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摘 要通过对采油厂现状调查、分析,提出利用套管气活动装置来取代电加热的思路,并将套管气加热活动装置进行现场试验及改进。
关键词回收;套管气;热力采油;节能减排
中图分类号TE357文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0051-01
随着采油厂的深入开采,老区块含水量增加,产油量下降,特别是轻、中质原油产量呈逐年下降趋势,采油厂逐渐转向对稠油的开采。为了降低稠油粘度、提高原油在井筒内的流动能力,一般采用电加热方式,但电加热耗电量大。而以燃用套管天然气的燃烧装置,能加热井液,然后将加热后的的井液注入油井,实现对井筒油流的加热,同时在井底加装预混装置,把注入的井液均匀地掺合到原油中,起到降低流油粘度、提高原油在井筒内的流动能力。这样以来:一是可以利用油井自产天然气,减少气体输运能耗;二是将原来的电加热改成自产伴生气加热,节约高质量电源,减少污染,降低采油成本;三是热载体来自于油井部分井液的加热循环,热媒易得,兼容性强。
1套管天然气热力采油工艺简介
采用正压非相变传热方式,利用导热油加热炉加热导热油,在热流体循环加热的基础上,将套管气的综合利用技术结合在一起,设计新型加热装置利用套管气作燃料,对部分产出井液进行加热、脱气分离,将部分高温脱气原油通过空心抽油杆进行回注。由于产出液在井筒举升过程中是不断有热损失的,越靠近地面,温度越低,这部分高温脱气原油在回流过程中通过抽油杆管壁传热,能对产出液进行温度补偿,从而提高产出液的温度,降低其粘度,防止井口结蜡。这样当系统达到热平衡时,实现井筒全过程清蜡降粘的目的成为可能。
2新型套管气活动加热装置洗井、热采的特点
1)该系统的主要作用。(1)洗井作用,该系统通过对有油井内的原油经过过滤、尤其分离然后回注入油井,利用高温原油对油井起到清洗作用,从而代替了现有的洗井车和其它热洗装置。(2)代替电加热方式,对油井原油进行回注加热,提高采油温度,起到升温减粘的目的,方便采油过程、减少能源损耗。(3)该系统也可进行对地面的原油进行加热,提高原油温度,减小原油年度,减少原油运输的动力损耗,提高经济效益。
2)该系统的主要优、特点。主要优点包括:(1)系统利用套管气进行加热,减少了伴生气的排空和放空燃烧,减少了对环境大气污染。同时系统避免了当前洗井过程中普遍存在的水资源浪费和污染,从而起到了很好的环保作用。(2)较高的经济效益:系统利用套管气,减少了油田的气力输送投资,有效的利用套管气减少了对电能的使用,经计算该套系统的投资为8万元,每年的维护费用为0.2万元左右,远小于电加热过程热力采油的维护使用费用。(3)有利于安全生产。利用燃气加热技术,燃用套管气,不仅避免了油田伴生气的排放,同时使用更加简单方便,可以实现无人值守,给油田生产营造了安全稳定的环境。
主要特点包括:(1)效率高。系统利用双层套管技术,分为内外层对原油和导热油进行加热,同时采用了烟气二次利用,有效降低了排烟温度,大大提高了炉子的热效率,炉子加热效率达到了95%左右。(2)系统简单,易于维护。由于整个工艺、装置都比较简单,因此,在对各个部件进行集成安装之后,整个系统趋于小型化,简单方便。(3)系统安全可靠。采用热媒加热技术,使得原油不会直接跟火焰面接触,避免了原油管路过热点存在,使得管子不存在结焦、烧穿,系统更加偏于安全。
3项目的实施及改进情况
2006年在现河采油厂采油一矿开展现场试验。由于史深100地区属于高压低渗区块,单井产液量低,原油含水低,含蜡量高,长年需要热洗或电热杆伴热生产,原油生产单耗达到157.3kg标煤/吨,成为采油厂节能降耗的瓶颈。因此,我们首先选择该区块开展先导实验。
3.1现场实验情况
1)2006年12月在现河采油厂38队143—斜46进行试验加热93分钟后,液量升至 13.4m2/d井口井液温度稳定在 69℃,实现热平衡。经过现场实验,证明该装置升温快,加热效率高,可以完全替代电加热、热洗、加药降粘等工艺。但存在以下问题:(1)井液升温后有部分气体析出,影响泵效,应加装分离器。(2)装置体积大,应改为撬装式,方便活动加热。(3)控制部分应进一步完善,实现无人值守。
2)2007年3月,课题组对以上问题进行反复改进。改进后,于2007年10月份—08年1月份在现河采油厂29队史3-9-11进行试验,加热30分钟后参数如下:
现场条件:井口油温2℃--12℃;环境温度 -5℃--8℃;套压 0.1Mpa--0.12 Mpa;液量 3m2/d;原油结蜡拐点温度38℃。加热后:循环压力2 Mpa;导热油温 98℃;注入井液温度 90℃;井口井液温度 70℃。70分钟后,液量升至 5.1m2/d井口井液温度稳定在 71℃,实现热平衡。 在试验中,燃烧套管气有效地加热了井筒流油,取得了较好增温降粘效果,说明了改进的有效性和该工艺的成功性。
3.2项目的改进及应用情况
1)改进情况:(1)开发了旋流式控制分离器,较好地解决了气体析出问题。通过附加内盘管式余热利用装置,解决了分离器内部存油问题,使装置清洗更加方便彻底,并延长了装置的维修周期。(2)加装了稳压储气罐,解决了气量不足及工作不稳的问题。(3)开发了特种循环泵,解决了体积大,耗能高的问题。(4)采用加热换热一体化的方式,整体效率达90%以上。
2)应用情况:2008年,在采油一矿推广应用12套该装置,对高含蜡,稠油等井进行巡回热洗和升温降粘工作,取得良好效果。全年共热洗、清蜡637井次。不仅节约洗井车辆劳务110余万元,而且消灭了21口井的电热杆加热,节约电费400余万元。通过实践证明,该装置对于高压低渗、高含水、高含蜡,稠油等井况,均有良好的应用前景。
4效益分析
4.1经济效益分析
该技术改造能够充分利用套管天然气,一是回收利用自产天然气,防止放空污染环境节约能源;二是将原来电加热流油改套管天然气燃烧加热流油,节约高质量电能,降低采油成本;三是该装置有多种用途,例如:油井热洗清蜡、单井罐及多功能罐的加热等。具体效益分析如下:
1)节约洗井车辆劳务:1800元/井次x637井次=114.66万元
其中柴油节约量:0.37吨x637井次=235.69吨
人工节约量:3人x8小时x637井次=15288人工小时
仅按采油一矿2007年实际洗井劳务支出67.31万元计算。
2)节约电费:9万元x21口井=189万元
3)装置投入费:10万元x12套=120万元
4)总经济效益=节约量-投入量=189+67.31-120=136.31万元
5)投资回收期:
以2007年采油一矿洗井劳务支出为基准计算,得:
投资回收期=投入量/总经济效益=120/136.31=0.88年
4.2社会效益分析
1)该系统利用套管气进行加热,减少了伴生气的排空和放空燃烧,减少了对环境大气污染。同时,节约235.69吨柴油,并减少了因燃烧造成的排放污染。
2)避免了当前洗井过程中普遍存在的水资源浪费和污染,从而起到了很好的环保作用;
3)由于热洗频次增加,起到了很好的升温降粘作用,提高了原油流动性。不仅可以提高原油产量,而且可以提高采油效率,降低采油过程电能消耗。
4)有利于安全生产,利用燃气加热技术,燃用伴生气,避免了油田伴生气的排放,给油田生产营造了安全稳定的环境。
5结论
该技术可完全替代现有的电加热油井方式,一是回收利用自产天然气,防止放空污染环境节约能源;二是将原来电加热流油改套管天然气燃烧加热流油,节约高质量电能,降低采油成本;三是该装置有多种用途,例如:油井热洗清蜡、单井罐及多功能罐的加热及采油队冬季安全采暖等问题。
关键词回收;套管气;热力采油;节能减排
中图分类号TE357文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0051-01
随着采油厂的深入开采,老区块含水量增加,产油量下降,特别是轻、中质原油产量呈逐年下降趋势,采油厂逐渐转向对稠油的开采。为了降低稠油粘度、提高原油在井筒内的流动能力,一般采用电加热方式,但电加热耗电量大。而以燃用套管天然气的燃烧装置,能加热井液,然后将加热后的的井液注入油井,实现对井筒油流的加热,同时在井底加装预混装置,把注入的井液均匀地掺合到原油中,起到降低流油粘度、提高原油在井筒内的流动能力。这样以来:一是可以利用油井自产天然气,减少气体输运能耗;二是将原来的电加热改成自产伴生气加热,节约高质量电源,减少污染,降低采油成本;三是热载体来自于油井部分井液的加热循环,热媒易得,兼容性强。
1套管天然气热力采油工艺简介
采用正压非相变传热方式,利用导热油加热炉加热导热油,在热流体循环加热的基础上,将套管气的综合利用技术结合在一起,设计新型加热装置利用套管气作燃料,对部分产出井液进行加热、脱气分离,将部分高温脱气原油通过空心抽油杆进行回注。由于产出液在井筒举升过程中是不断有热损失的,越靠近地面,温度越低,这部分高温脱气原油在回流过程中通过抽油杆管壁传热,能对产出液进行温度补偿,从而提高产出液的温度,降低其粘度,防止井口结蜡。这样当系统达到热平衡时,实现井筒全过程清蜡降粘的目的成为可能。
2新型套管气活动加热装置洗井、热采的特点
1)该系统的主要作用。(1)洗井作用,该系统通过对有油井内的原油经过过滤、尤其分离然后回注入油井,利用高温原油对油井起到清洗作用,从而代替了现有的洗井车和其它热洗装置。(2)代替电加热方式,对油井原油进行回注加热,提高采油温度,起到升温减粘的目的,方便采油过程、减少能源损耗。(3)该系统也可进行对地面的原油进行加热,提高原油温度,减小原油年度,减少原油运输的动力损耗,提高经济效益。
2)该系统的主要优、特点。主要优点包括:(1)系统利用套管气进行加热,减少了伴生气的排空和放空燃烧,减少了对环境大气污染。同时系统避免了当前洗井过程中普遍存在的水资源浪费和污染,从而起到了很好的环保作用。(2)较高的经济效益:系统利用套管气,减少了油田的气力输送投资,有效的利用套管气减少了对电能的使用,经计算该套系统的投资为8万元,每年的维护费用为0.2万元左右,远小于电加热过程热力采油的维护使用费用。(3)有利于安全生产。利用燃气加热技术,燃用套管气,不仅避免了油田伴生气的排放,同时使用更加简单方便,可以实现无人值守,给油田生产营造了安全稳定的环境。
主要特点包括:(1)效率高。系统利用双层套管技术,分为内外层对原油和导热油进行加热,同时采用了烟气二次利用,有效降低了排烟温度,大大提高了炉子的热效率,炉子加热效率达到了95%左右。(2)系统简单,易于维护。由于整个工艺、装置都比较简单,因此,在对各个部件进行集成安装之后,整个系统趋于小型化,简单方便。(3)系统安全可靠。采用热媒加热技术,使得原油不会直接跟火焰面接触,避免了原油管路过热点存在,使得管子不存在结焦、烧穿,系统更加偏于安全。
3项目的实施及改进情况
2006年在现河采油厂采油一矿开展现场试验。由于史深100地区属于高压低渗区块,单井产液量低,原油含水低,含蜡量高,长年需要热洗或电热杆伴热生产,原油生产单耗达到157.3kg标煤/吨,成为采油厂节能降耗的瓶颈。因此,我们首先选择该区块开展先导实验。
3.1现场实验情况
1)2006年12月在现河采油厂38队143—斜46进行试验加热93分钟后,液量升至 13.4m2/d井口井液温度稳定在 69℃,实现热平衡。经过现场实验,证明该装置升温快,加热效率高,可以完全替代电加热、热洗、加药降粘等工艺。但存在以下问题:(1)井液升温后有部分气体析出,影响泵效,应加装分离器。(2)装置体积大,应改为撬装式,方便活动加热。(3)控制部分应进一步完善,实现无人值守。
2)2007年3月,课题组对以上问题进行反复改进。改进后,于2007年10月份—08年1月份在现河采油厂29队史3-9-11进行试验,加热30分钟后参数如下:
现场条件:井口油温2℃--12℃;环境温度 -5℃--8℃;套压 0.1Mpa--0.12 Mpa;液量 3m2/d;原油结蜡拐点温度38℃。加热后:循环压力2 Mpa;导热油温 98℃;注入井液温度 90℃;井口井液温度 70℃。70分钟后,液量升至 5.1m2/d井口井液温度稳定在 71℃,实现热平衡。 在试验中,燃烧套管气有效地加热了井筒流油,取得了较好增温降粘效果,说明了改进的有效性和该工艺的成功性。
3.2项目的改进及应用情况
1)改进情况:(1)开发了旋流式控制分离器,较好地解决了气体析出问题。通过附加内盘管式余热利用装置,解决了分离器内部存油问题,使装置清洗更加方便彻底,并延长了装置的维修周期。(2)加装了稳压储气罐,解决了气量不足及工作不稳的问题。(3)开发了特种循环泵,解决了体积大,耗能高的问题。(4)采用加热换热一体化的方式,整体效率达90%以上。
2)应用情况:2008年,在采油一矿推广应用12套该装置,对高含蜡,稠油等井进行巡回热洗和升温降粘工作,取得良好效果。全年共热洗、清蜡637井次。不仅节约洗井车辆劳务110余万元,而且消灭了21口井的电热杆加热,节约电费400余万元。通过实践证明,该装置对于高压低渗、高含水、高含蜡,稠油等井况,均有良好的应用前景。
4效益分析
4.1经济效益分析
该技术改造能够充分利用套管天然气,一是回收利用自产天然气,防止放空污染环境节约能源;二是将原来电加热流油改套管天然气燃烧加热流油,节约高质量电能,降低采油成本;三是该装置有多种用途,例如:油井热洗清蜡、单井罐及多功能罐的加热等。具体效益分析如下:
1)节约洗井车辆劳务:1800元/井次x637井次=114.66万元
其中柴油节约量:0.37吨x637井次=235.69吨
人工节约量:3人x8小时x637井次=15288人工小时
仅按采油一矿2007年实际洗井劳务支出67.31万元计算。
2)节约电费:9万元x21口井=189万元
3)装置投入费:10万元x12套=120万元
4)总经济效益=节约量-投入量=189+67.31-120=136.31万元
5)投资回收期:
以2007年采油一矿洗井劳务支出为基准计算,得:
投资回收期=投入量/总经济效益=120/136.31=0.88年
4.2社会效益分析
1)该系统利用套管气进行加热,减少了伴生气的排空和放空燃烧,减少了对环境大气污染。同时,节约235.69吨柴油,并减少了因燃烧造成的排放污染。
2)避免了当前洗井过程中普遍存在的水资源浪费和污染,从而起到了很好的环保作用;
3)由于热洗频次增加,起到了很好的升温降粘作用,提高了原油流动性。不仅可以提高原油产量,而且可以提高采油效率,降低采油过程电能消耗。
4)有利于安全生产,利用燃气加热技术,燃用伴生气,避免了油田伴生气的排放,给油田生产营造了安全稳定的环境。
5结论
该技术可完全替代现有的电加热油井方式,一是回收利用自产天然气,防止放空污染环境节约能源;二是将原来电加热流油改套管天然气燃烧加热流油,节约高质量电能,降低采油成本;三是该装置有多种用途,例如:油井热洗清蜡、单井罐及多功能罐的加热及采油队冬季安全采暖等问题。