過熱蒸汽吞吐：提高稠油開發的有效途徑
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[時間:2009-03-04 石油商報 關注度:0]
摘要: 我國已經探明的石油地質儲量有相當比例的稠油、超稠油，國內四大稠油油田（新疆、遼河、勝利、河南）有4萬口左右的稠油油井，加上其他油田較小的稠油區塊，全國每年稠油產量超過2000萬噸。如何在安全、高效、清潔的前提下，提高稠油、超稠油的開發效果...
我國已經探明的石油地質儲量有相當比例的稠油、超稠油，國內四大稠油油田（新疆、遼河、勝利、河南）有4萬口左右的稠油油井，加上其他油田較小的稠油區塊，全國每年稠油產量超過2000萬噸。如何在安全、高效、清潔的前提下，提高稠油、超稠油的開發效果，是難點，也是技術創新的活躍點。
日前，記者就上述問題采訪了中國石油集團工程設計有限責任公司（CPE）北京迪威爾公司熱能工程事業部總經理、中國石油集團“重大科技項目首席專家”朱新立。朱新立認為，與傳統飽和蒸汽熱采技術相比，過熱蒸汽吞吐技術是提高稠油開發效果的有效途徑。
記者：蒸汽吞吐是稠油熱采的常用技術，常規的蒸汽吞吐技術普遍存在單井產量低、采收率低的現象。您認為造成這一現象的關鍵原因是什么？
朱新立：向油井中注入飽和蒸汽，其真正的目的是向油井中注入有效熱量。注入的飽和蒸汽干度偏低，攜帶入地層內的有效熱量就低，稠油熱采效果也差。高干度飽和蒸汽含有的有效熱量比低干度飽和蒸汽含有的有效熱量多，國內外理論及試驗研究表明：蒸汽干度每提高10%，則稠油產量大約可提高3%左右。
同樣是蒸汽，濕飽和蒸汽與過熱蒸汽所攜帶的熱量也大不相同、比容差別也大，以5兆帕、干度為100%的飽和蒸汽與同樣壓力下過熱度為100℃的過熱蒸汽相比，后者攜帶的有效熱量比前者多大約30%，且其比容比前者增加大約1.36倍。同樣的稠油井，注入同樣多的蒸汽，哪一口井注入的單位質量蒸汽所攜帶的有效熱量多，那么這些蒸汽對油層的加熱作用就強、加熱范圍就大，就能使更多的稠油降黏、滲出，進而被采出。
如果要加熱同樣多的稠油，注入低干度、低熱值的濕飽和蒸汽，需要注入量就更多。這些低干度、低熱值的濕飽和蒸汽本來攜帶的熱量就低，在管線和井筒間又要損失一部分熱量，到達儲層時大部分已經變成水，成為采油的“累贅”，影響采油效果，降低單井產量。
目前，國內外大多數稠油油藏采用的就是常規濕飽和蒸汽吞吐熱采技術，注入的就是我們所說的低干度、低熱值的濕飽和蒸汽，這就是你所說的稠油熱采單井產量低的關鍵原因。
記者：要提高注入地層蒸汽的有效熱量，我的理解是，讓鍋爐多燒一會兒，把蒸汽燒熱一點不就行了。
朱新立：問題并沒有你想象的那么簡單。在一個大氣壓下，水燒到100℃就開始汽化，再加熱就會變成蒸汽跑掉，液態的水要加熱到100℃以上，是要帶壓力的。
實際上，水加熱到100℃變成蒸汽時，并沒有全部汽化，有一部分是汽化時攜帶微小水滴。我們把濕飽和蒸汽中飽和蒸汽所占的質量百分比稱為蒸汽干度。顯然蒸汽干度越大，它所攜帶的有效熱量就越多（單位質量蒸汽的汽化潛熱增加）。目前國內外熱采用注汽鍋爐出口最高蒸汽干度均控制在80%以內，主要原因有兩點：一是為降低稠油熱采的水處理成本；二是為了安全，技術上采用只軟化除硬而不除鹽的水處理工藝，需要保留20%的水分以溶解沒有除去的鹽份，以免在鍋爐爐管上結垢，影響安全運行。
為提高蒸汽干度，國內外通行的做法是：在注汽鍋爐出口加裝汽水分離器，把濕飽和蒸汽中的水分離出來，但是分離出來的高溫高壓高含鹽水迄今為止都未得到充分的利用，造成浪費。過熱蒸汽技術的關鍵就是在不增加水處理成本的前提下，解決了充分利用好高溫高壓飽和水為稠油熱采提供高干度飽和蒸汽乃至過熱蒸汽的問題。
記者：據我所知，這一過熱蒸汽技術在哈薩克斯坦肯基亞克鹽上油田取得了非常好的效果，您能否介紹一下具體的情況。
朱新立：哈薩克斯坦肯基亞克鹽上油田是一個有40年開發歷史的老油田，探明地質儲量1.1億噸。曾經對該油田進行過濕飽和蒸汽吞吐、濕飽和蒸汽驅及熱水驅、聚合物驅等幾種強化采油工藝試采，但均沒收到滿意效果，直到2003年采出程度還不足10%。
2004年3月中國石油集團公司原副總經理吳耀文提出采用過熱蒸汽吞吐的開發方案。根據該方案的要求，由我所在的中國石油集團設計有限責任公司與勘探開發公司聯合開展稠油過熱蒸汽開采裝置專項研究。國內外第一套采用普通鍋爐軟化水生產過熱蒸汽的過熱蒸汽裝置于2005年10月在哈薩克斯坦肯基亞克鹽上稠油油田正式投入現場試驗。
目前已經有多套過熱蒸汽裝置在肯基亞克鹽上稠油油田投入使用，累計對近50口稠油井注入過熱蒸汽。第一口投入生產的試驗井——61043井自2005年11月13日至今已累計產油超過1.3萬噸，比采用濕飽和蒸汽吞吐多生產原油近1萬噸。
其他已開抽的注過熱蒸汽井也都呈現出良好的采油效果：占生產井總數10%的注過熱蒸汽井，日采油量占鹽上稠油日產量的近20%。使用時間最長的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。
試驗表明，注過熱蒸汽較普通熱采驅油效率提高6%～12%以上，單井稠油產量相對第一輪常規濕飽和蒸汽吞吐平均日增油1～8倍，并普遍延長了注過熱蒸汽井的生產周期。
目前，中油（國際）阿克糾賓油氣股份公司已確定把過熱蒸汽吞吐及過熱蒸汽驅作為鹽上稠油油田的主要開發方式。這項技術去年榮獲中國石油年度科技進步獎二等獎。
記者：您能介紹一下過熱蒸汽吞吐技術對國內稠油開發的意義嗎？
朱新立：這項技術對稠油開發的良好促進作用已經在肯基亞克鹽上油藏的實踐中得到很好的證明。該技術對徹底解決目前遼河油田采用SAGD技術分離出來的高溫高壓高礦化度鍋爐軟化水的利用并實現“零”排放，提供了一種新思路，而且對新疆重油公司特稠油和超稠油開發意義重大，將為這些常規濕蒸汽吞吐無法正常開發的油藏找到新的開發途徑。該技術得到遼河、新疆兩個油田的高度重視和大力支持。就應用前景而論，國內有將近約4萬口稠油開發井，如果采用該技術，即使按保守估計，每口井每天增產稠油1噸，每年增產的原油也可達到1200萬噸左右，價值約300億元人民幣，相當于新增加一個遼河油田。
創新是技術進步的生命，我們一直沒有停止技術創新。目前，利用油田污水生產過熱蒸汽的試驗已經取得成功，相信不久即可投入工業化應用。
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