一带一路一技术——我国独创多元热采技术装备落地哈萨克斯坦
2019年04月23日  |  来源:中能网  |  阅读量:3328

随着全球能源消费的不断增长,常规油气资源开发难度不断增大,非常规油气资源将成为未来油气资源的重要替代油品。根据中石油编著的《全球油气勘探开发形势及油公司动态(2018年)》,截至2017年,采用非常规油气技术开采的剩余可采储量为940亿吨油当量,占全球剩余可采储量的24%,其中90%的非常规油气技术可采资源集中在美洲地区,而美洲地区又多为重油、稠油。

稠油开发的关键是降低稠油粘度,降粘的方法有在稠油中掺入稀油,或提高稠油温度,提高稠油井的产能,达到稠油油藏开发的产量指标。在实际稠油油藏开发中,优先选用提高温度的热采工艺,主要有以下传统方式:蒸汽吞吐技术、蒸汽驱技术。但是,这些技术普遍存在着多轮次吞吐后操作成本增加、油汽比逐渐降低、油井含水率大幅度上升、大量的碳排放等缺点。

颠覆传统的多元热流体采油技术

为了克服传统稠油增采技术的缺点,从2014年11月份至今,中石油CNODC中油锐思技术开发有限责任公司联合北京亦通石油科技有限公司共同研发,经过多次论证,并在工程项目中多次验证,最终成功研发出了多元热流体采油技术。

中石油CNODC海外板块工程建设部与中国寰球工程公司针对我国首套多元热流体出口设备的设计进行了HAZOP分析。经过HAZOP分析,多元热流体设备设计从危险性与可操作性满足国际油田现场使用的要求。

该技术的面世颠覆了传统的技术手段,克服传统技术的缺点,是油气领域一个重大的技术突破。

多元热流体采油技术共申请了9个国家发明专利,获得6个发明专利,4个国际PCT专利保护(委内瑞拉,中亚地区专利保护),其版权归中油锐思和亦通石油共同所有。

那么何为多元热流体采油技术呢?顾名思义,它实质上是一种利用气体 (N2、CO2、水蒸气)与蒸汽的协同效应,通过加热和气体溶解降粘、气体增压、气体扩大加热范围和减小热损失、气体辅助原油重力驱等机理来开采原油,在地下形成泡沫油,增加原油膨胀系数,提高原油流动性,并且在注入过程中实现了零碳排放。

多元热流体技术原理及增产作用

多元热流体技术的核心是多元热流体发生器,它是在高压密闭环境中使燃料和空气充分燃烧,并使水气化为水蒸汽,最终形成主要成分为氮气、二氧化碳和水蒸汽的多元热流体,将其直接注入井下,并实现注入过程零碳排放。

多元热流体技术装备为撬装化设备,相当于一套蒸汽锅炉、一套制氮机和一套二氧化碳收集装置的综合设备。其发生器工作原理如下:

 

正如上图所示,多元热流体采油技术实质上是一种利用气体 (N2、CO2、水蒸气)与蒸汽的协同效应,通过加热和气体溶解降粘、气体增压、气体扩大加热范围和减小热损失、气体辅助原油重力驱等机理来开采原油,在地下形成泡沫油,增加原油膨胀系数,提高原油流动性。具体而言,它的增产机理如下:

(1)加热降粘作用

多元热流体加热降粘作用,采油指数和粘度比均随着温度增大而线性增大,二者之间具有很好的相关性。通过加热降粘可以使稠油流动性呈线性增大,产量也线性增大。

(2)溶解降粘作用

由于多元热流体中含有大量的N2和CO2,气体在较高压力下溶解于原油可以降低原油粘度、提高原油膨胀系数。与原油相互作用形成泡沫油增加原油流动性。

(3)增压作用

在给定多元热流体注入方案下,多元流体具有明显的增压作用,增压贡献大小顺序为:N2>蒸汽>CO2。在形成不同高压气腔时,气腔内平均压力可达0.2~2.0MPa,增压效果明显。

(4)扩大波及体积作用

注多元热流体后形成加热腔大小是注蒸汽形成加热腔的4倍以上。注入多元热流体后气体扩散形成高压区体积要明显大于注蒸汽的高压区,是其3倍以上,增压效果非常明显。

(5)减少油层热量损失

多元热流体中的N2和CO2悬浮在油层上方,保持油层温度,减少温度散失,为油层持续提供热量,降低油藏粘度。

多元热流体技术优势及落地哈萨克斯坦

与传统的增采技术相比,多元热流体技术具有巨大的技术优势,其具体表现在:

(1)采收率高:兼具二氧化碳驱油、氮气驱油和热力采油的优点,与普通热力采油技术相比,可大幅提高产量;

(2)热效率高:将燃料和空气直接燃烧并将软水直接汽化产生蒸汽,高温高压的二氧化碳、氮气和水蒸汽直接注入油层,热效率高达97.5%以上;

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