调驱现场地面工艺优化
摘要：
茨榆坨采油厂经过20多年的开发，目前已经进入高含水开发期，调驱调剖技术得到了应用并取得很好的效果。

但是传统地面施工工艺造成的高能耗、维修成本高等问题，严重制约着调驱技术的推广应用。

因此，对调驱工程地面施工工艺进行优化，重新设计地面施工工艺，采用高效低耗、安全环保的地面工艺模式，取得了明显的效果。

1、调驱施工现状
油田生产施工有其自身特点，需要油藏工程项目、采油工程以及地面工程的紧密结合，要求各个专业之间互相配合，组织完成一个庞大的系统建设工程。

就调驱施工来说，常规调驱采用在施工井场建设施工点，一泵对一井的施工方式，由采油厂提供现场施工需要的设备，中标厂家提供药剂并雇佣施工人员，调驱施工按注入量的多少，用时也有所不同，低注入量用时也会超过2个月，高注入量的调驱井甚至会施工几年。

2、存在问题
2.1地面工艺系统能耗高、药剂浪费严重
茨榆坨采油厂投入开发20多年来。

一直沿用传统的调驱施工地面流程。

即调驱药剂配制目前采用注水干线来水，通过高压高速水流形成负压，吸入聚合物粉末，使聚合物充分吸水。

此项流程在现场操作中存在的问题很明显：在配制过程中，射流装置需要来水具有较高压力，能耗大，而且加入粉末过程中采用手工操作，吸入药量不稳定，配制药剂不均匀，容易使聚合物溶解不充分聚团，造成聚合物的浪费，影响药剂配制质量。

2.2、药剂浪费严重
常规调驱一般将施工站点建设在措施井井场，采用一台泵对一口井注入药剂。

实施调驱的区块多为高含水区块，注水强度一般比较低，因此，配注量通常较调驱泵额定排量小得多，因此，调驱泵功率利用率比较低。

例如，2013年在科尔沁油田实施4口调驱试验井，根据《低渗油田注水开发纲要》要求，结合对应油井的产能，平均单井日配注量为30~50m3，采用额定排量较小的5m3/h的调驱泵注入，功率利用率仅为32.3%。

设备功率利用率低一方面导致能耗严重浪费，另一方面也增加了基础建设、劳务费用等成本投入。

除药剂费以外平均每口措施井的费用为：井场建设费（包括设备购置及安装）60万元，电费600元/天，劳务费120元/人·天。

2.3施工设备陈旧、维修成本高
调驱施工采油全天24小时不间断施工，因此其设备动力系统损坏次数多、免修期短，造成施工被动停止、影响了施工进度、严重时还会因药剂处理不及时造成生产事故。

设备动力系统主是是搅拌器和调驱泵，根据厂家提供的设备运行参考标准，搅拌器全负荷运转的免修期为50天，经常出现搅拌桨脱落、减速机卡死、搅拌器开关烧毁等现象；调驱泵全负荷运转的免修期为60天，常用泵件柱塞、阀和阀座等磨损严重，需要经常更换，不仅增加工人的劳动强度，还增加了维修成本。

3、地面工艺优化
3.1研制并推广自动加药装置
自动加药装置由电机、减速器、粉末齿轮泵、传动机构、分散器、固液混合器和储箱等组成。

设备集成为一体，按照防爆要求，设计安装时使用了防爆电机，接电时要求电缆穿管防护，防爆性能可靠。

其工作原理为：按照设定的参数将储罐内聚合物粉末均匀的排放到分散器内，分散器将聚合物粉末以分散的状态洒向固液混合器，使混合物和水均匀混合，进入配液罐内。

该装置具有以下优点：可以实现聚合物粉末的自动加入；可以采取低压水配制药剂，可以有效节约产生高压水的电费；实现配置药剂自动化，节约人工成本；药剂自动配置，均匀定量加药保证配制质量，避免药剂浪费。

3.2设计并推广多井注入流程，降低施工成本
经过多次分析论证和现场考察实验，茨榆坨采油厂工程技术人员设计了由调驱泵、复合阀组、高压流量计和聚合物流量分配器等组成的调驱剂多井注入流程（图1）。

该流程实现了应用较少数量的设备对多口措施井同时调驱，其主体结构为复合阀组，注入时可进行多井分流，同时具备药剂浓度调整、设备故障应急的多项功能。

流程中的闸板阀门由于剪切较大只用来截流，而不用来限流，限流装置采用抗剪切性较强的聚合物分配器。

流程中还有高压流量计和压力表等辅助装置，用于录取现场的施工数据。

应用多井注入流程后，实现了调驱集中施工管理，不需将施工设备分别搬运至措施井井场，解决了施工设备。

图1 2泵对4井注入流程示意图
3.3优化泵件，延长设备免修期
原用的陶瓷外壳柱塞耐磨性强，但抗震和抗剪性能差。

而且部分调驱泵工作环境恶劣，会出现泵体偏震，导致外壳表面出现孔眼或剥落。

经过多材质对比，最终确定将陶瓷外壳柱塞改换成镀镊金属柱塞；更换材质后，柱塞的耐磨、抗震、抗剪性能得到加强；调驱用柱塞泵通过泵阀的往复开关产生负压抽吸药剂，在开关过程中，阀体和阀座会进行反复撞击，因此，要求阀体阀座应具备良好的表面光洁度、耐腐蚀性和抗震性，同时因蘑菇头阀碰撞位置固定，经常出现阀体磨损现象。

经过分析对比，发现将蘑菇头阀改为球阀能够有效增加接触面积，延长了磨损时间，同时将泵阀的材质由2Cr13合金改为3Cr13合金。

与2Cr13合金相比，3Cr13合金具有更强的耐腐蚀、抗震和抗磨损性能。

通过对泵件的优化，有效的降低了泵件损坏几率，延长设备免修期，节约了维修成本。

3.4为调驱罐增加防腐层，降低腐蚀
调驱施工有着不间断、时间长的特点，调驱药剂长期在调驱罐中，对铁质的调驱罐有着明显的腐蚀，严重时会导致调驱罐本体出现坑洞，导致药剂泄露，污染环境。

而对调驱罐内部涂抹防腐漆，粘贴防腐层能够有效的阻止药剂对调驱罐的腐蚀，延长调驱罐的使用时间，降低维修费用。

3.5优化搅拌器，降低设备维修率
将搅拌桨材质由普通碳素钢改换为奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9）。

奥氏体不锈钢不但耐腐蚀性强，而且具有良好的塑性、韧性、焊接性，其剪切弹性模量为200GPa，约为普通碳素钢的2.5倍。

搅拌桨材质改变后，一方面降低了药剂对搅拌桨的腐蚀程度，另一方面增强
了搅拌桨的韧性，使搅拌桨由于腐蚀或应力集中造成开焊或本体折断的机率大幅降低。

确定合适的减速比，经过实验，得出药剂所需的最低搅拌速度约为50r/min。

考虑到实验室环境与现场环境的误差，将现场药剂的搅拌速度确定为60r/min。

现场的搅拌电机输出速度为1460 r/min，只要将变速比改为24：1，即可将搅拌桨的速度减到约60r/min。

模拟实验表明，搅拌桨转速减为原来的1/3，扭矩大约下降50%。

扭矩下降后，减小了搅拌桨受到的冲击力，同时减少了变速齿轮的磨损量，对搅拌设备起到良好的保护作用。

搅拌器的优化，降低了的维修成本，使调驱施工更加流畅，降低了工人工作强度。

4、应用效果
通过对调驱施工地面工艺的优化，有效的保障了施工的正常运行，延长了设备的免修期，降低了维修及生产成本，降低了工人的劳动强度，避免了环境污染，起到了很好节能降耗的效果。

（1）茨榆坨采油厂目前应用推广自动加药装置31套，日节约用电几千度，同时聚合物的加入由原来的敞口变成了目前的全封闭加入，有效的减少了大风等恶劣天气下聚合物造成的环境污染。

（2）目前一泵对多井注入流程在科尔沁油田得到了广泛推广，共计节约设备22套，节约施工人员56人次，共计节约设备费用及人工费用1千多万元。

（3）优化泵件后，泵件的破损率明显下降，泵件的更换频率由原来的每月更换一次变为每3-4月更换一次，部分调驱泵甚至能连续运行一年，大大降低了维修成本，每年节约资金几十万元。

（4）罐体涂抹防腐层及加入防腐层后罐体的腐蚀等到了有效控制，至今仍未发现罐体收到腐蚀现象。

（5）搅拌器等到优化后，其故障率等到了明显降低，现场因搅拌器故障造成的药剂沉积到罐底现象得到了控制，避免了清理罐底药剂造成的环境污染，降低了工人劳动强度，每年还能节约维修成本数万元。

5结语。