蒸汽发生器在海洋探井测试中应用

赵启彬，杨 子，冯卫华，张兴华，施 洋，高科超，钱大伟，卢中原

（1.中海石油（中国）有限公司 勘探部，北京100010；2.中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津300452；3.中海石油（中国）有限公司 天津分公司，天津300452）

蒸汽发生器在海洋探井测试中应用

赵启彬1，杨 子2，冯卫华3，张兴华2，施 洋2，高科超2，钱大伟2，卢中原2

（1.中海石油（中国）有限公司 勘探部，北京100010；2.中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津300452；3.中海石油（中国）有限公司 天津分公司，天津300452）

介绍了蒸汽发生器的工作原理，分析了其在海上油田稠油探井测试工艺中的应用情况。作业实践表明，该设备能满足多元热流体吞吐作业的要求，并大幅降低设备投入费用和运行成本。通过实施多元热流体吞吐热采测试作业，可充分释放海上稠油油藏产能。

蒸汽发生器；海上开采设备；应用

随着渤海油田勘探开发进程的加快，区域勘探开发程度日益提高，难度不断加大，而稠油作为渤海原油储量中重要组成部分，其勘探开发问题已经迫在眉睫。多元热流体吞吐热采技术作为稠油开采的方法之一，由于效果显著，其越来越被重视。在海上油田稠油探井测试作业中，由于稠油具有黏度高、密度大、在地层中流动阻力大［1］等特点，决定了稠油油藏在测试求产过程中表现为地饱压力低、通常不能自溢、出砂压差低、稠油到井口温降后难以流动、脱气时间长，最终难以获得商业性产能，而多元热流体吞吐技术作为稠油热采的核心技术，其所使用的蒸汽发生器便是起到了重要作用。该装置利用其产生的高温高压二氧化碳、氮气、水蒸气携带大量燃烧热量形成复合热载体，通过多元热流体吞吐技术的实施，成功地达到了稠油探井测试的目的，有效地解放了稠油油藏的产能，为储量申报和ODP的编制夯实了坚定的基础。

1 流程简介

蒸汽发生器主要由气体发生器、高压空气、油、水供给系统、全自动电脑监控系统及机箱等组成。其主体设备为蒸汽发生器，主要由燃烧室和混合室构成，它充分利用了火箭动力发生器的燃烧喷射机理，在高压燃烧室中以工业柴油（原油或天然气）为燃烧剂、高压空气为氧化剂，在高压条件下点火燃烧，形成高温气体，再喷入混合室与喷入的高压水掺混，通过热交换产生水蒸气、氮气和二氧化碳的混合气，在高温、高压下高速注入油层［2］，以增加油层内压力和热能，降低原油黏度，提高驱油效率，进而增加油田采收率。多元热流体在蒸汽发生器的内部结构、形成及注入流程如图1～3所示。

图1 蒸汽发生器内部结构

图2 多元热流体形成及注入流程示意

图3 拖三型蒸汽发生器及流程示意

该蒸汽发生器向油层注入高温、高压混合气，可对石油热采产生热力、压力和其他物理化学作用。由该蒸汽发生器向油层输入高温、高压的混气体作为驱油介质，注入体积非常大、波及范围广，且具有弹性、驱替作用强、可较快提高地层压力，同时输入气体温度高，特别是含有相当比例的不凝气体N2和CO2，可有效降低原油黏度，增加原油流动性能，降低残余油饱和度，并提高蒸汽波及系数，补充地层能量等［3-4］。

该设备在具体应用过程中，可以根据不同油藏的变化情况，在注入气体中分别加入耐高温起泡剂、沥青胶质溶剂及其他化学制剂等，以增进采油效果。多元热流体吞吐技术与常规蒸汽吞吐热采技术比较，更有增产效果。注入油层中的大量热能能大幅度降低原油黏度，而且CO2及溶剂溶解于原油也提高了其流动性。产生的泡沫流能够控制气体窜流、扩大加热带体积，N2等非凝结气体不仅扩大扫油体积，而且在注热流体后，开井回采时，助排、解堵，提高回采水率，这种综合增产效果在很大程度上优于常规注蒸汽技术。

图4列举出了目前海上油田稠油探井热采测试常用的3种蒸汽发生器。

图4 海上油田常用的蒸汽发生器

2 设备特点及增油机理

蒸汽发生器工作过程中，其压力（最高为亚临界压力）、温度、流量等多种参数可调，并可实现自动、手动控制方式自由切换，现场全过程自动控制及远程监控，工作稳定、性能可靠，完全可以满足不同油藏注入工艺的各种需要。

水蒸汽、氮气、二氧化碳、化学制剂等的综合增产作用，已被多种组合现场试验所证实。表1列举了多元热流体主要成分及其作用。

表1 多元热流体主要成分作用解析

3 多元热流体吞吐技术特点

1） 提高油藏采收率。据研究资料分析、物模研究、数模计算及现场试验所得到的研究结果，该技术对国内已陆续进入高含水、高产出的大庆、胜利、新疆、辽河等各大油田油藏具有较为普遍的实用性，可在现有油藏基础上进一步提高采收率，提高原油产量数亿吨。

2） 注入体积大。地层压力可快速提高到一个新的水平。蒸汽发生器产生的混合气中含有大量的氮气和二氧化碳，由于气体体积非常大，且具有可压缩性，可向地层提供较大的势能，迅速使地层压力提高到所需要的水平。

3） 高效节能，降低成本。同体积蒸汽发生器的成本低于高压锅炉成本，更换燃料后，其使用成本将更低，可以满足现有稠油及稀油油藏的经济评价要求。此外，蒸汽发生器为集装箱式或集成式装备，可随时灵活地转移和安装，工艺简单，配套方便，因此，可以弥补蒸汽锅炉的某些不足，进而进一步节约供气成本。

4） 无环境污染。无论注水还是注高压蒸汽都要消耗大量的水资源，进而增加水处理费用；同时高压锅炉在使用过程中还会向大气中排出大量的二氧化碳等气体，恶化周围环境。使用蒸汽发生器则不同，蒸汽发生器将全部燃烧物质直接注入地下，用水少，效率高，不但可以节约大量水资源，而且无任何遗留物，可以节约大量环保费用。

5） 提高能源利用效率，可实现资源综合利用。蒸汽发生器工作过程中，由于将燃烧产物中通常含有约10%的剩余能量直接注入地下，提高了能源利用率，因而进一步节约了能源。

4 应用分析

渤海油田XX区块是2条近于东西走向的U型断层所控制的断块构造，储层理想、油层集中、储量大，测试层段经过常规测试无产能，产能无法得到动用。2013年在该构造钻探A井准备进行多元热流体吞吐热采测试，后对A井进行了数值模拟。从模拟结果看，随着多元热流体注入量的增加，累计产量随着增加。在注入量超过2 000 m3后，累计产油增加幅度变小，建议注入量选2 000 m3。模拟数据如图5～8，表2～3。

图5 注入温度对累产油量的影响曲线

图6 注入温度对日产油的影响曲线

表2 多元热流体不同注入量的生产效果预测

表3 数模优化结果

图7 多元热流体不同注入量下的日产油

图8 多元热流体不同注入量下的累产油

2013-06-27 开始注热作业，XX区块注热结束，注入温度240℃，注入水量2 000 t，达到设计方案要求。焖井48 h后，开始放喷。生产数据如表4～5。

表4 实际施工参数

表5 2013-06焖井放喷后测试数据

通过蒸汽发生器在海上油田稠油探井测试工艺中实际应用和测试放喷数据分析得出：达到了测试求取地层产能、获得地层物性资料的目的，为后期ODP编制开发提供了详实有效的地层资料。

5 结论

1） 蒸汽发生器为节能、环保产品，可显著提高稠油的采收率，并节约设备投资与运行费用，有巨大的经济效益和社会效益。它具有的诸多作业优势，可满足海上油田稠油探井热采测试作业要求。

2） 多元热流体吞吐技术适合海上油田稠油探井测试作业，为诸多在常规测试作业中得不到工业油流的稠油油藏找到了更好的评价方法，能充分释放海上稠油油藏的产能。

［1］ 李鹏飞.稠油开采技术现状及展望［J］.油气田地面工程，2009，28（2）：9-10.

［2］ 孙玉豹，孙永涛，林涛.渤海油田多元热流体吞吐自喷期生产控制［J］.石油化工应用，2012，31（5）：10-12.

［3］ 付美龙，张鼎业.CO2在辽河油田杜84块超稠油中的溶解性研究［J］.钻采工艺，2006，29（2）：l04-107.

［4］ 李睿姗，何建华，唐银明，等.稠油油藏氮气辅助蒸汽增产机理试验研究［J］.石油天然气学报，2006；28（1）：72-75.

［5］ 王雪飞，杨岐年，赵启彬.多元热流体吞吐技术在海洋稠油探井测试中的应用［J］.油气井测试，2011，20（3）：35-36.

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

ZHAO Qi-bin1，YANG Zi2，FENG 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

赵启彬（1980-），男，山东烟台人，2004年毕业于中国石油大学（华东）资源勘查工程专业，现主要从事测试作业管理、测试工艺研究，E-mail：zhaoqb＠cnooc.co m.cn。