海上稠油油田含砂原油除砂及含油砂净化工艺探讨

第19卷第4期2007年8月中国海上油气CHINA0FFSHOREOil，ANDGASV01．19NO．4Aug．2007海上稠油油田含砂原油除砂及含油砂净化工艺探讨李成觅(中海石油研究中心)摘要含砂原油除砂和含油砂净化处理是保证海上油田防砂失败油井正常生产和稠油冷采、适度防砂等先进采油技术成功应用的关键环节之一，在油田开发前期设计中须充分考虑。针对我国海上稠油油田原油性质及开发特点，提出了将掺水降粘、循环回掺热污水、密闭容器砂液分离、靠容器压力排泄砂液和水力旋流净化含油砂等工艺技术整合于一体的处理流程，整个处理系统具有结构紧凑、高效、节能和环保的特点。关键词海上稠油油田含砂原油除砂含油砂净化处理流程污水回掺0引言由于地层和井下施工作业的复杂性，已采取防砂措施的生产井仍有部分井会存在出砂现象。例如渤海绥中36—1油田某些井因防砂参数不合理而出砂，蓬莱19—3油田某些井由于井段太长地层砂粒径差异大，采用膨胀筛管防砂投产后大量出砂。以上2个油田因事先未考虑地面除砂处理工艺，使得产出砂处理困难并影响到正常生产。同时，随着稠油油田开发理论与实践的发展，人们逐渐认识到了过度防砂对油井近井地带伤害和产能损失影响的严重性，提出并采用了出砂冷采和适度防砂等生产方式，这样，地层砂随油流进入地面流程就不可避免，配置相应的油砂地面处理工艺也就必不可少。目前，国内外原油除砂工艺技术主要有自然重力脱泥砂法[1。4]、水洗一沉降除砂工艺口]、化学一水洗一沉降除砂工艺[53和井下掺稀油一井口掺加热水一冲排一沉降池沉降除砂工艺两1等；含砂污水排泄工艺方法主要有简易重力排放口]、液压+重力排泄法[4’6]、密闭卧式斜隔板收砂+液压+重力排泄法[70、强制射流排砂凹1和射流负压排泄]等；含油(水)砂分离处理方法主要有就地或集中燃烧法[2’63和水力旋流分离就地排放法16J。笔者在调研国内外稠油油田含砂产出物处理技术的基础上，针对我国海上稠油油田的开发特点，提出了一套适用的含砂产出物处理及含油砂净化工艺流程。1海上稠油油田基本特点及开发面临的问题我国海上稠油油田基本特点及开发所面临的主要问题是：①油品种类较多，有常规稠油、中等稠油和特稠油；②有的原油对温度敏感，有的原油对溶解气量敏感_93；③除极少数井含水率较高外，绝大多数油田油井在投产初期的综合含水率低于5％，甚至无水，采取注水开发后，都要经历低、中、高含水3个时期；④原油中胶质沥青含量都比较高，一般在30％以上，产水后易于形成比较严重的乳化液，电潜泵采油加剧了乳化程度口0J，且泵级数越多，乳化液滴越细小，乳化越严重，粘度增幅越高口妇；⑤油水乳化液的转相点含水率为40％～50％，在含水率低于转相点含水率情况下乳化液为油包水型，其粘度比无水原油的粘度高出5～7倍；当含水率高于转相点含水率情况下乳化液为水包油型，其粘度急剧下降[123；⑥从部分已开发油田获得的经验得知，油田含水越高，越有利于原油脱水和污水脱油；⑦地层多为河流相沉积，岩石胶结疏松，易于出砂，胶结物泥质含量高，细粉砂和流动砂含量因不同油田而不同；纵向上油层多、含油层段长、油层间距离大，岩石粒径在平面和纵向上的分布差异很大，防砂难度大；⑧作者简介：李成见，男，高级工程师，1989年毕业于原西南石油学院开发系采油工程专业，现主要从事油田开发前期方案研究及采油工艺技术研究。地址：北京市东城区东直门外小街6号海油大厦(邮编：100027)。电话：010—84522635。万方数据264中国海上油气油田及单井产量高，地面油气水处理量大，但海上平台空间有限，因此要求在保证处理效果好的情况下尽可能使处理设备体积小、流程短、结构紧凑、能耗小；⑨适度防砂、冷采等稠油油田高速开采技术已开始使用且将普遍化；⑩油田位置远离陆地，交通运输成本高，极为不便；⑧海洋是重要的渔业场所和复杂生态环境，环保要求严格。2海上稠油油田含砂原油处理工艺存在的问题2005年以前投产的海上油田，基本上采用加热降粘、电脱水和添加破乳剂等综合工艺技术对原油进行脱水处理。对于砂泥产出量较少的稀油和高含水稠油油田，主要利用重力差异来分离砂液，定期人工清除沉积在分离器等容器底部的砂泥并运回陆地燃烧净化后填埋或作其它使用。绥中36—1和蓬莱19—3等油田部分井防砂失败，产砂量比较大，由于事先未有相应的设施配置，则主要采取机械过滤方式分离砂液，并采取人工清洗滤网等措施来维持生产和防止砂粒堵塞海底管道，分离出来的砂含油量很高，不能就地排放，拉回陆地处理成本很高。于2005年下半年投产的南堡35—2油田属于中等稠油油田，采用适度防砂采油技术后油井有大量的地层砂产出，地面生产处理采用了交直流电脱水、化学破乳、热降粘和回掺热污水降粘等复合原油脱水脱砂工艺，分离出来的含油含砂水仍靠机械过滤方式分离砂液，含油砂运回陆地处理