謝武嬌(中國石油遼河油田曙光采油廠熱注作業(yè)二區(qū),遼寧 盤錦 124010)
我國原油產(chǎn)量中,有極大一部分屬于稠油產(chǎn)量,而且稠油產(chǎn)量所占比例正在逐年上漲。通過注蒸汽熱力技術(shù)開采稠油,注汽效果極易受到注汽參數(shù)以及其他參數(shù)的影響,例如,井底蒸汽干度、周期注汽量、注汽速率以及隔熱油管性能、油層巖石物性參數(shù)等。雖然注蒸汽井的管線保溫以及井筒隔熱技術(shù)經(jīng)過長期發(fā)展,已經(jīng)逐漸趨于完善,但在實(shí)際開發(fā)過程中,仍不可避免的存在熱損失大的問題,因此,對稠油注汽熱效率進(jìn)行分析與改善具有非常重要的意義。
本文主要通過計(jì)算注汽井井筒、地面集輸管線以及注汽鍋爐三個(gè)方面的熱效率,分析稠油井注蒸汽熱效率。注汽鍋爐熱效率×地面集輸管線熱效率×注汽井井筒熱效率=稠油井注蒸汽熱效率。對稠油井注蒸汽熱效率的熱損失構(gòu)成進(jìn)行全面分析,有利于為注汽系統(tǒng)熱效率的提升提供參考數(shù)據(jù)。
1.1 鍋爐熱效率計(jì)算
鍋爐熱效率計(jì)算公式如下:
其中,H′B可以表示為G(hB-h);η 表示注汽鍋爐的熱效率,單位為%;H′B表示注汽鍋爐的有效利用熱量,單位為kJ/h;G表示蒸汽流量,其具體值與給水流量一致,單位為kg/h;hB表示鍋爐的出口蒸汽比焓,主要影響因素為鍋爐出口蒸汽的干度以及溫度,單位為kJ/kg;h表示鍋爐給水比焓,主要影響因素為鍋爐給水的溫度以及壓力,單位為kJ/kg;B表示繞梁消耗量,單位為kg/h;Q表示燃料應(yīng)用基低位的發(fā)熱量,單位為kJ/kg;i表示燃料物理顯熱,單位為kJ/kg。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知,要想提高鍋爐熱效率,必須對其各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,并及時(shí)維修其運(yùn)行故障。
1.2 地面管線熱效率
地面管線內(nèi),水蒸氣流動所產(chǎn)生的熱效率計(jì)算公式如下:
η1=1-ηD
地面管線出現(xiàn)熱損失,主要原因是其保溫層厚度不一致,加之保溫材料存在嚴(yán)重的下沉以及滑移問題,導(dǎo)致管道出現(xiàn)底部過厚、頂部過薄的情況,進(jìn)而喪失保溫動能,造成較大的熱損失,影響其熱效率。
1.3 井筒熱效率
井筒內(nèi),水蒸氣流動過程中所產(chǎn)生的熱效率計(jì)算公式如下所示:
η2=1-ηJ
1.4 注汽系統(tǒng)熱效率
由于注汽鍋爐熱效率×地面集輸管線熱效率×注氣井井筒熱效率=稠油井注蒸汽熱效率。因此,參考上述三個(gè)公式,可得注汽系統(tǒng)熱效率計(jì)算公式如下:
其中,η3指代的是注汽系統(tǒng)熱效率,單位為%。
2.1 要對注汽鍋爐的實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行合理優(yōu)化??梢詤⒖颊胶鉄崃δP停诰C合考慮過了運(yùn)行規(guī)律以及工況參數(shù)的基礎(chǔ)上,制定具有較高可行性的工況控制方案。
2.2 參考鍋爐主要指標(biāo)的實(shí)際位置,對鍋爐工況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,及時(shí)發(fā)現(xiàn)工況異常問題。
2.3 及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù),并加大設(shè)備維護(hù)力度。相關(guān)人員要基于三個(gè)優(yōu)化原則的指導(dǎo),有效優(yōu)化鍋爐的燃燒參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)以及維修保養(yǎng)流程,這樣不僅有利于提高鍋爐的平均熱效率,還能有效縮減鍋爐運(yùn)行的蒸汽耗油量。
2.4 引進(jìn)配套設(shè)施,如復(fù)合相變換熱器等,降低鍋爐的排煙溫度,以此來提高其總熱效率,不僅如此,結(jié)合配套設(shè)施,還能有效延長鍋爐的使用壽命。例如,我國某注汽站鍋爐的排煙溫度原為230℃,在鍋爐尾部安裝了復(fù)合相變換熱器后,排煙溫度為150℃,不僅如此,其給水溫度也實(shí)現(xiàn)了大幅度上漲,工況一致的情況下,蒸汽耗油量也下降了近4kg,整體運(yùn)行熱效率提高了近5%。
2.5 結(jié)合鍋爐燃料油在燃燒過程中的故障,對綜合配套技術(shù)進(jìn)行集成優(yōu)化,對燃燒過程進(jìn)行合理化改善,降低鍋爐運(yùn)行過程中的積灰速度。
2.6 引進(jìn)在線燃油摻水超聲乳化設(shè)備,提高設(shè)備的自動化程度,實(shí)現(xiàn)富氧燃燒以及自動清灰,并豐富設(shè)備功能,例如,在線監(jiān)控燃燒工況、強(qiáng)化配風(fēng)溫度等,這樣有利于避免鍋爐燃燒過程中,出現(xiàn)燃燒不全面、積灰速度過快、排煙溫度過高以及熱損失量較大等問題,進(jìn)而提高鍋爐熱效率。除此之外,鍋爐經(jīng)過長期運(yùn)行,其管線保護(hù)層不可避免的會破損,因此,還要定期維護(hù)管線保溫層,以此降低鍋爐的熱損失量。并引進(jìn)全密閉性注汽隔熱工藝,提高井筒熱效率。
現(xiàn)階段,我國開發(fā)稠油油藏的主要技術(shù)手段為注蒸汽開采,該技術(shù)不僅有利于提高稠油開發(fā)效率,還能強(qiáng)化稠油開發(fā)質(zhì)量,具有非常顯著的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。因此,相關(guān)人員必須對其給予高度重視,不斷加大科研力度,提高我國稠油開發(fā)綜合效益。
[1]薛瑞新.國內(nèi)外稠油開采技術(shù)研發(fā)趨勢[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008(27).