设计院--稠油热采地面工程设计技术及下步优化建议

胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司SHENGLIENGINEERING&CONSULTINGCO.,LTD二零一一年九月稠油热采地面工程设计技术及下步优化建议目前，胜利油田稠油产量占原油总产量的15.2%，稠油油藏已成为胜利油田可持续发展和稳产的重要阵地。胜利油田稠油油藏具有埋藏深、粘度高、储层类型复杂等特点，在对稠油油藏进行大规模开发的新时期，对地面系统提出了新的挑战。为此胜利设计院针对胜利油田稠油热采这一主要开发方式，对注汽、集输及污水等系统开展了设计技术研究，并提出下一步设计优化建议。汇报内容概况一ClicktoaddTitle地面工程设计技术研究与应用二下一步设计优化建议三胜利油田稠油油藏分布广，东部遍及滨南、现河等9个采油厂，西部春风油田也是稠油油田。目前稠油热采年产液量2914×104t，产油420×104t，平均含水86%。年注汽量达到577×104t。地面建设有注汽站88座，稠油集输管线3083.3km，计量站243座，接转站12座，分水站6座，脱水站5座，形成了集注汽、计量、集输、原油脱水、污水处理于一体的，较完善的稠油热采开发地面工程系统。一、概述一、概述井口计量站接转站加热炉泵分离器缓冲罐气去气站油水气污水处理天然气油水外输油泵油气处理去油站油水气去气站计量装置加热炉二次沉降罐一次沉降罐稳定塔轻烃电脱水器加热炉净化油罐一次除油罐混凝沉降罐缓冲罐过滤器回收水罐污油罐反洗水罐去污水站净化水外输分离器去油站反洗水泵回收水泵污油泵提升泵稠油热采典型地面系统流程注汽系统生水罐水源井清水软化罐干度80%蒸汽注汽锅炉汇报内容概况一ClicktoaddTitle地面工程设计技术研究与应用二下一步设计优化建议三二、地面工程设计及技术研究与应用油气集输及处理技术地面工程技术地面注汽系统设计稠油污水资源化处理技术1984年9月，胜利油田第一座注汽站——单家寺一号注汽站正式投产运行。1、地面注汽系统设计采油厂现河胜利孤岛孤东河口纯梁滨南桩西其他合计注汽站数量/座活动式61396214656固定式22442161132注汽锅炉数量/台1232214823118101截至到2010年底，共建设固定注汽站32座，活动注汽站56座。分布于滨南、现河、孤东、孤岛等9个采油厂，总制汽能力600.1×104t/a，年注汽量为577×104t。稠油热采注汽站及注汽锅炉统计（1）稠油热采注汽系统发展（2）稠油热采注汽站建设方式1、地面注汽系统设计活动式固定式（室内安装）1984~19921992~20002000~固定式(半室内)站内注汽锅炉、水处理、低压锅炉、油泵等设备采用撬装式安装，且均安装于室内，厂房采用砖混或框架式结构结合胜利油田的气候条件，把高压注汽锅炉对流段及大部分辐射段露天布置，锅炉燃烧器及水处理部分安装于锅炉房内针对部分稠油区块注汽时间短、间隔时间长的特点，站内注汽锅炉、水处理等主要设备均采用拖车式，厂房为活动板房目前，胜利油田已形成较为完善的固定式与活动式相结合的注汽站建站模式。（3）稠油热采注汽锅炉主要包括三个压力系列，可以满足油田各种稠油热采油藏开发需求。压力系列稠油热采注汽的关键设备，主要形成了压力、燃料、干度三类基本锅炉系列。1、地面注汽系统设计17.2MPa普通注汽锅炉21MPa亚临界注汽锅炉26MPa超临界注汽锅炉（3）稠油热采注汽锅炉燃料系列1、地面注汽系统设计胜利油田东部胜利油田西部燃油/气注汽锅炉燃煤注汽锅炉根据总公司要求，部分固定注汽站改烧重油，以替代宝贵的原油资源设计院按照“原油改重油”要求，对燃油锅炉做以下优化设计及优化研究，并在滨南、河口热采注汽系统得以工程应用。对燃油系统进行相应的改造，尤其是燃油的加热系统。开展提高燃烧效率的试验：燃油添加剂、富氧及空气预热对重油燃烧的影响。着手研究适应重油的燃烧器及注汽锅炉炉膛结构。燃料系列（3）稠油热采注汽锅炉1、地面注汽系统设计粘度大重质成分高灰分高（3）稠油热采注汽锅炉燃料系列1、地面注汽系统设计胜利油田东部胜利油田西部燃油/气注汽锅炉燃煤注汽锅炉为节约宝贵的原油资源，近年发展起来的新型设备。新疆排601、辽河油田锅筒形燃煤粉电站形式锅炉链条炉排燃煤锅炉河南南阳油田采用常用燃油注汽锅炉的强制循环直流模式；蒸汽干度控制在80%，锅炉给水采用除硬脱氧处理；燃烧系统采用链条炉排形式，运行相对简单。煤斗炉膛分层给煤装置出口管线给水管线燃烧装置（炉排）空气预热器水换热器链条炉排燃煤锅炉（3）稠油热采注汽锅炉1、地面注汽系统设计燃料系列油田常用注汽锅炉额定出口蒸汽干度为80%，保留20%的高温水溶解软化水带来的盐分，不能满足蒸汽驱要求注汽站出口干度在90%以上的要求。干度系列（3）稠油热采注汽锅炉1、地面注汽系统设计软化除氧水蒸汽吞吐井20℃给水干度80％蒸汽对流段软化除氧装置水水换热器水罐来生水柱塞泵120℃辐射段常用注汽锅炉180℃2008年以前，为产生高干度蒸汽，对注汽锅炉做以下优化设计：干度系列（3）稠油热采注汽锅炉1、地面注汽系统设计软化除氧水汽驱井20℃给水干度80％蒸汽对流段软化除氧装置水水换热器水罐来生水柱塞泵120℃辐射段180℃汽水分离器干度90％蒸汽分离湿蒸汽中的高温水，但造成比较大的热量及水资源的损失高温水外排干度系列2008年以后，油田开发了过热锅炉及高干度注汽锅炉。（3）稠油热采注汽锅炉1、地面注汽系统设计软化除氧水汽驱井20℃给水干度80％蒸汽对流段软化除氧装置水水换热器水罐来生水柱塞泵120℃辐射段180℃汽水分离器干度95％蒸汽过热锅炉过热段喷水减温器干度99％蒸汽376℃过热蒸汽高温水特点：过热蒸汽与分离出的高温水重新混合，不产生热量与水资源浪费在较高压力下，有结盐、运行不稳定等风险干度系列（3）稠油热采注汽锅炉1、地面注汽系统设计软化除氧水井口20℃给水对流段反渗透+除氧+软化装置水水换热器水罐来生水柱塞泵120℃辐射段180℃干度95％蒸汽高干度锅炉特点：采用普通注汽锅炉形式，不设分离器及过热段。在高压下可稳定运行。但对进入锅炉的水质要求较高，进入锅炉的水需反渗透脱盐，自用水量较大。脱盐除氧水干度80％蒸汽（4）下步技术攻关方向1、地面注汽系统设计研究适应重油燃烧的注汽锅炉燃烧器及锅炉结构，提高锅炉效率，减少灰尘排放。试验研究注汽锅炉烟气余热利用及注汽站污水利用技术，降低注汽站能耗。AB二、地面工程设计及技术研究与应用油气集输及处理技术地面工程技术地面注汽系统设计稠油污水资源化处理技术集输技术计量技术脱水技术2、油气集输与处理技术井口加热单管集输技术井口掺液双管集输技术稠油集输技术井口掺蒸汽串接集输技术（1）稠油集输技术井口掺液双管集输技术2、油气集输与处理技术（1）稠油集输技术类别典型流程工艺特点集输流程：井口→掺水（稀油）计量站→接转站或联合站掺稀油（掺热污水）流程：联合站或接转站→掺水（稀油）计量站→井口双管掺稀油流程双管掺热污水流程掺稀油降粘效果好、稳定、利于原油脱水。适用于具有稀油资源的稠油油田，如单家寺、乐安油田稠油开采早期充分利用油田污水资源，管理方便，适用范围广。目前胜利油田稠油油田基本采用这种流程工艺特点：单井产出液在采油井场先加热升温后再单管输至计量站；井口加热方式有电加热或水套炉加热；适用于附近有气源或电力充足、气油比高的稠油油田。井口加热单管集输技术2、油气集输与处理技术（1）稠油集输技术典型流程：（塔河油田）接转站或联合站计量站加热炉稠油井口联合站平台平台平台井口掺蒸汽串接集输技术2、油气集输与处理技术（1）稠油集输技术工艺特点：利用稠油热采减压后蒸汽，给井口采出液加热升温，升温后的采出液在井口计量，串接输送至接转站或联合站，适用于制汽成本较低的稠油热采油田。典型流程：（春风油田排601）（2）稠油计量技术2、油气集输与处理技术液位计计量容积式计量稠油计量技术称重式计量旋流分离多相计量技术特点：①简单直观，以手动为主，劳动强度大；②对产量波动不大的油井，准确性较高；③对低产井、间歇出液井及产量波动较大的井，计量准确性低。目前胜利油田应用最广泛的计量工艺。液位计计量需配套量油分离器，对于稠油需配套抽油泵。2、油气集输与处理技术（2）稠油计量技术液位计计量应用情况：该装置在河口、滨南、石油开发中心应用多套，目前运行状况较好。技术特点：①直接测得液相质量流量；可自动选井；数据实时上传。②受粘度及气液流速不均匀影响，计量精度降低；③传感器不便于定期检定和维修；维护工作量大。2、油气集输与处理技术（2）稠油计量技术称重式计量技术特点：①动力来自液体压力，无任何外部动力源。数据实时上传。②稠油热采初期油井温度高，气量大时计量误差大；应用情况：该装置在河口陈庄油田、排601应用27套。2、油气集输与处理技术（2）稠油计量技术容积式计量技术特点：①分离效率高，装置占地小；②自动选井，自动计量及修正，数据实时上传。③油水密度差较小时，计量精度下降，投资较高。2、油气集输与处理技术（2）稠油计量技术旋流分离多相计量应用情况：该装置在滨南应用66套。（3）稠油脱水技术2、油气集输与处理技术掺稀油大罐多级热化学沉降掺蒸汽大罐热化学沉降稠油脱水工艺掺稀油大罐热化学+电化学提升泵进站阀组三相分离器二次沉降罐一次沉降罐加热炉加热炉净化油罐外输污水去污水站三次沉降罐掺稀油掺稀油大罐多级热化学沉降脱水工艺技术特点：应用较普遍，管理方便；停留时间长，油罐热损失较高。2、油气集输与处理技术（3）稠油脱水技术单家寺稠油首站初期提升泵进站阀组三相分离器缓冲罐一次沉降罐加热炉加热炉电脱水器净化油罐外输污水去污水站污水掺稀油大罐热化学+电化学脱水工艺掺稀油技术特点：油罐数量少，占地省；电脱水器管理要求较高。2、油气集输与处理技术（3）稠油脱水技术春风联合站提升泵进站阀组二次沉降罐一次沉降罐低含水油罐外运污水去污水站高温污水掺蒸汽大罐热化学沉降脱水流程混掺装置技术特点：附近有可利用蒸汽热源、制汽成本低的稠油油田。2、油气集输与处理技术（3）稠油脱水技术浮动出油浮动出油掺蒸汽目前掺稀油降粘集输脱水是特超稠油处理较经济合理的工艺，针对稀油资源不足的现状，开展下列技术攻关：（1）特超稠油矿场（联合站等）低温裂解技术工艺研究；（2）轻质油回收循环利用工艺技术研究。特超稠油掺稀油配套技术研究A2、油气集输与处理技术（4）下步攻关方向目前胜利油田以掺稀油热化学、电化学脱水工艺为主，辽河油田和克拉玛依油田以热化学沉降脱水工艺为主，两种方法都存在其合理性和局限性，应加大特超稠油高效脱水技术研究，如开展超声波、低温破乳剂矿场试验研究。特超稠油高效脱水工艺研究B（4）下步攻关方向2、油气集输与处理技术胜利油田稠油热采开发，日产污水7.33×104m3/d，约占采出水产生总量的10%。由于稠油热采采用蒸汽驱油，蒸汽水源取自清水，同时，胜利油田稠油油藏具有边底水活跃的特点，因此，稠油污水没有有效回注，全部采用回灌和外排途径处置。3、稠油污水资源化处理技术单位：m3/d稠油热采污水的产生单位滨南现河孤岛孤东河口纯粱胜采桩西其他合计稠油热采产水量13521863623685994069482821093151627257.33×104注汽用清水量64661233358915631753357493411641.57×104稠油热采污水、注汽用清水统计稠油热采污水的出路回灌是稠油污水主要处置方式，占到稠油污水产生总量的68.7%。3、稠油污水资源化处理技术单位滨南现河孤岛孤东河口纯粱胜采桩西其他合计稠油热采产水量13521863623685994069482821093151627257.33×104回灌点（个）440025024241回灌量520584412368506948010931515934.70×104稠油热采污水回灌统计单位：m3/d污水回灌井选井难度大；污水回灌井井况差；回灌污水串层，影响正常开发。长期回灌导致以下问题：稠油热采污水的出路稠油污水外排量占到稠油污水产生总量的31.3%，根据减排政策要求，油田污