稠油熱采注汽鍋爐在海洋平臺(tái)上的首次應(yīng)用

邱麗燦　張杰　張輪亭（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津　300452）

稠油熱采注汽鍋爐在海洋平臺(tái)上的首次應(yīng)用

邱麗燦張杰張輪亭（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津300452）

海洋稠油資源豐富，稠油開采急需解決，中國海洋石油首次在渤海埕北A平臺(tái)進(jìn)行了稠油熱力開采，文中介紹了稠油熱采設(shè)備---注汽鍋爐作用及原理，以及在實(shí)際作業(yè)中遇到的問題及解決方案，為海洋稠油的熱注開采積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

海洋稠油；熱力開采；注氣鍋爐

我國海洋稠油資源豐富，分布廣泛，儲(chǔ)量巨大，目前，陸地油田稠油開采主要是熱力開采，而海洋油田，由于海上施工作業(yè)困難，我國海洋平臺(tái)主要進(jìn)行稀油開采，沒有進(jìn)行稠油開發(fā)，隨著科技進(jìn)步和社會(huì)需求以及油品價(jià)格的的上漲，海洋稠油熱力開采成為必要和可能，為此，中國海洋石油引進(jìn)地面熱采設(shè)備-----注汽鍋爐，經(jīng)過改進(jìn)，進(jìn)行了海洋石油的開采，為海洋石油的熱力開采取得了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1　海洋石油平臺(tái)注汽裝備

本次海洋平臺(tái)熱采吞吐作業(yè)，由于是首次進(jìn)行，國內(nèi)沒有成熟方案可以借鑒，因此采用了地面油田熱采裝備，并對(duì)此設(shè)備進(jìn)行了海洋適應(yīng)性改造。

海上石油開采的主要設(shè)備有：熱采鍋爐、軟化水設(shè)備、油鹽泵房、油罐、水罐、擴(kuò)容罐、中央控制間、球形汽水分離器、板式換熱器、熱力除氧器、閃蒸器、天然氣汽水分離器及注氮設(shè)備。

2　各設(shè)備的工作原理及作用：

2.1熱采鍋爐工作原理：

本套熱采鍋爐是臥式直流水管鍋爐，它的輻射段和對(duì)流段為單路直管水平往復(fù)式排列結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的飽和蒸汽為干度大于80%的濕蒸汽。設(shè)計(jì)為液（氣）體燃料火室燃燒鍋爐，爐膛煙氣壓力為微正壓。它是利用燃料的熱能，把一定量的水加熱成為一定壓力、溫度和干度的濕飽和蒸汽的機(jī)械設(shè)備。

2.2軟化水設(shè)備工作原理：

水的硬度常用溶解在水中的鎂和鈣的含量來表示，水處理設(shè)備是降低生水的硬度，以達(dá)到符合鍋爐用水的目的。含有硬度的生水通過水處理系統(tǒng)中離子交換器，將其中的鎂、鈣離子與離子交換器中的樹脂進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使附著在樹脂上的鈉離子與鎂、鈣離子進(jìn)行交換，通過反應(yīng)將鎂、鈣離子吸附在樹脂上，釋放出鈉離子，來降低生水硬度。

2.3油鹽泵房工作原理：

油鹽泵房共有兩臺(tái)鹽泵和兩臺(tái)油泵，均為一用一備。鹽泵主要為把化鹽池中的濃鹽水送入水處理的內(nèi)鹽箱，同時(shí)可以循環(huán)化鹽池內(nèi)的鹽水，加快固體鹽粒的融化速度。油泵主要為把油罐中的燃料油送入燃燒器的輻射段的油管路入口，同時(shí)油泵內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)油路簡單的循環(huán)。

2.4中央控制間工作原理：

中央控制間是對(duì)鍋爐、水處理等各種設(shè)備進(jìn)行集中控制的設(shè)備。中央控制間內(nèi)還包括一套鍋爐及水處理的監(jiān)控系統(tǒng)。通過連接至中央控制間的外輸電源，然后由多路斷路器對(duì)各附屬設(shè)備進(jìn)行分開控制。

2.5球形汽水分離器工作原理：

分離器就是綜合了離心分離、重力分離及膜式分離作用來進(jìn)行汽水分離的。由鍋爐出口來的具有很大動(dòng)能的汽水混合物沿切線方向引入旋風(fēng)分離器的筒體，使其由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾\(yùn)動(dòng)，形成離心力（比重力大17.9～47.5倍），由于汽和水存在重度差，汽在旋風(fēng)筒中螺旋上升，形成柱狀水蒸汽，而水則拋向筒壁并旋轉(zhuǎn)下降，在筒內(nèi)形成拋物面；還有少量水滴被帶入旋風(fēng)筒中部的空間.這些水滴再隨汽流螺旋上升的過程中，逐漸被推向壁面。當(dāng)蒸汽通過旋風(fēng)筒上部的百葉窗頂帽時(shí)，經(jīng)過膜式分離使蒸汽進(jìn)一步被分離。

系統(tǒng)組成：控制柜、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、磁浮液位計(jì)、安全閥、入口總閥、排污閥、注汽閥、壓力表。

2.6天然氣汽水分離器工作原理

天然氣通過汽水分離器設(shè)備的入口進(jìn)入設(shè)備內(nèi)旋風(fēng)分離區(qū)，當(dāng)含雜質(zhì)氣體沿軸向進(jìn)入旋風(fēng)分離管后，氣流受導(dǎo)向葉片的導(dǎo)流作用而產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，氣流沿筒體呈螺旋形向下進(jìn)入旋風(fēng)筒體，密度大的液滴和塵粒在離心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋風(fēng)管排塵口至設(shè)備底部儲(chǔ)液區(qū)，從設(shè)備底部的出液口流出。

3　海洋石油平臺(tái)注汽遇到的問題及解決方案

3.1問題

系統(tǒng)體積龐大，平臺(tái)面積有限。由于該套設(shè)備的原型是以地面油田為服務(wù)對(duì)象進(jìn)行開發(fā)的，所以在設(shè)計(jì)建造上，沒有考慮其它使用情況。以蒸汽發(fā)生量11.5T/h的熱采鍋爐為例，重量為55T，體積為16*4*3.4m3，在陸地運(yùn)輸亦存在超寬超重問題。

水源水選取困難，水質(zhì)指標(biāo)要求嚴(yán)格。海洋平臺(tái)所有淡水，均是由船舶從陸地運(yùn)輸而來，成本很高，及其珍貴，且運(yùn)力受天氣限制，平臺(tái)存儲(chǔ)能力亦有限，僅能滿足生活用水，無法提供熱采注汽對(duì)淡水的大量需求，一臺(tái)11.2T/h排量的鍋爐，其一天的淡水需求即在300m3左右，只能尋求其他途徑解決水源問題。

3.2解決方案

（1）系統(tǒng)體積龐大，平臺(tái)面積有限。

（2）設(shè)備總體重量重，平臺(tái)吊機(jī)能力有限。

（3）水源水選取困難，水質(zhì)指標(biāo)要求嚴(yán)格。

（4）系統(tǒng)集中控制難，設(shè)備分布在不同平臺(tái)。

（5）陸地設(shè)備需全面改造，以符合海洋環(huán)境、滿足海洋標(biāo)準(zhǔn)，改造困難。

［1］沈和平.油田專用注汽鍋爐分布式控制系統(tǒng)的研究［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

［2］武占.油田注汽鍋爐［M］.上海，上海交通大學(xué)出版社，2008.

［3］劉繼和，孫素鳳.注汽鍋爐［M］.北京，石油工業(yè)出版社，2007.

邱麗燦（1981-），男，山東省兗州市人，工程師，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，研究方向：從事石油開采工藝及設(shè)備管理技術(shù)工作。