稠油區(qū)塊注汽系統(tǒng)的方案設(shè)計

中國石化河南石油工程設(shè)計有限公司

稠油區(qū)塊注汽系統(tǒng)的方案設(shè)計

路浩中國石化河南石油工程設(shè)計有限公司

某稠油開發(fā)區(qū)塊根據(jù)開發(fā)方案擬建集油注汽站1座，安裝10MPa的23 t/h和9.2 t/h注汽鍋爐各1臺，以及配套水處理及燃料油供給系統(tǒng)等。注汽管線介質(zhì)為高溫蒸汽，注汽壓力為10MPa、溫度為310℃；采用復(fù)合硅酸鹽材料做第一保溫層；采用防水巖棉做第二保溫層。燃煤蒸汽鍋爐采用高效燃煤爐，與燃渣油相比，經(jīng)計算年可減少渣油+稀油約2 628 t。

注汽鍋爐；設(shè)備配置方案；管徑；管線保溫材料

某稠油開發(fā)區(qū)塊擬建96口蒸汽吞吐井，集輸系統(tǒng)采用三級布站方式。該區(qū)塊已建23 t/h、10MPa注汽鍋爐3臺，采用混合渣油作燃料，每臺注汽鍋爐產(chǎn)汽量為16.1 t/h，3臺鍋爐產(chǎn)汽量為48.3 t/h，熱力除氧用少量的蒸汽后，3臺鍋爐日注汽量為1 071.4 t（44.6 t/h），考慮注汽不均衡性，需要3臺鍋爐同時運行，因此原注汽系統(tǒng)不能利用。根據(jù)該區(qū)塊開發(fā)方案，本次設(shè)計年最大注蒸汽量22.9× 104t/a、井口最大注汽設(shè)計壓力8.7MPa、注汽干度＞70%（井口）、單井注汽速率要大于120 t/d。具體擬建集油注汽站1座，計量站5座；集油站集輸部分?jǐn)M建設(shè)2座300m3沉砂、脫水及外輸緩沖罐；注汽部分?jǐn)M安裝10MPa的23 t/h和9.2 t/h注汽鍋爐各1臺，以及配套水處理及燃料油供給系統(tǒng)等；配套系統(tǒng)擬建1座200m3儲水罐，2 t/h燃煤蒸汽鍋爐2臺等配套設(shè)施。

1 注汽系統(tǒng)流程

某稠油區(qū)塊原油性質(zhì)具有“三高兩低”的特點，即相對密度、黏度、瀝青膠質(zhì)含量高，含臘量和凝固點低，因此注汽流程的合理選擇是方案設(shè)計的要點之一。探討注汽系統(tǒng)工藝設(shè)計方法與注汽管線管徑的計算方法，對于降低工程投資、提高注汽系統(tǒng)效率來說具有重要的作用與意義。

注汽干線至各注汽井注汽系統(tǒng)擬采用串接流程，單井注汽量擬采用井場活動蒸汽計量裝置及配套設(shè)施。該注汽系統(tǒng)流程如下：高壓蒸汽→高壓配汽閥→蒸汽雙向流量→去單井注。

2 注汽鍋爐及主要設(shè)備的配置方案

某稠油區(qū)塊預(yù)測注汽量為22.8×104t/a，擬在集油注汽站安裝1臺23 t/h注汽鍋爐和1臺9.2 t/h注汽鍋爐，采用渣油與稀油混合燃料，注汽站鍋爐總?cè)萘繛?2.8 t/h，考慮到注汽系統(tǒng)不均衡性，按330天操作，注汽鍋爐利用率按90%計算，注汽能力應(yīng)為22.95×104t/a。渣油與稀油混合比為25%～30%，燃料油約需50 t/d。燃料由車?yán)\至該區(qū)注汽站進(jìn)燃料油儲罐。注汽鍋爐及主要設(shè)備的配置方案：①注汽鍋爐SG—23—NDXT—16（配套水處理）1套，Q=23 t/h、p=10MPa、T=310℃、干度X>80%；②9.2 t/h注汽鍋爐（配套水處理）1套，Q=9.2 t/h、p=10MPa、X＞80%、T=310℃。

按注汽鍋爐平均蒸發(fā)量3～6 h時的耗水計算，選用水罐1座200m3。因燃料油供應(yīng)系統(tǒng)就在本站，按照儲存時間2～3天考慮，選用200m3拱頂罐2座，內(nèi)設(shè)蒸汽加熱盤管；中間泵及燃油供給泵（Q=3～5m3/h，H=100～150m）各2臺；清水增壓泵2臺。

3 站外注汽管線的設(shè)計方案

某稠油區(qū)塊站外注汽管線的設(shè)計方案主要參數(shù)有：井口注汽壓力為10MPa，注汽干度>70%，單井注汽速率要大于120 t/d。

從注汽站至BQ33區(qū)（1#、2#計量站）、BQ45區(qū)（包括BQ46區(qū)，3#、4#、5#計量站）引兩條注汽主干線，注汽干線走向示意圖見圖1。注汽主干線規(guī)格分別為：注汽站至BQ33區(qū)（1#、2#計量站所轄井）注汽主干線滿足同時注4口井，采用d=114mm× 8mm管道；注汽站至BQ45區(qū)（3#、4#、5#計量站所轄井）注汽主干線滿足同時注6口井，采用d= 133 mm×9mm管道。從BQ45區(qū)至BQ46區(qū)注汽干線滿足同時注2口井，采用d=89 mm×6mm管道。BQ45區(qū)內(nèi)部注汽干線滿足同時注4口井，采用d=114mm×8mm管道。

圖1 注汽干線走向示意

根據(jù)《稠油集輸及注蒸汽系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定（SY 0027—94）》規(guī)范：注汽管道材質(zhì)必須采用無縫鋼管，當(dāng)工作壓力大于10 MPa，管道材質(zhì)應(yīng)采用20G、16Mn、15MnV，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管》或《高壓鍋爐用無縫鋼管》的規(guī)定。從目前注汽管道的使用情況分析，注汽管道材質(zhì)選擇20G（高壓鍋爐用無縫鋼管）可以滿足使用要求。

4 注汽系統(tǒng)主要工程量及投資估算

注汽系統(tǒng)主要工程量及投資估算見表1。

表1 注汽系統(tǒng)主要工程內(nèi)容及投資估算

5 結(jié)語

（1）注汽干線至各單井的注汽支線選用d=60mm× 5mm，注汽管線均采用高壓鍋爐無縫鋼管、巖棉管殼保溫、架空敷設(shè)；注汽管線介質(zhì)為高溫蒸汽，注汽壓力為10MPa、溫度為310℃；根據(jù)以往對稠油注蒸汽管道保溫材料的研究結(jié)論和對目前生產(chǎn)應(yīng)用情況的分析，推薦采用復(fù)合硅酸鹽材料做第一保溫層（復(fù)合硅酸鹽材料耐溫為800℃，導(dǎo)熱系數(shù)為0.042W/（m2·℃））；用防水巖棉做第二保溫層。

（2）燃煤蒸汽鍋爐采用高效燃煤爐，與燃渣油相比，經(jīng)計算年可減少渣油+稀油約2 628 t。采用新型燃燒器和控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)低氧燃燒，鍋爐排煙選用多管陶瓷旋風(fēng)高效除塵器，可有效防止加熱爐排煙污染。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.028