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过热蒸汽吞吐:提高稠油开发的有效途径
chinacir.com.cn   2009-4-9      文字大小:[ ]  收藏本页
    我国已经探明的石油地质储量有相当比例的稠油、超稠油,国内四大稠油油田(新疆、辽河、胜利、河南)有4万口左右的稠油油井,加上其他油田较小的稠油区块,全国每年稠油产量超过2000万吨。如何在安全、高效、清洁的前提下,提高稠油、超稠油的开发效果,是难点,也是技术创新的活跃点。 
     与传统饱和蒸汽热采技术相比,过热蒸汽吞吐技术是提高稠油开发效果的有效途径。 
  向油井中注入饱和蒸汽,其真正的目的是向油井中注入有效热量。注入的饱和蒸汽干度偏低,携带入地层内的有效热量就低,稠油热采效果也差。高干度饱和蒸汽含有的有效热量比低干度饱和蒸汽含有的有效热量多,国内外理论及试验研究表明:蒸汽干度每提高10%,则稠油产量大约可提高3%左右。 
  同样是蒸汽,湿饱和蒸汽与过热蒸汽所携带的热量也大不相同、比容差别也大,以5兆帕、干度为100%的饱和蒸汽与同样压力下过热度为100℃的过热蒸汽相比,后者携带的有效热量比前者多大约30%,且其比容比前者增加大约1.36倍。同样的稠油井,注入同样多的蒸汽,哪一口井注入的单位质量蒸汽所携带的有效热量多,那么这些蒸汽对油层的加热作用就强、加热范围就大,就能使更多的稠油降黏、渗出,进而被采出。 
  如果要加热同样多的稠油,注入低干度、低热值的湿饱和蒸汽,需要注入量就更多。这些低干度、低热值的湿饱和蒸汽本来携带的热量就低,在管线和井筒间又要损失一部分热量,到达储层时大部分已经变成水,成为采油的“累赘”,影响采油效果,降低单井产量。 
  目前,国内外大多数稠油油藏采用的就是常规湿饱和蒸汽吞吐热采技术,注入的就是我们所说的低干度、低热值的湿饱和蒸汽,这就是你所说的稠油热采单井产量低的关键原因。 
在一个大气压下,水烧到100℃就开始汽化,再加热就会变成蒸汽跑掉,液态的水要加热到100℃以上,是要带压力的。 
  实际上,水加热到100℃变成蒸汽时,并没有全部汽化,有一部分是汽化时携带微小水滴。我们把湿饱和蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比称为蒸汽干度。显然蒸汽干度越大,它所携带的有效热量就越多(单位质量蒸汽的汽化潜热增加)。目前国内外热采用注汽锅炉出口最高蒸汽干度均控制在80%以内,主要原因有两点:一是为降低稠油热采的水处理成本;二是为了安全,技术上采用只软化除硬而不除盐的水处理工艺,需要保留20%的水分以溶解没有除去的盐份,以免在锅炉炉管上结垢,影响安全运行。 
    为提高蒸汽干度,国内外通行的做法是:在注汽锅炉出口加装汽水分离器,把湿饱和蒸汽中的水分离出来,但是分离出来的高温高压高含盐水迄今为止都未得到充分的利用,造成浪费。过热蒸汽技术的关键就是在不增加水处理成本的前提下,解决了充分利用好高温高压饱和水为稠油热采提供高干度饱和蒸汽乃至过热蒸汽的问题。 
  哈萨克斯坦肯基亚克盐上油田是一个有40年开发历史的老油田,探明地质储量1.1亿吨。曾经对该油田进行过湿饱和蒸汽吞吐、湿饱和蒸汽驱及热水驱、聚合物驱等几种强化采油工艺试采,但均没收到满意效果,直到2003年采出程度还不足10%。 
  2004年3月中国石油集团公司原副总经理吴耀文提出采用过热蒸汽吞吐的开发方案。根据该方案的要求,由我所在的中国石油集团设计有限责任公司与勘探开发公司联合开展稠油过热蒸汽开采装置专项研究。国内外第一套采用普通锅炉软化水生产过热蒸汽的过热蒸汽装置于2005年10月在哈萨克斯坦肯基亚克盐上稠油油田正式投入现场试验。 
  目前已经有多套过热蒸汽装置在肯基亚克盐上稠油油田投入使用,累计对近50口稠油井注入过热蒸汽。第一口投入生产的试验井——61043井自2005年11月13日至今已累计产油超过1.3万吨,比采用湿饱和蒸汽吞吐多生产原油近1万吨。 
  其他已开抽的注过热蒸汽井也都呈现出良好的采油效果:占生产井总数10%的注过热蒸汽井,日采油量占盐上稠油日产量的近20%。使用时间最长的61043井原油含水由初期的86%曾最低降至28%,目前仍保持在50%左右。 
  试验表明,注过热蒸汽较普通热采驱油效率提高6%~12%以上,单井稠油产量相对第一轮常规湿饱和蒸汽吞吐平均日增油1~8倍,并普遍延长了注过热蒸汽井的生产周期。 
  目前,中油(国际)阿克纠宾油气股份公司已确定把过热蒸汽吞吐及过热蒸汽驱作为盐上稠油油田的主要开发方式。这项技术去年荣获中国石油年度科技进步奖二等奖。 
    这项技术对稠油开发的良好促进作用已经在肯基亚克盐上油藏的实践中得到很好的证明。该技术对彻底解决目前辽河油田采用SAGD技术分离出来的高温高压高矿化度锅炉软化水的利用并实现“零”排放,提供了一种新思路,而且对新疆重油公司特稠油和超稠油开发意义重大,将为这些常规湿蒸汽吞吐无法正常开发的油藏找到新的开发途径。该技术得到辽河、新疆两个油田的高度重视和大力支持。就应用前景而论,国内有将近约4万口稠油开发井,如果采用该技术,即使按保守估计,每口井每天增产稠油1吨,每年增产的原油也可达到1200万吨左右,价值约300亿元人民币,相当于新增加一个辽河油田。 
     目前,利用油田污水生产过热蒸汽的试验已经取得成功,相信不久即可投入工业化应用。