分别进行工厂化酸化施工的参数曲线图。其中，曲线A代表注酸压力，曲线B代表注酸排量；a段代表试压阶段，b段代表E37井施工阶段，c段代表流程倒换阶段，d段代表E48井施工阶段，e段代表流程倒换阶段，f段代表E51井的注水井酸液配制阶段，g段代表E51井施工阶段。
如图2所示，由施工曲线的演变可以清楚发现，E37、E48、E51三口井酸化前均存在堵塞，当酸液进入地层后，注酸排量不变的情况下注酸压力出现不同程度的下降，有效解除了近井地带堵塞。
改造后三口井的具体情况为：E37井的生产压差由施工前的7.8MPa缩小至施工后的2.7MPa，产油量由41.3m3/d增加至122m3/d；E48井的生产压差由施工前的7.2MPa缩小至施工后的1.9MPa，产油量由28m3/d增加至113m3/d；E51井的注入压力由施工前的9.5MPa降至施工后的2.3MPa，日注水量由288m3/d增加为720m3/d。三口井的改造效果非常明显。
本示例的施工结果证明本发明的工厂化酸化系统和方法在PL19-3油田平台进行了成功应用，酸化后的采油井产能大幅提高，酸化后的注水井注入能力大幅提升，三口井总计作业时间3天，较各口井分别进行酸化施工作业的时间节省了6天，大幅度提升了作业时效，同时因工厂化施工，所有设备均只需动迁一次，大幅降低了作业成本和人力资源成本，为国家节能减排做出了应有的贡献。
本示例也证明了本发明海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法是海上油田采油井增产、注水井降压增注以及高效提高油田原油采收率并保障油田高效开发的有效技术。
综上所述，本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法具有以下优点：
1)各工序实现流水线作业，从井筒准备、设备安装、酸化施工到残酸返排均可以模块化运行，提高单井作业时效，大幅提升生产运行效率；
2)设备一次动迁可以实现多口井作业，极大程度地降低动迁成本及动迁和吊装风险；
3)多井依次施工，不影响正常生产和注水作业，单井施工可根据具体设计自由调整施工参数；
4)利用规模优势优化人员及设备配置，提升经济效益。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的海上油田油水井的工厂化酸化系统和方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改和变化。

Claims (9)

1.一种海上油田油水井的工厂化酸化系统，其特征在于，所述工厂化酸化系统包括彼此相邻的酸液配制单元、酸化施工单元和残液回收单元；所述酸液配制单元通过注酸管线与酸化施工单元中的一个或多个油水井的井口连接，所述注酸管线上设置有注酸调节子单元、控制子单元和数据分析子单元；所述一个或多个油水井中的采油井通过返液管与残液回收单元连接，返排残液在所述残液回收单元内中和后返运。
2.根据权利要求1所述的海上油田油水井的工厂化酸化系统，其特征在于，所述酸液配制单元中设置有顺次连接的原材料存放子单元、配酸泵和储酸子单元；所述残液回收单元中设置有顺次连接的残液中和子单元、残液中转泵和残液回收子单元，所述工厂化酸化系统还包括接收返运的中和后返排残液的陆地终端处理单元。
3.根据权利要求1所述的海上油田油水井的工厂化酸化系统，其特征在于，所述注酸调节子单元包括沿着酸液流动方向依次设置的注酸泵、流量计、压力传感器和单流阀，所述数据分析子单元采集并分析流量计和压力传感器的数据，所述控制子单元接收数据分析子单元的信号并控制和调整注酸泵的工作参数，多个油水井的井口之间通过高压三通相连。
4.根据权利要求1所述的海上油田油水井的工厂化酸化系统，其特征在于，所述酸液配制单元和残液回收单元设置在海上油田生产平台或泊船上，所述注酸管线设置在酸化施工单元内。
5.一种海上油田油水井的工厂化酸化方法，其特征在于，所述工厂化酸化方法包括以下步骤：
A.利用海上油田生产平台和泊船布局并连接得到权利要求1至4中任一项所述的海上油田油水井的工厂化酸化系统；
B、进行酸化施工准备；
C、利用所述海上油田油水井的工厂化酸化系统对油水井进行工厂化酸化施工；
D、根据油水井的类型进行酸化后处理。
6.根据权利要求5所述的海上油田油水井的工厂化酸化方法，其特征在于，在步骤A中，还包括预先进行的施工设备及原材料的组织和运输，所述施工设备及原材料的运输包括陆路运输、装船海上运输和平台吊装。
7.根据权利要求5所述的海上油田油水井的工厂化酸化方法，其特征在于，在步骤B中，所述进行施工酸化准备的步骤包括井筒准备和酸液配制，所述井筒准备的子步骤包括对油水井进行的检修、开关滑套、机械封隔、洗井和柴油浸泡解堵，所述酸液配制的子步骤一次性完成或在工厂化酸化施工过程中阶段性进行。
8.根据权利要求5所述的海上油田油水井的工厂化酸化方法，其特征在于，在步骤C中，按照酸化施工规模、酸化施工排量、限定压力及酸化施工流程逐井进行工厂化酸化施工。
9.根据权利要求5所述的海上油田油水井的工厂化酸化方法，其特征在于，在步骤D中，当油水井为注水井时，酸化施工结束后直接进行注水作业；当油水井为采油井时，酸化施工结束后将返排液中和至返排液的PH值>4后返运。
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