稠油區塊注汽系統的方案設計

中國石化河南石油工程設計有限公司

稠油區塊注汽系統的方案設計

路浩中國石化河南石油工程設計有限公司

某稠油開發區塊根據開發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等。注汽管線介質為高溫蒸汽，注汽壓力為10MPa、溫度為310℃；采用復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，經計算年可減少渣油+稀油約2 628 t。

注汽鍋爐；設備配置方案；管徑；管線保溫材料

某稠油開發區塊擬建96口蒸汽吞吐井，集輸系統采用三級布站方式。該區塊已建23 t/h、10MPa注汽鍋爐3臺，采用混合渣油作燃料，每臺注汽鍋爐產汽量為16.1 t/h，3臺鍋爐產汽量為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，因此原注汽系統不能利用。根據該區塊開發方案，本次設計年最大注蒸汽量22.9× 104t/a、井口最大注汽設計壓力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；集油站集輸部分擬建設2座300m3沉砂、脫水及外輸緩沖罐；注汽部分擬安裝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等；配套系統擬建1座200m3儲水罐，2 t/h燃煤蒸汽鍋爐2臺等配套設施。

1 注汽系統流程

某稠油區塊原油性質具有“三高兩低”的特點，即相對密度、黏度、瀝青膠質含量高，含臘量和凝固點低，因此注汽流程的合理選擇是方案設計的要點之一。探討注汽系統工藝設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施。該注汽系統流程如下：高壓蒸汽→高壓配汽閥→蒸汽雙向流量→去單井注。

2 注汽鍋爐及主要設備的配置方案

某稠油區塊預測注汽量為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，注汽站鍋爐總容量為32.8 t/h，考慮到注汽系統不均衡性，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。燃料由車拉運至該區注汽站進燃料油儲罐。注汽鍋爐及主要設備的配置方案：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量3～6 h時的耗水計算，選用水罐1座200m3。因燃料油供應系統就在本站，按照儲存時間2～3天考慮，選用200m3拱頂罐2座，內設蒸汽加熱盤管；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 站外注汽管線的設計方案

某稠油區塊站外注汽管線的設計方案主要參數有：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（1#、2#計量站）、BQ45區（包括BQ46區，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。注汽主干線規格分別為：注汽站至BQ33區（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（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區至BQ46區注汽干線滿足同時注2口井，采用d=89 mm×6mm管道。BQ45區內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《稠油集輸及注蒸汽系統設計規定（SY 0027—94）》規范：注汽管道材質必須采用無縫鋼管，當工作壓力大于10 MPa，管道材質應采用20G、16Mn、15MnV，其技術標準應符合國家現行標準《化肥設備用高壓無縫鋼管》或《高壓鍋爐用無縫鋼管》的規定。從目前注汽管道的使用情況分析，注汽管道材質選擇20G（高壓鍋爐用無縫鋼管）可以滿足使用要求。

4 注汽系統主要工程量及投資估算

注汽系統主要工程量及投資估算見表1。

表1 注汽系統主要工程內容及投資估算

5 結語

（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；注汽管線介質為高溫蒸汽，注汽壓力為10MPa、溫度為310℃；根據以往對稠油注蒸汽管道保溫材料的研究結論和對目前生產應用情況的分析，推薦采用復合硅酸鹽材料做第一保溫層（復合硅酸鹽材料耐溫為800℃，導熱系數為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，可實現低氧燃燒，鍋爐排煙選用多管陶瓷旋風高效除塵器，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