集成式撬装化二氧化碳注入系统研制与应用
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完成单位:江苏华扬液碳有限责任公司
登记编号:ZSXC-2023-SH-2-101
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
成果主要完成人
史丽江、曹胜江、刘方志、顾 锋、李 星、沈卫军、丁 颉、万伯进
项目概况
江苏华扬液碳有限责任公司为了降低二氧化碳压注过程中的作业风险,提高原油采收率,降本增效,着力打造出国内一流品牌的CO2-EOR团队。
2017年之前CO2驱油设施运行成本高,搬迁安全风险大,为此公司整合技术力量,按照中石化“ 五化要求”,研制出一套国内同行业领先,具有自主知识产权的集成式撬装化CO2注入系统。
公司驱油项目部配备了各种型号的撬装压注设备二十五台套,通过对撬装压注系统的设计、改进,压注设备性能稳定、运输方便,安全性能得到了大幅提高。既可实现大规模集中压注,也可实现单井撬装压注;既可实现平原搬迁,也可适应山区搬运。
5年来通过在华东石油局泰州采油厂、江苏油田、胜利油田等21个油田井场作业,设备性能稳定,节电效果显著,未出现一起安全环保事故,且技术服务能力得到了甲方一致好评。
通过多年的实践,集成式撬装化二氧化碳注入系统可以适应不同条件下的油田压注驱油作业。集成式撬装化CO2注入技术2021年已列入中国石化集团公司CCUS技术推广目录进行推广
主要创新点:
1、CO2注入系统及储存系统外形尺寸按照运输车尺寸进行优化
2、CO2注入系统及储存系统内设备、工艺流程及管口位置优化
3、CO2注入系统内,从换热器类型、盘管类型、盘管材质三个方面设计并设置出口加热系统
4、CO2注入系统和储存系统结合人工操作流程设计的自控系统以及MPLS-VPN网络的建立,提升整个系统的信息化、自动化
5、CO2增压泵动力系统改造—采用低速高扭矩电机直接驱动代替原有的电机加皮带传动系统。
核心技术:
1、满足中国石化“标准化设计、工厂化预制、模块化施工、机械化作业、信息化管理”五化要求,装置占地面积小,降低施工投入,设备搬迁安装方便,显著降低风险。
2、通过二氧化碳相态图,结合2MPa下液态二氧化碳的理化特性及往复式柱塞泵的特征,设计了集二氧化碳过冷增压系统,循环冷却系统,高压增压系统为一体撬装式的二氧化碳地面注入系统,依据GB-T20801《压力管道规范-工业管道》及二氧化碳输送管道工程设计标准(SH/T 3202-2018)设计撬装注入系统工艺流程,并将系统集成至集装箱式泵房内。
3、内部流程、装置尺寸、外形、管口位置的优化,显著消减了设备搬迁安装过程中吊装、运输等多项直接作业环节的风险;提高了现场设备布置灵活性,增大了操作空间、巡检通道;降低了连接管线数量;高压管线采用锤击由壬连接方式代替焊接,减少现场动火、用电风险,且降低了安装难度,提升了安装效率,上井准备时间由4天降至1天。
1)注入系统两侧设计成上下对开式门板,用于巡检人员行走和挡雨;
2)注入系统内设置绿色巡检通道;
3)连接管线数量由5根降至2根,法兰连接处由10处降至4处,刺漏风险显著降低;
4)高压管线锤击由壬连接,减少现场动火风险,提升上井准备效率;
4、利用换热器原理及Nusselt、Reynolds、Prandtl等公式,从换热器类型、盘管类型、盘管材质等方面设计出不同理论排量出口换热器,研制出尺寸合理、性能稳定、自动调节的加热系统,可将入井CO2温度在地面升温至5℃以上,且预留利用现场套管气的循环通道。
5、结合二氧化碳注入系统人工操作流程设计的自控系统,实现一键启停、远程操控、自动检测、风险报警、紧急自停等功能;现场操作由原来的3-4人减少至目前仅需1人巡线,自动化的提升降低了现场人员操作的风险。