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一帶一路一技術 ———我國獨創多元熱采技術裝備落地哈薩克斯坦 2019-04-23 16:40:53

摘要:稠油開發的關鍵是降低稠油粘度,降粘的方法有在稠油中摻入稀油,或提高稠油溫度,提高稠油井的產能,達到稠油油藏開發的產量指標。

    能源新聞網訊 隨著全球能源消費的不斷增長,常規油氣資源開發難度不斷增大,非常規油氣資源將成為未來油氣資源的重要替代油品。根據中石油編著的《全球油氣勘探開發形勢及油公司動態(2018年)》,截至2017年,采用非常規油氣技術開采的剩余可采儲量為940億噸油當量,占全球剩余可采儲量的24%,其中90%的非常規油氣技術可采資源集中在美洲地區,而美洲地區又多為重油、稠油。
        稠油開發的關鍵是降低稠油粘度,降粘的方法有在稠油中摻入稀油,或提高稠油溫度,提高稠油井的產能,達到稠油油藏開發的產量指標。在實際稠油油藏開發中,優先選用提高溫度的熱采工藝,主要有以下傳統方式:蒸汽吞吐技術、蒸汽驅技術。但是,這些技術普遍存在著多輪次吞吐后操作成本增加、油汽比逐漸降低、油井含水率大幅度上升、大量的碳排放等缺點。
        顛覆傳統的多元熱流體采油技術
        為了克服傳統稠油增采技術的缺點,從2014年11月份至今,中石油CNODC中油銳思技術開發有限責任公司聯合北京亦通石油科技有限公司共同研發,經過多次論證,并在工程項目中多次驗證,最終成功研發出了多元熱流體采油技術。
        中石油CNODC海外板塊工程建設部與中國寰球工程公司針對我國首套多元熱流體出口設備的設計進行了HAZOP分析。經過HAZOP分析,多元熱流體設備設計從危險性與可操作性滿足國際油田現場使用的要求。
        該技術的面世顛覆了傳統的技術手段,克服傳統技術的缺點,是油氣領域一個重大的技術突破。
        多元熱流體采油技術共申請了9個國家發明專利,獲得6個發明專利,4個國際PCT專利保護(委內瑞拉,中亞地區專利保護),其版權歸中油銳思和亦通石油共同所有。
        那么何為多元熱流體采油技術呢?顧名思義,它實質上是一種利用氣體(N2、CO2、水蒸氣)與蒸汽的協同效應,通過加熱和氣體溶解降粘、氣體增壓、氣體擴大加熱范圍和減小熱損失、氣體輔助原油重力驅等機理來開采原油,在地下形成泡沫油,增加原油膨脹系數,提高原油流動性,并且在注入過程中實現了零碳排放。
        多元熱流體技術原理及增產作用
        多元熱流體技術的核心是多元熱流體發生器,它是在高壓密閉環境中使燃料和空氣充分燃燒,并使水氣化為水蒸汽,最終形成主要成分為氮氣、二氧化碳和水蒸汽的多元熱流體,將其直接注入井下,并實現注入過程零碳排放。
        多元熱流體技術裝備為撬裝化設備,相當于一套蒸汽鍋爐、一套制氮機和一套二氧化碳收集裝置的綜合設備。其發生器工作原理如下:

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        正如上圖所示,多元熱流體采油技術實質上是一種利用氣體(N2、CO2、水蒸氣)與蒸汽的協同效應,通過加熱和氣體溶解降粘、氣體增壓、氣體擴大加熱范圍和減小熱損失、氣體輔助原油重力驅等機理來開采原油,在地下形成泡沫油,增加原油膨脹系數,提高原油流動性。具體而言,它的增產機理如下:
        (1)加熱降粘作用
        多元熱流體加熱降粘作用,采油指數和粘度比均隨著溫度增大而線性增大,二者之間具有很好的相關性。通過加熱降粘可以使稠油流動性呈線性增大,產量也線性增大。
        (2)溶解降粘作用
        由于多元熱流體中含有大量的N2和CO2,氣體在較高壓力下溶解于原油可以降低原油粘度、提高原油膨脹系數。與原油相互作用形成泡沫油增加原油流動性。
        (3)增壓作用
        在給定多元熱流體注入方案下,多元流體具有明顯的增壓作用,增壓貢獻大小順序為:N2>蒸汽>CO2。在形成不同高壓氣腔時,氣腔內平均壓力可達0.2~2.0MPa,增壓效果明顯。
        (4)擴大波及體積作用
        注多元熱流體后形成加熱腔大小是注蒸汽形成加熱腔的4倍以上。注入多元熱流體后氣體擴散形成高壓區體積要明顯大于注蒸汽的高壓區,是其3倍以上,增壓效果非常明顯。
        (5)減少油層熱量損失
        多元熱流體中的N2和CO2懸浮在油層上方,保持油層溫度,減少溫度散失,為油層持續提供熱量,降低油藏粘度。
        多元熱流體技術優勢及落地哈薩克斯坦
        與傳統的增采技術相比,多元熱流體技術具有巨大的技術優勢,其具體表現在:
        (1)采收率高:兼具二氧化碳驅油、氮氣驅油和熱力采油的優點,與普通熱力采油技術相比,可大幅提高產量;
        (2)熱效率高:將燃料和空氣直接燃燒并將軟水直接汽化產生蒸汽,高溫高壓的二氧化碳、氮氣和水蒸汽直接注入油層,熱效率高達97.5%以上;
        (3)汽-油比低:產生的復合熱載體當量與原油產量的比值低,目前部分應用業績達到0.23:1,遠低于蒸汽熱采的2~5:1;
        (4)低碳排放:將所有燃燒產物均注入地層、油層,實現了注入過程零碳排放,變廢為寶的目的;
        (5)工藝簡單:與傳統蒸汽吞吐、蒸汽驅、SAGD和火燒等熱采工藝相比,該技術工藝簡單,設備安裝高效便捷;
        (6)見油快:多元熱流體試驗井注汽時間、燜井時間、排水時間均低于蒸汽吞吐井,其排水時間僅為蒸汽吞吐井的1/5,有效提高了生產效率;
        (7)水源要求:多元熱流體技術對于來水的指標要求較寬,可以使用油田污水,從而降低稠油熱采成本。
        正是基于多元熱流體技術優勢明顯,因而,近年來該技術已開始不斷的“走出國門”,尤其在一帶一路的油氣項目上更是率先應用。
        2018年3月,在中石油CNODC領導的關心與支持下,首套獨創多元熱采裝備正式落地于哈薩克斯坦油田,在中石油所屬的油田開展多元熱流體發生器現場試驗工作。
        經過1年的現場試驗,共試驗18井次,開井17口,措施前生產特征為高含水,措施后含水下降明顯。與措施前相比,平均單井日增油4.8噸,多元熱采階段性油氣比達到1.2,使用多元熱采新技術后高含水井含水平均下降20~30%。多元熱采新技術比傳統蒸汽吞吐技術具有更高的經濟環保效益。
        具體而言,實施多元熱流體技術之后,各項數據分別對比如下:
        油氣比:試驗井的總體加權平均油汽比大于1.13(至各井周期生產結束時油汽比要大于1.13,預計在1.2~1.3)。而在試驗前,其平均油汽比僅為0.48。
        年增油能力:采用多元熱流體技術的油井,其平均日產油為6.1噸,而傳統的蒸汽吞吐平均日產油僅為4.2噸。且多元熱流體發生器的年產油能力(年收入能力)是蒸汽鍋爐的1.47倍。
        操作成本:按照2018年度實際發生費用計算,多元熱流體實際操作費用合計92.9萬美元;蒸汽吞吐實際操作費合計45.2萬美元。
        經濟效益對比:參照2018年度實際操作費用對比,多元熱流體發生器操作成本高于蒸汽吞吐,但是多元熱流體累計年增油8591噸,凈利潤比蒸汽吞吐高出101.8萬美元。
        前景廣闊的多元熱流體技術
        隨著一帶一路哈薩克斯坦多元熱采技術與裝備的成功應用,為世界稠油開發打開了一條嶄新的高效環保之路。同時針對委內瑞拉稠油帶,亦通石油與中油銳思共同研制適用于委內瑞拉稠油帶的大型多元熱流體技術裝備,為委內瑞拉稠油帶的開發提供了一種新的高效工藝,將會給委內瑞拉帶來巨大的經濟效益與社會效益。
        中國石油勘探開發研究院原總工程師、教授級高工劉文章教授對此技術裝備寄予于高度評價,他認為多元熱流體采油技術已經達到稠油熱采的工業化應用的條件,多元熱流體技術裝備具有采收率高,熱效率高,注入過程實現零碳排放,對不同油藏增加采收率幅度在5%~20%之間。
        石油專家對多元熱流體發生器與之配套的多元熱流體提高采收率技術在國內外主要油田的適應性進行篩選評價認為:預計可篩選出約450億噸儲量適合多元熱流體發生器配套提高采收率技術,以提高采收率5%計,增產原油22.5億噸,增加產值9450億美元(按照60美元/桶)。多元熱采新技術的應用將會產生巨大的社會效益和經濟效益。
        我們的宗旨是讓石油開采更加高效、更加環保,讓碳排放更少,讓藍天更藍!(來源:中國能源網)

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