让流不动的油田动起来，经济又环保

寻找替代能源 调整燃料结构

 

2008年，代表超稠油开采技术的SAGD先导试验，在风城油田重32井区拉开帷幕。

 

想让这块“流不动的油田”动起来，除了SAGD技术，还要利用SAGD技术把高干度的蒸汽注入地下，加热油层，才能以较低的成本采出超稠油。SAGD技术要让这种技术发挥应有的威力，还有生产高干度蒸汽的技术与设备与之配套。

 

要产生这种蒸汽，就需要合乎要求的锅炉来加热水。经过新疆油田科研人员的持续攻关研究，成功研发出了能生产合格蒸汽的注汽锅炉。

 

新疆地区水资源匮乏，稠油开采时采出的液体中所含采出水量与消耗水量相当。因此，采出水成为一种特殊的水资源。如果采出水能被循环利用，会大幅度降低 成本，而且可以很好地保护环境。

 

由此可见，回收利用稠油开采中产生的余热及采出水资源，实现水热资源利用，降低稠油生产能耗成本，是稠油生产中须解决的一个重要问题。

 

长期以来，风城油田注汽锅炉的燃料是天然气，燃料成本约占操作成本的60%左右。随着风城油田开始大开发，锅炉需要消耗更多的天然气。新疆油田公司决策层下定决心，要把天然气自耗降下来。于是，他们把目光投向了稠油热采注汽锅炉的燃料结构调整上。

 

新疆油田动起了用煤替代天然气的心思。油田周边地区煤炭探明储量为60亿吨以上，风城油田距离煤矿更近。经过调研，“煤代气”不会产生环保问题，2009年前后，新疆油田做出了调整油田稠油热采燃料结构的举措。至此，当了油田开发中几十年燃料主角的天然气，被煤炭取代。

 

02

 

克服多项困难 成功研制锅炉

 

研发适用于风城超稠油SAGD开发的燃煤注汽锅炉，需要解决三大难题——烧煤技术的环保问题、回用高矿化度采出水问题和高干度蒸汽品质问题。经过调研，新疆油田勘察设计研究院研究员吴伟栋和同事们渐渐明白——须研制出一种能烧高矿化度稠油采出净化水的大吨位燃煤注汽锅炉。循环流化床燃煤锅炉技术拥有低污染清洁燃烧技术、燃料适应性广、环保效果好等特点，但是在稠油开采领域应用还是一片空白。

 

随后，新疆油田安排当时的勘察设计研究院对主要锅炉厂和研究机构进行考察。该项目由新疆油田负责，新疆油田勘察设计研究院、清华和太原锅炉厂共同参与。与此同时，勘察设计研究院同步完成了该锅炉用于超稠油开发的可行性研究。

 

历时两年，合作三方成功制造了一台回用油田采出水的大型燃煤流化床锅炉。随后，勘察设计研究院完成了试验工程的可行性研究报告，2011年，石油集团将风城油田130吨循环流化床锅炉试验工程确立为石油集团重大试验项目，正式进入工程试验阶段。

 

试验阶段，就是对锅炉的一次集中大考验，要经历一个个难点的验证。2011年4月试验工程开工，同年年底项目主体完工。2012年2月正式注汽，此后项目组经历了许多曲折，特别是在配套系统中暴露出很多问题。出现问题就解决，没有经验就摸索，项目组硬着头皮也要啃下这块“硬骨头”。2012年6月14日，这台锅炉正式运行。经过净化的采出水混掺清水后成为矿化度2000毫克/升高含盐水被送入这台锅炉的炉膛。它每小时生产130吨蒸汽的能力可替代六七台普通燃气注汽锅炉，还具有燃料适应性广、热效率高、脱硫效果好、烟尘排放浓度低、节能节水等特点。

 

这意味着石油集团重大试验项目的成功，更造了生产出可回用稠油净化污水的循环流化床锅炉的历史。

 

03

 

找准脱水方向 工艺逐步成熟

 

循环流化床锅炉要想回用超稠油采出水，得从SAGD高温采出液中分离出水，这也是整个稠油开采过程中水热资源利用中的关键环节。如果没有这技术，那么后续水资源利用就无从谈起。

 

这项SAGD高温采出液脱水项目子课题，由当时新疆油田勘察设计研究的蒋旭等人负责。蒋旭和同事们正视这种采出液，从头开始分析研究，寻找脱水方法。

 

继续研究，终于搞清楚了风城油田SAGD采出液的特别之处，那就是具有乳液和胶体的双重特性。项目组的研究思路也因此慢慢清晰了起来。随后，项目组对SAGD采出液进行脱水影响因素的分析，提出了先破胶再破乳的技术思路。

 

破胶就是把SAGD采出液的复杂乳化状态变成常规采出液那种上面是油包水、下面是水包油的状态。经过不断努力，研制出符合先破胶后破乳并且抵制高温的药剂。

 

2011年年底，随着脱水工艺、密闭集输工艺的成功和装置设备的优化，整套SAGD采出液高温密闭脱水工艺已经成熟，具备开展工业化试验的条件。

 

2012年，新疆油田决定建设30万吨处理能力的风城油田SAGD采出液高温密闭脱水试验站，石油集团也将其确定为重大试验。

 

2012年12月10日，试验站生产出含水率在2%以下的合格油品，并超过设计指标。2013年上半年，项目组依托该试验站完成了阶段的工业化试验，形成了SAGD采出液高温密闭脱水工艺包。项目组在传统常规的水处理工艺上进一步攻关研究，形成了前端除硅，后端除盐，且工艺段更短，成本更低的水处理工艺。他们自主研发了离子调整旋流反应装置，新重核强化催化絮凝技术，成为新疆油田采出水处理工艺。该技术大幅提高水质净化稳定效率，降低系统腐蚀结垢趋势，同比**外项目，节约投资30%。此外，针对循环流化床锅炉定期排放经过高温蒸煮的浓盐水，项目组通过“降膜蒸发+强制循环结晶”工艺进行深度处理后再次回用锅炉，进而实现整个稠油开采流程基本上没有废水排放。

 

至此，整个风城油田SAGD超稠油开发地面工程中能达到水热资源利用效果的主要技术已经成熟，其余3个子课题也都先后完成，剩下的就是相关配套技术的整合和优化系统了。

 

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