華北油田潛山油藏開發(fā)潛力分析

華北油田潛山油藏開發(fā)潛力分析

1978年，華北油田留下的潛山油藏開始開發(fā)。在開發(fā)的早期階段，共有28口井進(jìn)行自噴和生產(chǎn)，井內(nèi)單獨(dú)泵送。自2006年以來，油藏可儲存量達(dá)到99.7%。為進(jìn)一步提高潛山油藏采收率,2006年利用潛油電泵恢復(fù)了報(bào)廢的留32井,日產(chǎn)液380m3,含水97.6%,日產(chǎn)油9t,實(shí)現(xiàn)了“以液帶油”,同時(shí)利用該井高溫產(chǎn)液(102℃)為留一計(jì)量站生產(chǎn)系統(tǒng)換熱維溫。2007年油田公司成立項(xiàng)目組,對留北潛山地?zé)豳Y源進(jìn)行建模評價(jià),留北潛山地?zé)岬刭|(zhì)模型如圖1,結(jié)論為:地?zé)豳Y源44.85km2,熱水資源3.93億m3,地?zé)崮?.75EJ,屬于經(jīng)濟(jì)型—亞經(jīng)濟(jì)型地?zé)崽?具備地?zé)豳Y源規(guī)模綜合開發(fā)利用的潛力。1先驗(yàn)1.1發(fā)電機(jī)發(fā)電回注按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則,先期采液井下泵6口,采液量4000m3/d,供1臺400kW發(fā)電機(jī)組發(fā)電,發(fā)電后地?zé)嵛菜ㄟ^換熱為留北4座站點(diǎn)伴熱維溫,然后經(jīng)過沉降除油后在留10、留27、留29、留20等4口注水井進(jìn)行本潛山回注。工藝流程如圖2所示。1.2管道內(nèi)管道設(shè)計(jì)1)排采設(shè)備通過對目前排采設(shè)備的資料分析,能夠滿足潛山地?zé)衢_發(fā)井高含水(97%以上)、高溫度(110℃)、高產(chǎn)液(單井產(chǎn)液量≥600m3/d)的要求,且適應(yīng)井身結(jié)構(gòu)為φ179mm套管的舉升設(shè)備主要是潛油電泵。2)回注井選擇與采液井保持一定的距離,以達(dá)到換熱的目的;儲層發(fā)育好,構(gòu)造位置低,無增油潛力且井下技術(shù)狀況較好。由于油田地?zé)峄刈⒃诒緷撋接筒?屬同層注水,因此采用管柱結(jié)構(gòu)相對簡單的籠統(tǒng)注水方式。3)地?zé)岚l(fā)電設(shè)備綜合考慮留北采出水的狀況和國內(nèi)外地?zé)岚l(fā)電技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),留北地?zé)岚l(fā)電優(yōu)選螺桿泵膨脹機(jī)雙工質(zhì)發(fā)電技術(shù),裝機(jī)400kW的雙循環(huán)螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組1套,額定功率360kW,供電功率(凈發(fā)電功率)310kW。發(fā)電流程主要包括3個(gè)循環(huán):(1)熱水循環(huán),地?zé)崴?jīng)過氣液分離后進(jìn)入板式換熱器,換熱后的高溫清水進(jìn)入蒸發(fā)器加熱工質(zhì)(HCFC-123俗稱R-123);(2)工質(zhì)循環(huán),液態(tài)工質(zhì)(R-123)經(jīng)工質(zhì)泵從儲液罐輸送到蒸發(fā)器中,加熱蒸發(fā)氣化,氣體膨脹推動螺桿泵膨脹機(jī)發(fā)電,然后氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器冷凝,變?yōu)橐簯B(tài)流回儲液罐;(3)冷卻水循環(huán),清水從冷卻塔通過循環(huán)泵進(jìn)入冷凝器,為發(fā)電后的工質(zhì)進(jìn)行冷卻,地?zé)岚l(fā)電機(jī)組工藝流程如圖3所示。1.3維溫節(jié)約燃油項(xiàng)目平均年增油12萬t;年發(fā)電150萬kW·h;維溫節(jié)約燃油4100t/a;投資回收期2.33年;減少SO2排放量58t/a,減少CO2排放量2.6萬t/a。1.4試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段該項(xiàng)目于2008年11月開始留檢1N、留44單井進(jìn)行大排量提液試驗(yàn),及在留27井進(jìn)行大排量回注試驗(yàn),同時(shí)進(jìn)行規(guī)劃方案設(shè)計(jì),2010年初開工進(jìn)行地面規(guī)模建設(shè),至2011年7月試驗(yàn)項(xiàng)目整體建成投運(yùn),主要工程量如表1所示。1.5運(yùn)行情況及運(yùn)行效果下潛油電泵6口,最大產(chǎn)液量4300m3/d,滿足設(shè)計(jì)4000m3/d液量要求,潛油電泵地面控制部分采用變頻控制。2)發(fā)電系統(tǒng)安裝SEPG500-400-1500-1.65-SS螺桿膨脹動力機(jī)1臺套,裝機(jī)功率400kW,發(fā)電功率360kW,供電功率310kW,自耗電12.5%(50kW·h/h)。2011年3月試驗(yàn)投運(yùn),因蒸發(fā)器盤管漏未投運(yùn),2011年4月15日更換蒸發(fā)器盤管,加裝地?zé)崴畵Q熱器(清水進(jìn)蒸發(fā)器)后投運(yùn)成功,地?zé)崴M(jìn)口溫度108℃,流量180m3/h,換熱后進(jìn)蒸發(fā)器清水溫度92℃,工質(zhì)膨脹后進(jìn)螺桿泵膨脹機(jī)的壓力為0.38MPa,循環(huán)冷卻水的進(jìn)口溫度21.1℃,出口溫度35.8℃。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min,每小時(shí)發(fā)電量212kW·h。至2012年底,運(yùn)行2899h,發(fā)電32.4kW·h。3)維溫系統(tǒng)2010年8月留一聯(lián)、路3站維溫相繼投運(yùn);2011年4月路27站維溫投運(yùn);2011年7月路15站維溫投運(yùn),各站維溫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)如表2所示。留一聯(lián)、路3站每年4—11月完全采用地?zé)峋S溫,冬季(12—3月)通過燃燒伴生氣及少量燃油提高維溫水溫。路27、路15站距離較遠(yuǎn),地?zé)崴斔椭琳军c(diǎn)后溫度、水量不能較好滿足生產(chǎn)伴熱需求,全年通過燃燒少量燃油提高維溫水溫。4)回注系統(tǒng)。留10井于2010年2月報(bào)廢油井轉(zhuǎn)注,注水壓力4MPa,日注水量200m3/d,2010年5月加深鉆井,因地?zé)峄毓辔鬯可?計(jì)劃關(guān)井;留20井2010年12月恢復(fù)注水,因注不進(jìn)而進(jìn)行大修(打撈,修套等),但仍注不進(jìn);留27井于2007年12月報(bào)廢井再利用回注污水,注水壓力2MPa條件下日注水量2600m3/d;留29井采取酸化壓裂后,注水壓力4MPa條件下注水量2000m3/d。目前回注井能夠滿足大排量采液后地?zé)崴刈⑿枨蟆?試驗(yàn)效果分析2.1項(xiàng)目運(yùn)行情況采液井下泵6口,采液量3000~4000m3/d,最高達(dá)4300m3/d,地?zé)岵梢壕懂a(chǎn)初期增油效果較好,隨著大排量提液生產(chǎn)時(shí)間的延長,含水由最初的97.8%上升至99.9%,2012年底,累計(jì)增油4.23萬t,如表3所示。2)采液井耗電情況以2011年采液電泵井運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),平均單井下泵深度580m,除留檢1N電泵功率140kW外,其它單井電泵100kW,當(dāng)年總采液量為103.96萬m3,單井總耗電182.17萬kW·h,平均噸液耗電1.75kW·h。3)采液井維護(hù)費(fèi)用發(fā)生情況項(xiàng)目運(yùn)行以來,至2012年底,共發(fā)生電泵檢泵7次,整機(jī)組更換2套,費(fèi)用89.2萬元;更換動力電纜(含小扁電纜、泄油器、井口密封等下井附件)5套,費(fèi)用69.3萬元;檢泵作業(yè)勞務(wù)費(fèi)用40.5萬元,合計(jì)費(fèi)用199萬元。目前仍有兩2臺電泵待檢。從近年來電泵運(yùn)行實(shí)際情況來看,潛油電泵檢泵周期一般在1年左右,主要以電纜故障為主,如滿足設(shè)計(jì)采液量4000m3/d,年檢泵次數(shù)5~6次,年電泵維護(hù)費(fèi)(含勞務(wù))至少需140萬元。2.2發(fā)電負(fù)荷分析1)發(fā)電機(jī)自耗電分析由于發(fā)電機(jī)未安裝單獨(dú)電表,因此耗電量可根據(jù)增加的用電設(shè)備與實(shí)際增加用電負(fù)荷比例推算。發(fā)電機(jī)及配套工藝主要耗電設(shè)備總負(fù)荷402kW。發(fā)電機(jī)耗電=發(fā)電機(jī)啟動后增加的電量/增加的總電負(fù)荷×發(fā)電機(jī)負(fù)荷。以時(shí)率較高的2011年5月數(shù)據(jù)為例,當(dāng)月發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率達(dá)29天,地?zé)岚l(fā)電站總耗電28.3萬kW·h,比發(fā)電機(jī)投運(yùn)前增加電耗15.8756萬kW·h。通過計(jì)算,發(fā)電機(jī)日耗電1606kW·h,每小時(shí)耗電66.9kW·h,高于額定的50kW·h。2)地?zé)岚l(fā)電量發(fā)電機(jī)組于2011年4月15日投運(yùn),至2012年11月30日,累計(jì)運(yùn)行2363.3h,發(fā)電32.3485萬kW·h。機(jī)組運(yùn)行時(shí)率16.55%,運(yùn)行時(shí)率偏低,主要原因如下:(1)機(jī)組信號控制系統(tǒng)、板換、工質(zhì)系統(tǒng)故障造成頻繁停機(jī)(2011年4—12月故障次數(shù)達(dá)31次),系統(tǒng)恢復(fù)操作技術(shù)要求高,需多方協(xié)調(diào),恢復(fù)期較長;(2)隨著環(huán)境溫度上升,發(fā)電量下降明顯。從地?zé)嵴臼彝鉁囟缺O(jiān)測數(shù)據(jù)與發(fā)電機(jī)組日報(bào)表原始記錄來看,當(dāng)環(huán)境氣溫達(dá)到或超過32.8℃時(shí),循環(huán)水溫度升高,工質(zhì)冷卻效果變差,每小時(shí)發(fā)電量最高由212kW·h降至64kW·h,已經(jīng)低于發(fā)電機(jī)自耗電66.9kW·h,所產(chǎn)生的發(fā)電效益為負(fù)。(3)機(jī)組熱電轉(zhuǎn)換效率低,電機(jī)組機(jī)電轉(zhuǎn)換效率數(shù)據(jù)如表4所示,地?zé)岚l(fā)電、維溫利用后余熱仍有70~80℃的高溫,對注水泵損傷較大,泵修頻繁。3)噸液發(fā)電量機(jī)組安裝后,最高發(fā)電功率212kW,最高提液量4300m3/d,折算噸液發(fā)電量1.18kW·h/m3。2.3節(jié)約燃料油2009年節(jié)約燃料油304t,2010年節(jié)約燃料油713t,2011年節(jié)約燃料油1963t,2012年節(jié)約燃油1629t。至2012年底,累計(jì)節(jié)約燃油4609t。2.4回灌能力恢復(fù)方案安裝5ZB-130/7注水泵6臺,設(shè)計(jì)最高回注壓力8.8MPa,設(shè)計(jì)回灌能力12960m3/d;注水單井計(jì)劃恢復(fù)4口,實(shí)際恢復(fù)3口(留20井注不進(jìn)停),5MPa以下回灌能力4600m3/d,能滿足目前回灌需求。2)回灌電耗分析注水泵耗電數(shù)據(jù)取值的時(shí)間點(diǎn)選取地?zé)嵴驹O(shè)備運(yùn)行時(shí)率最高的2011年5月,當(dāng)月地?zé)岚l(fā)電站耗電28.3萬kW·h,當(dāng)月回灌量98634m3/d,地?zé)崦刻幚?m3地?zé)嵛鬯韬碾?.87kW·h。3結(jié)論和建議3.1建立健全模型的開發(fā)方式1)留北潛山地?zé)峋C合利用初步取得了地?zé)岚l(fā)電、余熱維溫、提液增油的階段性成果,提液增油4.23萬t,地?zé)岚l(fā)電32.4萬kW·h,節(jié)約燃油4609t,折合標(biāo)煤6572t,減少CO2排放分別為1.673萬t。并在國內(nèi)首次成功實(shí)現(xiàn)了深層潛山中低溫地?zé)岚l(fā)電,因此倍受關(guān)注,并受邀參與了國內(nèi)首個(gè)“深層潛山中低溫地?zé)岚l(fā)電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”的編制,先導(dǎo)試驗(yàn)為今后的地?zé)峋C合利用技術(shù)的深入研究與技術(shù)推廣打下了一定的基礎(chǔ)。2)通過以上各系統(tǒng)分析,項(xiàng)目主要效益體現(xiàn)為提高采收率,增加原油產(chǎn)量,其次為節(jié)約燃油,最后為地?zé)岚l(fā)電。從僅從發(fā)電來看,每1m3地?zé)崴畯牟沙?、電熱站換熱發(fā)電、回注,系統(tǒng)需消耗4.62kW·h,而每1m3地?zé)崴砂l(fā)電1.18kW·h左右,投入產(chǎn)出比例接近4:1,在沒有相當(dāng)?shù)囊?guī)模來分?jǐn)偣潭ㄍ度胍约案咝?、適用的發(fā)電系統(tǒng)前提下,發(fā)電甚至很難達(dá)到自身的盈虧平衡,總體效益對于增油的依賴性很大,如果沒有有效的增油,項(xiàng)目的總體效益將會受到很大影響,會很嚴(yán)重的制約項(xiàng)目的推廣范圍。3)維溫?fù)Q熱是地?zé)崂玫囊粋€(gè)比較穩(wěn)定的效益點(diǎn),當(dāng)替代量大、輸送距離較近而且比較集中,同時(shí),流程改造工程量較小時(shí),具備產(chǎn)生較好效益、獨(dú)立實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的條件。4)地?zé)崮艿睦眠€不充分,回注水溫度較高,仍有一定的利用價(jià)值。3.2建立健全熱價(jià)值體系,加大用戶投資的力度,保證模型的產(chǎn)1)進(jìn)一步加強(qiáng)