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一、概述
FGL天然气处理厂原料气来源主要有两部分:一是接受8座油气分离中心和C4储油中心来的低压气,即油井产出的伴生气和气举气,压力0.04MPa,FGL设计低压气处理能力为232万m3/d;二是接受水源区来的中压气,即水源井产出的气举气,压力0.35MPa,FGL设计中压气处理能力为198万m3/d。总供气能力430万m3/d,外输气设计压力9.2MPa。目前天然气处理厂接收低压气130万m3/d,中压气160万m3/d,天然气增压到8.5MPa。
根据FGL摩尔分子量的要求,按照FGL工厂压缩机设计需要,气体的摩尔分子量为27g/mol左右,由于IFN油田分离出的天然气摩尔分子量偏轻(19g/mol左右),不利于FGL工厂的涡轮机的正常工作。由于中压气摩尔分子量过低,必须配有一定的低压气,否则必须排放掉中压气。低压气与中压气的比值可无限增大,但不能低于0.8(设计比值为1.2)。
FGL工厂单台机组的额定处理天然气量为140万方/天,正常运行两台机组日处理天然气量280万方/天。
2011.8.1-7日,FGL工厂天然气平均处理能力124.7万方/天。
二、油井和水源井气量计算
1.油井正常生产时油井伴生气和气举气计算
目前油井正常开井75口,2011年7月5日到7月17日油井生产稳定,每天井数均为75口,日产油和伴生气量没有明显波动,因此该阶段伴生气和气举气量能反映正常生产水平。
75口油井正常生产时消耗气举气总量99.94万方/天,平均单井消耗气举气量为1.33万方/天;油井日产伴生气总量41.44万方/天,平均单井日产伴生气量为0.553万方/天。即油井平均单井日产出气量为1.8851万方/天(消耗气举气量与伴生气之和)。
2.水源区NIA水源井气举气消耗量计算
根据水源井开井时间及生产情况,从7月20日起,扎尔则东北(ZR-NE)和NIA水源区共有10口水源井稳定生产。 其中ZR-NE扎尔则东北两口水源井电泵生产;NIA水源区7.20-7.30日共有8口气举水源井生产,日均气举气量为117.4万方/天(见下表),根据1999年的计量数据,核实日产水量8864方,得出平均每方水需消耗气举气量为132.534方。
三、实现零排放的天然气分配方案
1.分配原则
目前天然气处理厂只有单台机组运行,天然气额定日处理能力140万方/天。试运行期间B、C机组均未达到其天然气额定处理能力,2011.8.1-7日,FGL工厂B机组天然气日均处理能力124.7万方/天。现在运行的C机组天然气日处理量在120~130万方之间,也没达到其额定处理能力。
根据前面的统计:试生产期间,油井正常生产时日产气举气99.94万方/天,日产伴生气41.44万方/天,共141.38万方/天。水源井日均气举气量为117.4万方/天。扎尔则油田日产天然气258.78万方/天。这需要FGL运行2台机组才能保证零排放。
为了方案具有可操作性,保证各方案运行高效,方案的制定将遵守以下原则:
1.1各开井方案中气举气的分配以FGL各机组均达到其额定天然气处理能力;
1.2为防止地层亏空,在油井生产的同时要保持一定的注水量,并保持一定的合理注采比;
1.3由于注水中心的运行需要至少8000方的水量,尽可能保证注水站的正常运行,而不是依靠重力或水井负压吸水实现注水目标。
2.方案的制定
2.1方案I:B和C机组同时运行
C机组试运行正常后,B和C机组同时运行的情况下,天然气日处理能力将达到280万方/天。在满足执行目前油田配注方案12600方/天的条件下,扎尔则东北2台电泵井日产水2600方,NIA需气举产水10000方,水源井需消耗气举气132.534万方/天,但NIA的产水能力为8860方,实际运行中日消耗气举气量117.4万方。即可用于油井的气举气为162.6万方,按油井平均日产气量1.8851万方/天计算,可开油井86口。(这与2008年12月16日FGL事故前的开井数基本吻合)
2.2方案II: FGL单台机组运行,停气举水源区NIA
单台机组正常运行情况下,天然气日处理能力达到140万方/天。水源区只开扎尔则2口电泵井,注水完全依靠重力注水,气举气全部供油井生产,按油井平均日产气量1.8851万方/天计算,可开油井74口。此时油田注采比约为0.51(按平均油井液量70方/天计算)。
此方案完全依靠重力或水井负压吸水注水,很难保证水注入目的层,同时注采比很低,因此,此方案不可行。
2.3方案III:单台机组运行,运行注水中心
由于注水中心正常运行,最少需要8000方/天水量(注水中心不具备打循环流程),因此水源井必须提供至少8000方/天水量。其中扎尔则东北2口电泵井日产水2600方,即NIA须提供5400方的日产水量,这需要日消耗71.5万方的气举气量。如果按下表中的水源井产水能力进行优化,提供5400方/天的产水量也需要消耗70万方。
关于8000方/天的注水量全部分配到底层的重点注水井上注水,以保证底层的能量得以补充。
由上面的分析可知,用于处理油井产出气举气和伴生气的剩余能力为70万方/天,按平均每口油井日产天然气1.8851万方/天计算,预计可开油井37-38口。此时油田的注采比为3.0,而且可以相对保证水注入目的层。
2.4方案IV:单台机组运行,注水主要保证底层目前可开的19口重点注水井的注水
目前底层可开的19口重点注水井,日配注5050方,除扎尔则东北2口电泵井可提供2600方水以外,还需要水源区NIA提供2450方的日产水能力,需日消耗32万方的气举气量,可供处理油井产出气举气和伴生气的剩余能力为108万方,按油井平均日产出气举气和伴生气1.8851万方计算,可开油井58口。
按此方案实施,油田注采比为1.24,较为合理,但此时由于注水中心运行水量过低,无法保证注水站的正常运行,只能通过重力注水来实现油田注水,很难保证注入水有效注入目的层。
四、结论
1.通过上述分析:4种开井方案中:方案II不可行;方案I可行且最为理想;方案III和IV可行,但并不理想,在没有办法情况下也不失为一种选择;
2.上述方案分析是基于FGL运行在额定状态下的开井数,也可以说是正常运行状态下的最大开井数,若要增加油井开井数就无法保证零排放。但由于FGL各机组的最大处理能力可达到175万方/天,因此也不排除开井数超过此数量,同时也应考虑FGL故障时要保证零排放对开井数的影响;
3.要想保证更多的开井数,应尽可能的减少水源区的气举气的消耗,这就需要加快25000方注水项目的实施,尽早实现电泵井对气举井的替代;
4.在25000方注水量正式实现的时候,要考虑气举气的分配方案,因为提供如此大的水源同样需要消耗大量的气举气。
FGL天然气处理厂原料气来源主要有两部分:一是接受8座油气分离中心和C4储油中心来的低压气,即油井产出的伴生气和气举气,压力0.04MPa,FGL设计低压气处理能力为232万m3/d;二是接受水源区来的中压气,即水源井产出的气举气,压力0.35MPa,FGL设计中压气处理能力为198万m3/d。总供气能力430万m3/d,外输气设计压力9.2MPa。目前天然气处理厂接收低压气130万m3/d,中压气160万m3/d,天然气增压到8.5MPa。
根据FGL摩尔分子量的要求,按照FGL工厂压缩机设计需要,气体的摩尔分子量为27g/mol左右,由于IFN油田分离出的天然气摩尔分子量偏轻(19g/mol左右),不利于FGL工厂的涡轮机的正常工作。由于中压气摩尔分子量过低,必须配有一定的低压气,否则必须排放掉中压气。低压气与中压气的比值可无限增大,但不能低于0.8(设计比值为1.2)。
FGL工厂单台机组的额定处理天然气量为140万方/天,正常运行两台机组日处理天然气量280万方/天。
2011.8.1-7日,FGL工厂天然气平均处理能力124.7万方/天。
二、油井和水源井气量计算
1.油井正常生产时油井伴生气和气举气计算
目前油井正常开井75口,2011年7月5日到7月17日油井生产稳定,每天井数均为75口,日产油和伴生气量没有明显波动,因此该阶段伴生气和气举气量能反映正常生产水平。
75口油井正常生产时消耗气举气总量99.94万方/天,平均单井消耗气举气量为1.33万方/天;油井日产伴生气总量41.44万方/天,平均单井日产伴生气量为0.553万方/天。即油井平均单井日产出气量为1.8851万方/天(消耗气举气量与伴生气之和)。
2.水源区NIA水源井气举气消耗量计算
根据水源井开井时间及生产情况,从7月20日起,扎尔则东北(ZR-NE)和NIA水源区共有10口水源井稳定生产。 其中ZR-NE扎尔则东北两口水源井电泵生产;NIA水源区7.20-7.30日共有8口气举水源井生产,日均气举气量为117.4万方/天(见下表),根据1999年的计量数据,核实日产水量8864方,得出平均每方水需消耗气举气量为132.534方。
三、实现零排放的天然气分配方案
1.分配原则
目前天然气处理厂只有单台机组运行,天然气额定日处理能力140万方/天。试运行期间B、C机组均未达到其天然气额定处理能力,2011.8.1-7日,FGL工厂B机组天然气日均处理能力124.7万方/天。现在运行的C机组天然气日处理量在120~130万方之间,也没达到其额定处理能力。
根据前面的统计:试生产期间,油井正常生产时日产气举气99.94万方/天,日产伴生气41.44万方/天,共141.38万方/天。水源井日均气举气量为117.4万方/天。扎尔则油田日产天然气258.78万方/天。这需要FGL运行2台机组才能保证零排放。
为了方案具有可操作性,保证各方案运行高效,方案的制定将遵守以下原则:
1.1各开井方案中气举气的分配以FGL各机组均达到其额定天然气处理能力;
1.2为防止地层亏空,在油井生产的同时要保持一定的注水量,并保持一定的合理注采比;
1.3由于注水中心的运行需要至少8000方的水量,尽可能保证注水站的正常运行,而不是依靠重力或水井负压吸水实现注水目标。
2.方案的制定
2.1方案I:B和C机组同时运行
C机组试运行正常后,B和C机组同时运行的情况下,天然气日处理能力将达到280万方/天。在满足执行目前油田配注方案12600方/天的条件下,扎尔则东北2台电泵井日产水2600方,NIA需气举产水10000方,水源井需消耗气举气132.534万方/天,但NIA的产水能力为8860方,实际运行中日消耗气举气量117.4万方。即可用于油井的气举气为162.6万方,按油井平均日产气量1.8851万方/天计算,可开油井86口。(这与2008年12月16日FGL事故前的开井数基本吻合)
2.2方案II: FGL单台机组运行,停气举水源区NIA
单台机组正常运行情况下,天然气日处理能力达到140万方/天。水源区只开扎尔则2口电泵井,注水完全依靠重力注水,气举气全部供油井生产,按油井平均日产气量1.8851万方/天计算,可开油井74口。此时油田注采比约为0.51(按平均油井液量70方/天计算)。
此方案完全依靠重力或水井负压吸水注水,很难保证水注入目的层,同时注采比很低,因此,此方案不可行。
2.3方案III:单台机组运行,运行注水中心
由于注水中心正常运行,最少需要8000方/天水量(注水中心不具备打循环流程),因此水源井必须提供至少8000方/天水量。其中扎尔则东北2口电泵井日产水2600方,即NIA须提供5400方的日产水量,这需要日消耗71.5万方的气举气量。如果按下表中的水源井产水能力进行优化,提供5400方/天的产水量也需要消耗70万方。
关于8000方/天的注水量全部分配到底层的重点注水井上注水,以保证底层的能量得以补充。
由上面的分析可知,用于处理油井产出气举气和伴生气的剩余能力为70万方/天,按平均每口油井日产天然气1.8851万方/天计算,预计可开油井37-38口。此时油田的注采比为3.0,而且可以相对保证水注入目的层。
2.4方案IV:单台机组运行,注水主要保证底层目前可开的19口重点注水井的注水
目前底层可开的19口重点注水井,日配注5050方,除扎尔则东北2口电泵井可提供2600方水以外,还需要水源区NIA提供2450方的日产水能力,需日消耗32万方的气举气量,可供处理油井产出气举气和伴生气的剩余能力为108万方,按油井平均日产出气举气和伴生气1.8851万方计算,可开油井58口。
按此方案实施,油田注采比为1.24,较为合理,但此时由于注水中心运行水量过低,无法保证注水站的正常运行,只能通过重力注水来实现油田注水,很难保证注入水有效注入目的层。
四、结论
1.通过上述分析:4种开井方案中:方案II不可行;方案I可行且最为理想;方案III和IV可行,但并不理想,在没有办法情况下也不失为一种选择;
2.上述方案分析是基于FGL运行在额定状态下的开井数,也可以说是正常运行状态下的最大开井数,若要增加油井开井数就无法保证零排放。但由于FGL各机组的最大处理能力可达到175万方/天,因此也不排除开井数超过此数量,同时也应考虑FGL故障时要保证零排放对开井数的影响;
3.要想保证更多的开井数,应尽可能的减少水源区的气举气的消耗,这就需要加快25000方注水项目的实施,尽早实现电泵井对气举井的替代;
4.在25000方注水量正式实现的时候,要考虑气举气的分配方案,因为提供如此大的水源同样需要消耗大量的气举气。