SAGD开发中提高蒸汽热效率研究与应用

摘要：SAGD（蒸汽辅助重力泄油）已在加拿大及国内的辽河、新疆油田规模实施，目前辽河SAGD年产量达到100万吨以上，是一种高效的稠油热采开发方式。SAGD技术主要利用蒸汽的汽化潜热加热油藏，整个生产過程中处于高温高压状态，热能消耗较大，因此如何提高蒸汽的热效率，充分利用SAGD开发中的热能是提高SAGD开发效果的关键因素。本文针对这一问题开展热利用率分析，通过理论计算并结合现场监测生产数据分析出SAGD注蒸汽各阶段蒸汽的热量损失，明确了热量损失的原因，为此制定了一系列技术措施，降低各阶段的蒸汽的热损失，保证了超稠油油藏SAGD开发的经济性。

关键词：蒸汽辅助重力泄油;超稠油;热效率;蒸汽;辽河油田

分类号：P631.4;TE34

一、SAGD开发过程热量损失分析

SAGD开发过程中需要消耗燃料向地层中注入大量高干度蒸汽，且整个过程（注汽、举升、集输、油水处理）均处于高温状态，向井筒及环境散热导致热损失大。蒸汽的热损失主要分布在六个方面：①注汽锅炉的热损失;②高温分离水携带热量;③注汽管线散热;④注汽及生产井筒散热;⑤地层吸热;⑥产出液热量损失。为减少蒸汽的热损失，需要确定每一部分的热损失量（图1）。

二、提高热效率措施

1.锅炉及管网热效率提升

锅炉热损失的主要因素是： 排烟热损失和注汽锅炉炉体散热损失。降低排烟温度可以明显地提高加热炉的热效率，排烟温度每降低50℃，排烟热损失可降低2%～3%，相应地锅炉效率可增加2%～3%[6]。为此，开展了停运炉前换热器，在加热烟管尾部设置空气预热器，采用热管式空气预热器加热空气，可使加热炉的烟气温度由230℃降低到170℃左右，达到了较为理想的效果;调节风门，实现送风优化控制，使送风量和燃料量相匹配，锅炉热效率可提高2%以上。在管网热损耗中，影响管网热效率的主要因素为管线的保温，针对这种情况， 在提高管网热能利用率，降低管网热损失方面可使用气凝胶+陶瓷纤维毡的保温结构，降低管线的热损失。

2.汽包锅炉与MVC水处理技术

将目前的直流锅炉+汽水分离器组合改成汽包锅炉+MVC水处理组合，可以减少蒸汽在汽水分离器中的热量损失，并且采用MVC水处理可将 SAGD 产出污水通过垂直薄膜蒸发技术处理成汽包炉可以用的蒸馏水，提高锅炉发生蒸汽干度及产汽率，降低产废水率，提高整个SAGD注汽及其供水系统热效率[11]。

3.井筒及地层热效率提升

在井筒热损失方面，升级改造隔热方式，采用真空隔热管，降低蒸汽在井筒中的热损失[7];在地层热效率提升方面，通过降低操作压力来提高蒸汽的热效率，在SAGD开发中只能利用蒸汽的汽化潜热加热油层，压力降低蒸汽的有效热焓增加，蒸汽比容增大，将操作压力由5.5MPa降至4.0MPa，热效率提高6.6%;并且操作压力降低，汽腔温度由270℃降至251℃，岩石骨架储热向外释放;以杜84块馆陶油层组为例，岩石骨架释放的热量相当于55.3万吨蒸汽。

针对蒸汽腔抵达盖层后热效率降低的问题，实施气体辅助SAGD，在蒸汽腔上部， 形成隔热层， 减少蒸汽向上覆岩层的传热速度维持汽腔压力，降低蒸汽用量，提高热效率。

4.SAGD产出液热能利用

SAGD产出液所携带的热量占注入蒸汽总热量的24.3%，产出液温度高达180℃，如何利用这部分热能不仅可以提高产出液的热效率，又可以降低生产运行成本。目前采用三种方式对SAGD高温产出液进行余热回收利用，一是与锅炉供水换热，提高供水温度，节省燃料;二是与吞吐产液换热，提高吞吐温度;三是与伴热系统换热，用于班站板房供暖;通过以上三种方式既能高效利用 SAGD高温产出液的热量，又能将产出液温度降至适合油水分离的温度（90℃）。

通过以上措施的实施， SAGD注汽系统综合热利率有了显著的提高， 目前注汽锅炉系统热效率已由原来的86.8%提高到88.9%。通过应用汽包锅炉及MVC水处理技术，提高蒸汽干度，减少热量损失，并对注汽管线应用新型保温材料，加强注汽井筒隔热新技术的应用及油藏方面合理的调控，综合热利用率已由原来的 65%提高到82%，效果显著。

三、结论

（1）注入蒸汽的干度及所携带的有效热量在SAGD开发效果中起主要作用。

（2）结合超稠油油藏SAGD开发的特点，利用现场监测资料并通过理论计算，分析出注汽系统各阶段热量损失所占比例。

（3）通过对SAGD注汽系统热利用率影响的原因进行分析，依靠技术进步和注汽工艺的改造，综合热利用率提高了17%，保证了SAGD的开发效果。

（4）不断提高蒸汽的热利用率仍是保证SAGD后期开发的主要因素，需要在注汽、举升和地面集输系统展开充分深入的研究。

参考文献：

[1]刘文章.稠油注蒸汽热采工程[M].北京：石油工业出版社，1997：235-270.

[2]吴霞.蒸汽辅助重力泄油技术研究进展[J]. 特种油气藏，2007，14（1）： 7-10.

[3]武毅，张丽萍，李晓漫，等.超稠油SAGD开发蒸汽腔形成及扩展规律[J].特种油气藏，2007，14（6）：40-43.

[4]张方礼，张丽萍，鲍君刚，等.蒸汽辅助重力泄油技术在超稠油开发中的应用[J].特种油气藏，2007，14（2）：70-72.

作者简介：王彦卫（1984-），男，工程师，目前在辽河油田特种油开发公司地质研究所从事超稠油开发工作。

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