稠油熱采注汽鍋爐在海洋平臺上的首次應用

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

稠油熱采注汽鍋爐在海洋平臺上的首次應用

邱麗燦張杰張輪亭（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，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平臺進行了稠油熱力開采，文中介紹了稠油熱采設備---注汽鍋爐作用及原理，以及在實際作業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踐經驗。

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，由于海上施工作業困難，我國海洋平臺主要進行稀油開采，沒有進行稠油開發，隨著科技進步和社會需求以及油品價格的的上漲，海洋稠油熱力開采成為必要和可能，為此，中國海洋石油引進地面熱采設備-----注汽鍋爐，經過改進，進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踐經驗。

1　海洋石油平臺注汽裝備

本次海洋平臺熱采吞吐作業，由于是首次進行，國內沒有成熟方案可以借鑒，因此采用了地面油田熱采裝備，并對此設備進行了海洋適應性改造。

海上石油開采的主要設備有：熱采鍋爐、軟化水設備、油鹽泵房、油罐、水罐、擴容罐、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備。

2　各設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，它的輻射段和對流段為單路直管水平往復式排列結構，產生的飽和蒸汽為干度大于80%的濕蒸汽。設計為液（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械設備。

2.2軟化水設備工作原理：

水的硬度常用溶解在水中的鎂和鈣的含量來表示，水處理設備是降低生水的硬度，以達到符合鍋爐用水的目的。含有硬度的生水通過水處理系統中離子交換器，將其中的鎂、鈣離子與離子交換器中的樹脂進行化學反應，使附著在樹脂上的鈉離子與鎂、鈣離子進行交換，通過反應將鎂、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：

油鹽泵房共有兩臺鹽泵和兩臺油泵，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鹽箱，同時可以循環化鹽池內的鹽水，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，同時油泵內部可以實現油路簡單的循環。

2.4中央控制間工作原理：

中央控制間是對鍋爐、水處理等各種設備進行集中控制的設備。中央控制間內還包括一套鍋爐及水處理的監控系統。通過連接至中央控制間的外輸電源，然后由多路斷路器對各附屬設備進行分開控制。

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行汽水分離的。由鍋爐出口來的具有很大動能的汽水混合物沿切線方向引入旋風分離器的筒體，使其由直線運動轉變為旋運動，形成離心力（比重力大17.9～47.5倍），由于汽和水存在重度差，汽在旋風筒中螺旋上升，形成柱狀水蒸汽，而水則拋向筒壁并旋轉下降，在筒內形成拋物面；還有少量水滴被帶入旋風筒中部的空間.這些水滴再隨汽流螺旋上升的過程中，逐漸被推向壁面。當蒸汽通過旋風筒上部的百葉窗頂帽時，經過膜式分離使蒸汽進一步被分離。

系統組成：控制柜、電動調節閥、磁浮液位計、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備的入口進入設備內旋風分離區，當含雜質氣體沿軸向進入旋風分離管后，氣流受導向葉片的導流作用而產生強烈旋轉，氣流沿筒體呈螺旋形向下進入旋風筒體，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管排塵口至設備底部儲液區，從設備底部的出液口流出。

3　海洋石油平臺注汽遇到的問題及解決方案

3.1問題

系統體積龐大，平臺面積有限。由于該套設備的原型是以地面油田為服務對象進行開發的，所以在設計建造上，沒有考慮其它使用情況。以蒸汽發生量11.5T/h的熱采鍋爐為例，重量為55T，體積為16*4*3.4m3，在陸地運輸亦存在超寬超重問題。

水源水選取困難，水質指標要求嚴格。海洋平臺所有淡水，均是由船舶從陸地運輸而來，成本很高，及其珍貴，且運力受天氣限制，平臺存儲能力亦有限，僅能滿足生活用水，無法提供熱采注汽對淡水的大量需求，一臺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）系統體積龐大，平臺面積有限。

（2）設備總體重量重，平臺吊機能力有限。

（3）水源水選取困難，水質指標要求嚴格。

（4）系統集中控制難，設備分布在不同平臺。

（5）陸地設備需全面改造，以符合海洋環境、滿足海洋標準，改造困難。

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

［2］武占.油田注汽鍋爐［M］.上海，上海交通大學出版社，2008.

［3］劉繼和，孫素鳳.注汽鍋爐［M］.北京，石油工業出版社，2007.

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