[發明專利]解決CO2壓注流程凍堵技術

無效

• 申請號: 200910231799.4
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN102094606A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 戈寶富
• 申請（專利權）人: 戈寶富
• 主分類號: E21B43/20
• 分類號: E21B43/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種解決CO₂壓注流程凍堵技術，屬于石油開采領域。

背景技術

油氣田重大開發先導試驗項目，累計注氣超過3.8×10⁴t，按試驗方案的要求，對驅油試驗相關的采氣、凈化、運輸、壓注等系統中的相關設備進行檢修，并將總配注量由3m³/h調整至6m³/h。隨后的運行過程中，壓注泵供液用喂料泵及進口流程頻繁發生凍堵，需要作進一步改進。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種解決CO₂壓注流程凍堵技術。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

CO₂壓注系統在設計過程中主要參考油田注水流程的設計，并在此基礎上借鑒了CO2吞吐、CO₂凈化處理方面的一些先進經驗，整個壓注系統主要包括：一只CO₂儲罐(容積120m³、設計壓力2.5MPa、設計溫度-35℃)、一臺給料泵(理論排量12.5m³/h)、兩臺壓注泵(理論排量6.3m³/h、設計壓力30MPa)、一座套管換熱器以及五口注氣井的配注流程等。

CO₂壓注工藝流程：CO₂儲罐內盛裝著通過槽船運來的液態CO₂(1.9～2.1MPa、-20～-25℃)，首先用給料泵將CO₂增壓至2.2～2.3MPa向壓注泵供液，經壓注泵加壓到注入壓力后，進入套管換熱器用熱水加溫至15～30℃，然后通過配注流程(計量、分配)注入各注氣井。

流程凍堵原因發分析：

CO₂儲罐內溫度不斷下降是主要原因。在正常壓注過程中，隨著儲罐液位的不斷下降，在沒有外來壓力源補充的條件下，儲罐內的壓力必然不斷下降。隨著壓力的不斷下降，當下降到儲罐內液態CO₂的沸騰壓力時，罐內的CO₂失去相態平衡，下部液態的CO₂開始汽化。因儲罐具有良好的隔熱層，基本得不到外界熱量的補充。這樣壓注過程中，罐內的熱量平衡被打破，溫度隨著壓力不斷降低而下降。當溫度降至罐內液體的霜點以下時，水份開始析出并凝結在罐內器壁、管壁上。在壓注量較低、氣溫較高的季節時，由于絕熱層、人孔、接管等從外界吸收熱量，凍堵現象不太明顯。當注汽量調大到6.0m³/h后，經估算每小時熱量虧空達到72000kJ，從漏冷處吸收的熱量不能滿足的需要，罐內失去熱量平衡，導致儲罐出口的給料泵及管路頻繁發生凍堵。

壓注用CO₂內含有過量的水份是重要原因。給料泵進液流程中的堵塞物為白色晶體狀固體，在常溫常壓下自動分解，分解過程較劇烈，分解后殘留物為水，初步認定為CO₂水合物。據相關資料可知：當介質中含有過飽和狀態的水蒸汽或液態水；合適的壓力溫度；同時存在壓力波動、氣體流向突變引起的擾動以及存在晶種等輔助條件，就可以形成水合物。CO₂生成水合物的臨界溫度(最高溫度)為10℃。這就說明儲罐內含有過量的水份。分析水份的來源，主要有兩個原因：①是上游的凈化系統脫水不徹底，多次對壓注用CO₂進行分析，保持在140～170ppm之間；②檢修結束后沒有對容器及流程內部進行吹掃，導致充裝運輸過程中CO₂受到污染，而且由于設備低溫工況導致這種影響不能很快消除。喂料泵吸入管過長是造成凍堵的又一原因。由二氧化碳的性質可知，在沒有外部能量補充的條件下，當液態CO₂的壓力降低時，液態CO₂會失去相態平衡和熱量平衡，導致液態CO₂溫度降低。給料泵為一單級離心泵，工作時由于離心力的作用，在葉輪中心形成了一定的低壓，由于儲罐內的壓力大于泵入口處的壓力，CO₂便被連續壓入葉輪中。可見，只要給料泵在工作，泵吸入管內存在壓降，這個壓降的大小與吸入管的直徑成反比，與吸入管的長度成正比。壓注系統的給料泵吸入管長度4m、直徑DN50，壓注時壓降在0.1～0.2MPa。與儲罐相比，泵吸入口和吸入管內的壓力較低，導致吸入管內溫度會降低，水分在泵的吸入管、吸入口等部位析出。

采取措施：