趙啟彬，楊 子，馮衛(wèi)華，張興華，施 洋，高科超，錢大偉，盧中原

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司 勘探部，北京100010；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津300452；3.中海石油（中國(guó)）有限公司 天津分公司，天津300452）

蒸汽發(fā)生器在海洋探井測(cè)試中應(yīng)用

趙啟彬1，楊 子2，馮衛(wèi)華3，張興華2，施 洋2，高科超2，錢大偉2，盧中原2

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司 勘探部，北京100010；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津300452；3.中海石油（中國(guó)）有限公司 天津分公司，天津300452）

介紹了蒸汽發(fā)生器的工作原理，分析了其在海上油田稠油探井測(cè)試工藝中的應(yīng)用情況。作業(yè)實(shí)踐表明，該設(shè)備能滿足多元熱流體吞吐作業(yè)的要求，并大幅降低設(shè)備投入費(fèi)用和運(yùn)行成本。通過(guò)實(shí)施多元熱流體吞吐熱采測(cè)試作業(yè)，可充分釋放海上稠油油藏產(chǎn)能。

蒸汽發(fā)生器；海上開(kāi)采設(shè)備；應(yīng)用

隨著渤海油田勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快，區(qū)域勘探開(kāi)發(fā)程度日益提高，難度不斷加大，而稠油作為渤海原油儲(chǔ)量中重要組成部分，其勘探開(kāi)發(fā)問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫。多元熱流體吞吐熱采技術(shù)作為稠油開(kāi)采的方法之一，由于效果顯著，其越來(lái)越被重視。在海上油田稠油探井測(cè)試作業(yè)中，由于稠油具有黏度高、密度大、在地層中流動(dòng)阻力大［1］等特點(diǎn)，決定了稠油油藏在測(cè)試求產(chǎn)過(guò)程中表現(xiàn)為地飽壓力低、通常不能自溢、出砂壓差低、稠油到井口溫降后難以流動(dòng)、脫氣時(shí)間長(zhǎng)，最終難以獲得商業(yè)性產(chǎn)能，而多元熱流體吞吐技術(shù)作為稠油熱采的核心技術(shù)，其所使用的蒸汽發(fā)生器便是起到了重要作用。該裝置利用其產(chǎn)生的高溫高壓二氧化碳、氮?dú)?、水蒸氣攜帶大量燃燒熱量形成復(fù)合熱載體，通過(guò)多元熱流體吞吐技術(shù)的實(shí)施，成功地達(dá)到了稠油探井測(cè)試的目的，有效地解放了稠油油藏的產(chǎn)能，為儲(chǔ)量申報(bào)和ODP的編制夯實(shí)了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。

1 流程簡(jiǎn)介

蒸汽發(fā)生器主要由氣體發(fā)生器、高壓空氣、油、水供給系統(tǒng)、全自動(dòng)電腦監(jiān)控系統(tǒng)及機(jī)箱等組成。其主體設(shè)備為蒸汽發(fā)生器，主要由燃燒室和混合室構(gòu)成，它充分利用了火箭動(dòng)力發(fā)生器的燃燒噴射機(jī)理，在高壓燃燒室中以工業(yè)柴油（原油或天然氣）為燃燒劑、高壓空氣為氧化劑，在高壓條件下點(diǎn)火燃燒，形成高溫氣體，再噴入混合室與噴入的高壓水摻混，通過(guò)熱交換產(chǎn)生水蒸氣、氮?dú)夂投趸嫉幕旌蠚?，在高溫、高壓下高速注入油層?］，以增加油層內(nèi)壓力和熱能，降低原油黏度，提高驅(qū)油效率，進(jìn)而增加油田采收率。多元熱流體在蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形成及注入流程如圖1～3所示。

圖1 蒸汽發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖2 多元熱流體形成及注入流程示意

圖3 拖三型蒸汽發(fā)生器及流程示意

該蒸汽發(fā)生器向油層注入高溫、高壓混合氣，可對(duì)石油熱采產(chǎn)生熱力、壓力和其他物理化學(xué)作用。由該蒸汽發(fā)生器向油層輸入高溫、高壓的混氣體作為驅(qū)油介質(zhì)，注入體積非常大、波及范圍廣，且具有彈性、驅(qū)替作用強(qiáng)、可較快提高地層壓力，同時(shí)輸入氣體溫度高，特別是含有相當(dāng)比例的不凝氣體N2和CO2，可有效降低原油黏度，增加原油流動(dòng)性能，降低殘余油飽和度，并提高蒸汽波及系數(shù)，補(bǔ)充地層能量等［3-4］。

該設(shè)備在具體應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)不同油藏的變化情況，在注入氣體中分別加入耐高溫起泡劑、瀝青膠質(zhì)溶劑及其他化學(xué)制劑等，以增進(jìn)采油效果。多元熱流體吞吐技術(shù)與常規(guī)蒸汽吞吐熱采技術(shù)比較，更有增產(chǎn)效果。注入油層中的大量熱能能大幅度降低原油黏度，而且CO2及溶劑溶解于原油也提高了其流動(dòng)性。產(chǎn)生的泡沫流能夠控制氣體竄流、擴(kuò)大加熱帶體積，N2等非凝結(jié)氣體不僅擴(kuò)大掃油體積，而且在注熱流體后，開(kāi)井回采時(shí)，助排、解堵，提高回采水率，這種綜合增產(chǎn)效果在很大程度上優(yōu)于常規(guī)注蒸汽技術(shù)。

圖4列舉出了目前海上油田稠油探井熱采測(cè)試常用的3種蒸汽發(fā)生器。

圖4 海上油田常用的蒸汽發(fā)生器

2 設(shè)備特點(diǎn)及增油機(jī)理

蒸汽發(fā)生器工作過(guò)程中，其壓力（最高為亞臨界壓力）、溫度、流量等多種參數(shù)可調(diào)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)控制方式自由切換，現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程自動(dòng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控，工作穩(wěn)定、性能可靠，完全可以滿足不同油藏注入工藝的各種需要。

水蒸汽、氮?dú)狻⒍趸?、化學(xué)制劑等的綜合增產(chǎn)作用，已被多種組合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所證實(shí)。表1列舉了多元熱流體主要成分及其作用。

表1 多元熱流體主要成分作用解析

3 多元熱流體吞吐技術(shù)特點(diǎn)

1） 提高油藏采收率。據(jù)研究資料分析、物模研究、數(shù)模計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得到的研究結(jié)果，該技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)已陸續(xù)進(jìn)入高含水、高產(chǎn)出的大慶、勝利、新疆、遼河等各大油田油藏具有較為普遍的實(shí)用性，可在現(xiàn)有油藏基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高采收率，提高原油產(chǎn)量數(shù)億噸。

2） 注入體積大。地層壓力可快速提高到一個(gè)新的水平。蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的混合氣中含有大量的氮?dú)夂投趸?，由于氣體體積非常大，且具有可壓縮性，可向地層提供較大的勢(shì)能，迅速使地層壓力提高到所需要的水平。

3） 高效節(jié)能，降低成本。同體積蒸汽發(fā)生器的成本低于高壓鍋爐成本，更換燃料后，其使用成本將更低，可以滿足現(xiàn)有稠油及稀油油藏的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)要求。此外，蒸汽發(fā)生器為集裝箱式或集成式裝備，可隨時(shí)靈活地轉(zhuǎn)移和安裝，工藝簡(jiǎn)單，配套方便，因此，可以彌補(bǔ)蒸汽鍋爐的某些不足，進(jìn)而進(jìn)一步節(jié)約供氣成本。

4） 無(wú)環(huán)境污染。無(wú)論注水還是注高壓蒸汽都要消耗大量的水資源，進(jìn)而增加水處理費(fèi)用；同時(shí)高壓鍋爐在使用過(guò)程中還會(huì)向大氣中排出大量的二氧化碳等氣體，惡化周圍環(huán)境。使用蒸汽發(fā)生器則不同，蒸汽發(fā)生器將全部燃燒物質(zhì)直接注入地下，用水少，效率高，不但可以節(jié)約大量水資源，而且無(wú)任何遺留物，可以節(jié)約大量環(huán)保費(fèi)用。

5） 提高能源利用效率，可實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。蒸汽發(fā)生器工作過(guò)程中，由于將燃燒產(chǎn)物中通常含有約10%的剩余能量直接注入地下，提高了能源利用率，因而進(jìn)一步節(jié)約了能源。

4 應(yīng)用分析

渤海油田XX區(qū)塊是2條近于東西走向的U型斷層所控制的斷塊構(gòu)造，儲(chǔ)層理想、油層集中、儲(chǔ)量大，測(cè)試層段經(jīng)過(guò)常規(guī)測(cè)試無(wú)產(chǎn)能，產(chǎn)能無(wú)法得到動(dòng)用。2013年在該構(gòu)造鉆探A井準(zhǔn)備進(jìn)行多元熱流體吞吐熱采測(cè)試，后對(duì)A井進(jìn)行了數(shù)值模擬。從模擬結(jié)果看，隨著多元熱流體注入量的增加，累計(jì)產(chǎn)量隨著增加。在注入量超過(guò)2 000 m3后，累計(jì)產(chǎn)油增加幅度變小，建議注入量選2 000 m3。模擬數(shù)據(jù)如圖5～8，表2～3。

圖5 注入溫度對(duì)累產(chǎn)油量的影響曲線

圖6 注入溫度對(duì)日產(chǎn)油的影響曲線

表2 多元熱流體不同注入量的生產(chǎn)效果預(yù)測(cè)

表3 數(shù)模優(yōu)化結(jié)果

圖7 多元熱流體不同注入量下的日產(chǎn)油

圖8 多元熱流體不同注入量下的累產(chǎn)油

2013-06-27 開(kāi)始注熱作業(yè)，XX區(qū)塊注熱結(jié)束，注入溫度240℃，注入水量2 000 t，達(dá)到設(shè)計(jì)方案要求。燜井48 h后，開(kāi)始放噴。生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表4～5。

表4 實(shí)際施工參數(shù)

表5 2013-06燜井放噴后測(cè)試數(shù)據(jù)

通過(guò)蒸汽發(fā)生器在海上油田稠油探井測(cè)試工藝中實(shí)際應(yīng)用和測(cè)試放噴數(shù)據(jù)分析得出：達(dá)到了測(cè)試求取地層產(chǎn)能、獲得地層物性資料的目的，為后期ODP編制開(kāi)發(fā)提供了詳實(shí)有效的地層資料。

5 結(jié)論

1） 蒸汽發(fā)生器為節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品，可顯著提高稠油的采收率，并節(jié)約設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。它具有的諸多作業(yè)優(yōu)勢(shì)，可滿足海上油田稠油探井熱采測(cè)試作業(yè)要求。

2） 多元熱流體吞吐技術(shù)適合海上油田稠油探井測(cè)試作業(yè)，為諸多在常規(guī)測(cè)試作業(yè)中得不到工業(yè)油流的稠油油藏找到了更好的評(píng)價(jià)方法，能充分釋放海上稠油油藏的產(chǎn)能。

［1］ 李鵬飛.稠油開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及展望［J］.油氣田地面工程，2009，28（2）：9-10.

［2］ 孫玉豹，孫永濤，林濤.渤海油田多元熱流體吞吐自噴期生產(chǎn)控制［J］.石油化工應(yīng)用，2012，31（5）：10-12.

［3］ 付美龍，張鼎業(yè).CO2在遼河油田杜84塊超稠油中的溶解性研究［J］.鉆采工藝，2006，29（2）：l04-107.

［4］ 李睿姍，何建華，唐銀明，等.稠油油藏氮?dú)廨o助蒸汽增產(chǎn)機(jī)理試驗(yàn)研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2006；28（1）：72-75.

［5］ 王雪飛，楊岐年，趙啟彬.多元熱流體吞吐技術(shù)在海洋稠油探井測(cè)試中的應(yīng)用［J］.油氣井測(cè)試，2011，20（3）：35-36.

Application and Research of Steam Gas Generator in Offshore Oil Exploration Well Testing

ZHAO Qi-bin1，YANG Zi2，F(xiàn)ENG Wei-hua3，ZHANG Xing-hua2，SHI Yang2，
GAO Ke-chao2，QIAN Da-wei2，L U Zhong-yuan2（1.Explor ation Depart ment，CNOOC （China）Ltd.，Beijing 100010，China；2.CNOOC Ener Tech-Drilling&Production Co.，Tianjin 300452，China；3.Tianjin Br anch，CNOOC（China）Lt d.，Tianjin 300452，China）

The wor king mechanis m of steam gas generator is intr oduced and its application condition in offshore heavy oil exploration well testing technology is analyzed.Wor king practice shows t hat t he device can meet the needs f or carr ying out multiple t her mal fl uid t hr oughput operations.It not only drastically decrease input and running cost，but also f ully liberate productivity of offshore heavy oil reser voir by t he i mplement of multiple t her mal fl uid t hroughput t her mal recover y test operation.

steam generator；offshore pr oduction equip ment；application

TE952

B

1001-3482（2014）06-0069-05

2013-12-18

趙啟彬（1980-），男，山東煙臺(tái)人，2004年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事測(cè)試作業(yè)管理、測(cè)試工藝研究，E-mail：zhaoqb＠cnooc.co m.cn。