本報(bào)記者 江池 攝 2012年5月16日，在克拉瑪依油田最大的超稠油開發(fā)區(qū)塊——風(fēng)城油田，一位巡井工正在巡查新式抽油機(jī)的運(yùn)行狀況。新式抽油機(jī)與傳統(tǒng)抽油機(jī)相比，節(jié)能達(dá)到70%，為油田大規(guī)模實(shí)施節(jié)能改造項(xiàng)目和打造智能化油田奠定了良好基礎(chǔ)。
????經(jīng)過(guò)二十多年的不懈探索，克拉瑪依石油人研發(fā)形成的稠油開發(fā)系列技術(shù)，有不少獨(dú)特的創(chuàng)新處于世界領(lǐng)先地位。這些技術(shù)創(chuàng)新不僅“解放”了億萬(wàn)年來(lái)深埋于克拉瑪依地下的稠油，對(duì)油田、對(duì)城市、對(duì)國(guó)家作出了獨(dú)特而重大的貢獻(xiàn)，而且在業(yè)界贏得了世界性聲譽(yù)，為全世界的稠油開發(fā)提供了“中國(guó)樣本”和“中國(guó)智慧”。
????形成支撐新疆淺層稠油上產(chǎn)技術(shù)
????2018年12月23日，《新疆淺層稠油開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用》成果鑒定會(huì)在北京召開。會(huì)議認(rèn)為，該成果整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中陸相淺層砂礫巖稠油注蒸汽開采后期轉(zhuǎn)火驅(qū)提高采收率和淺薄層稠油注蒸汽開采技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，一致同意通過(guò)成果鑒定。
????2018年10月，在“第三屆重油提高采收率”國(guó)際會(huì)議上，國(guó)際知名稠油專家K.C.yang、Ian Gates等評(píng)價(jià)：新疆油田公司的稠油開發(fā)技術(shù)將傳統(tǒng)稠油開發(fā)技術(shù)提升到一個(gè)新的水平，引領(lǐng)著稠油提高采收率的方向，推廣潛力很大。
????經(jīng)過(guò)二十多年的努力，新疆油田公司在淺層稠油開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用上取得重要突破，并取得4個(gè)方面的創(chuàng)新成果，形成了支撐克拉瑪依油田淺層稠油500萬(wàn)噸上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的新一代技術(shù)——
????形成了淺層稠油、超稠油高效開發(fā)成套技術(shù)。
????形成了淺層稠油開發(fā)技術(shù)系列，研發(fā)105種新裝備，有力支撐了油田高效開采，引領(lǐng)了稠油熱采技術(shù)的發(fā)展方向。
????這標(biāo)志著稠油熱采理論技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)取得成功。該套技術(shù)在2010年、2013年、2015年分獲“中國(guó)石油科技十大進(jìn)展”。
????二十多年來(lái)，隨著技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新，新疆油田公司淺層稠油開發(fā)的多項(xiàng)技術(shù)打破了國(guó)外壟斷，讓中國(guó)石油人在稠油開發(fā)，特別是超稠油開發(fā)領(lǐng)域挺直了腰桿，并將“中國(guó)智慧”帶到了其他國(guó)家和地區(qū)。
本報(bào)通訊員 金鑫 攝 2014年11月21日，風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)新建產(chǎn)能區(qū)塊，一部部鉆機(jī)在鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)通宵達(dá)旦作業(yè)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年努力，克拉瑪依油田淺層稠油開發(fā)在關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用上不斷突破，為稠油、超稠油的經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用、產(chǎn)能建設(shè)、規(guī)模開采提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。
????SAGD項(xiàng)目突破諸多禁區(qū)
????世界著名稠油開發(fā)技術(shù)研究機(jī)構(gòu)——加拿大阿爾伯達(dá)省創(chuàng)新技術(shù)研究院評(píng)價(jià)：新疆風(fēng)城油田SAGD項(xiàng)目突破諸多禁區(qū)，是低品位超稠油唯一工業(yè)化成功的實(shí)例，應(yīng)用前景廣闊。
????這個(gè)評(píng)價(jià)從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了該套技術(shù)的創(chuàng)新的“世界水平”——
2020年9月21日，風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)二號(hào)稠油聯(lián)合站員工正在對(duì)新稠油處理裝置進(jìn)行巡檢作業(yè)。本報(bào)首席記者 閔勇 攝
????創(chuàng)新強(qiáng)非均質(zhì)超稠油雙水平井SAGD技術(shù)，建成風(fēng)城超稠油一百萬(wàn)噸基地；
????創(chuàng)建了多滲流屏障條件下蒸汽輔助重力泄油理論方法；
????創(chuàng)新雙層交錯(cuò)組合、直—平點(diǎn)線組合和平—平線線組合等3類立體井網(wǎng)和兩種多分支井型，儲(chǔ)量動(dòng)用程度提高12%，采油速度提高20%—40%；
????發(fā)明雙水平井間高效預(yù)熱啟動(dòng)、雙水平井SAGD高溫汽液界面調(diào)控、高溫帶壓汽腔保護(hù)作業(yè)等9項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，單項(xiàng)和綜合指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)際先進(jìn)水平。
????發(fā)明和創(chuàng)建了淺層辮狀河強(qiáng)非均質(zhì)超稠油SAGD開發(fā)技術(shù)體系，破解了多滲流屏障與蒸汽腔融合高效泄油的世界級(jí)難題。被國(guó)外三大石油公司判為開發(fā)“禁區(qū)”的數(shù)億噸超稠油資源的開發(fā)難關(guān)終被攻克，2018年產(chǎn)油102萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2025年產(chǎn)油200萬(wàn)噸以上。
2018年12月20日，風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)采油二站員工正準(zhǔn)備對(duì)油井進(jìn)行注汽。 本報(bào)通訊員 吳小川攝
????首創(chuàng)注蒸汽尾礦高溫火燒驅(qū)油理論技術(shù)
????2018年5月，13位院士、專家堅(jiān)定認(rèn)為：陸相淺薄層砂礫巖稠油注蒸汽開采技術(shù)和陸相淺層砂礫巖稠油注蒸汽開采尾礦轉(zhuǎn)火驅(qū)提高采收率技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
????新疆油田公司首創(chuàng)注蒸汽尾礦高溫火燒驅(qū)油理論技術(shù)，在紅淺油區(qū)，提高采收率36個(gè)百分點(diǎn)。形成了注蒸汽后尾礦“原位改質(zhì)—前緣剝離—通道攜帶”的高溫火驅(qū)戰(zhàn)略接替技術(shù)，可以延長(zhǎng)油藏的商業(yè)開發(fā)周期15年，提高采收率36個(gè)百分點(diǎn)，建成年產(chǎn)30萬(wàn)噸生產(chǎn)能力，新增可采儲(chǔ)量4680萬(wàn)噸。噸油能耗和CO2排放分別下降91%和38%，破解了尾礦綠色高效開發(fā)再利用的世界級(jí)難題。
????這項(xiàng)“世界首創(chuàng)”的成果來(lái)自一個(gè)久遠(yuǎn)的發(fā)展背景——
????1984年，克拉瑪依油田拉開了稠油規(guī)模開發(fā)的序幕。二十多年過(guò)去了，到2008年，新疆稠油主體區(qū)塊已進(jìn)入開發(fā)中后期，平均采出程度達(dá)到了25%左右，含水率超過(guò)85%。
????克拉瑪依油田稠油開發(fā)的現(xiàn)狀，只是中國(guó)稠油開發(fā)現(xiàn)狀的一個(gè)縮影。同期的中國(guó)稠油已開發(fā)的區(qū)，普遍進(jìn)入了注蒸汽開發(fā)中后期，面臨著采出程度低、油汽比低、噸油操作成本高等問(wèn)題。
????此時(shí)，采用原有的稠油開發(fā)方式——注蒸汽開發(fā)，已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)中后期稠油的有效開發(fā)。克拉瑪依稠油乃至中國(guó)稠油的開發(fā)，亟需新的接替技術(shù)。
????為了提高注蒸汽開采后稠油油區(qū)開發(fā)的采收率，新疆油田公司組織精兵強(qiáng)將，決定開展專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)。于是，“新疆稠油直井火驅(qū)重大開發(fā)試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及工業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。
2020年4月22日，風(fēng)城油田高含鹽污水深度處理工程正在緊張施工。（克拉瑪依市三達(dá)公司供圖）
????火驅(qū)技術(shù)是指通過(guò)注汽井連續(xù)注入空氣，點(diǎn)燃油層中的油加熱油層，使稠油變軟變稀增加流動(dòng)性，然后將原油推向生產(chǎn)井被開采出來(lái)的一種稠油熱采技術(shù)，具有熱效率高、采收率高、節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì)。利用火驅(qū)技術(shù)，稠油油藏采收率最高可達(dá)70%至80%。
????火驅(qū)技術(shù)雖然采收率高，但面臨在地層中原油燃燒過(guò)程復(fù)雜等諸多問(wèn)題。與此同時(shí)，國(guó)外火驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)均在原始油藏開展，注蒸汽開采后轉(zhuǎn)火驅(qū)開采沒(méi)有先例可循，且火驅(qū)機(jī)理復(fù)雜，礦場(chǎng)試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)缺乏。
????面對(duì)火驅(qū)全新的開采方式和技術(shù)挑戰(zhàn)，克拉瑪依的石油科研人員上下齊心、不畏艱難、苦干巧干實(shí)干，通過(guò)創(chuàng)新室內(nèi)實(shí)驗(yàn)手段，突破了原始油藏火驅(qū)驅(qū)油理論的認(rèn)識(shí)，揭示了原油火燒機(jī)理，攻克了井下功率電點(diǎn)火、火線前緣調(diào)控等重大技術(shù)難題，使直井火驅(qū)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)得到了工業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了稠油油區(qū)開采中后期的高效開發(fā)和效益建產(chǎn)。
????首先，突破了原始油藏火驅(qū)驅(qū)油理論認(rèn)識(shí)，創(chuàng)建了注蒸汽后稠油火驅(qū)驅(qū)油理論；其次，構(gòu)建了高滲通道控制下砂礫巖儲(chǔ)層直井火驅(qū)動(dòng)用模式，提出了基于不同模式的差異化調(diào)控對(duì)策；再次，攻克了點(diǎn)火、火線前緣監(jiān)測(cè)等重大技術(shù)難題，形成了注蒸汽后轉(zhuǎn)火驅(qū)開發(fā)配套關(guān)鍵技術(shù)。
????2015年，該成果被評(píng)為“中石油七大勘探開發(fā)新技術(shù)”之一，并在同年被評(píng)為“中國(guó)石油十大科技進(jìn)展”之一。2019年1月，在科技部查新報(bào)告中，該成果的查新結(jié)果顯示：國(guó)內(nèi)外未見報(bào)道，具有新穎性和創(chuàng)新性。
????該成果取得的榮譽(yù)和對(duì)該成果的鑒定結(jié)果，是對(duì)直井火驅(qū)技術(shù)的充分肯定和高度認(rèn)可。
????目前，火驅(qū)技術(shù)已在紅淺1井區(qū)火驅(qū)工業(yè)化“30萬(wàn)噸產(chǎn)能建設(shè)”中應(yīng)用，動(dòng)用儲(chǔ)量一千五百多萬(wàn)噸，使注蒸汽開采后的稠油油藏重新煥發(fā)青春，實(shí)現(xiàn)了高效開發(fā)，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
????該成果的技術(shù)和理論突破，開辟了稠油注蒸汽開發(fā)尾礦再利用的新領(lǐng)域，為大幅度提高稠油采收率提供了戰(zhàn)略性接替技術(shù)，為新疆油田公司持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。
2013年9月3日，風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)員工在新投用的注汽鍋爐現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢作業(yè)。（風(fēng)城作業(yè)區(qū)供圖）
????研制世界第一臺(tái)回用含鹽污水的過(guò)熱鍋爐
????在稠油開發(fā)過(guò)程的廢水余熱資源利用中，新疆油田公司取得了一系列創(chuàng)新成果——
????研制出世界第一臺(tái)回用含鹽污水的過(guò)熱鍋爐。這種鍋爐在風(fēng)城油田的廣泛運(yùn)用，累計(jì)回用污水4.2億噸，相當(dāng)克拉瑪依油田5年用水量的總和，并已推廣至勝利油田所屬春風(fēng)油田、加拿大多佛油田。
????發(fā)明稠油熱采分布式無(wú)動(dòng)力密閉集輸工藝，創(chuàng)新多相采出液非穩(wěn)態(tài)高效換熱技術(shù)，熱能利用率由傳統(tǒng)的75%提高到95%。發(fā)明采出液高效處理及資源化利用技術(shù)，噸油單耗降低21.4%。
????發(fā)明“破膠失穩(wěn)—破乳脫水”油水高效分離技術(shù)，處理原油黏度是國(guó)外的5倍，脫水效率是國(guó)內(nèi)同類技術(shù)的30倍。
????通過(guò)上述技術(shù)的應(yīng)用，形成了以“高干度注汽、高溫集輸、高效脫水、低成本污水回用”為特點(diǎn)的稠油地面工藝模式，在風(fēng)城油田建成國(guó)內(nèi)首個(gè)稠油物聯(lián)網(wǎng)示范基地，人力資源配置減少75%。
????可以說(shuō)，這些創(chuàng)新成果從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，也展現(xiàn)了新疆油田公司在稠油開發(fā)中始終如一的“綠色引領(lǐng)”的發(fā)展宗旨。
????先說(shuō)高溫密閉脫水技術(shù)，即高溫復(fù)雜采出液高效脫水技術(shù)：針對(duì)復(fù)雜采出液脫水難的問(wèn)題，創(chuàng)新“破膠失穩(wěn)—破乳脫水”油水分離機(jī)理，發(fā)明耐高溫（220℃）有機(jī)化學(xué)劑產(chǎn)品，建立基于仰角脫水裝備的強(qiáng)制對(duì)流脫水工藝，脫水時(shí)間由120小時(shí)縮短至4小時(shí)，凈化油含水從5%降低到0.5%。
????據(jù)介紹，由于SAGD采出液具有高溫、高壓、乳化嚴(yán)重的特點(diǎn)，因此，如果不對(duì)其進(jìn)行特殊處理，就很難發(fā)生油水分離。
????而設(shè)計(jì)人員蔣旭等人所要做的就是動(dòng)用各種技術(shù)和手段，設(shè)計(jì)出合適的裝置，讓SAGD采出液通過(guò)這些裝置后，將其中的原油分離出來(lái)。
????他們的這些裝置組合起來(lái)形成了一個(gè)共有的名稱——風(fēng)城油田SAGD采出液高溫密閉脫水試驗(yàn)站。
????作為這個(gè)站的主要設(shè)計(jì)者，蔣旭知道，當(dāng)風(fēng)城油田SAGD井達(dá)到一定數(shù)量，這個(gè)試驗(yàn)站處理的采出液也將達(dá)到飽和狀態(tài)。而這對(duì)他來(lái)說(shuō)，則意味著他晚上加班的次數(shù)增多了。
????2009年，蔣旭工作才一年，便接到一個(gè)“大活”。這個(gè)“大活”便是“SAGD采出液高溫密閉脫水試驗(yàn)”，它是中石油重大項(xiàng)目“風(fēng)城超稠油開發(fā)地面工程配套技術(shù)研究”的6個(gè)課題之一。
????這個(gè)“大活”還有一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)背景。
2018年8月8日，紅淺作業(yè)區(qū)火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，油田公司應(yīng)急搶險(xiǎn)救援中心技術(shù)人員正在現(xiàn)場(chǎng)奮戰(zhàn)。本報(bào)通訊員 牙地克·買買提江 攝
????當(dāng)時(shí)，一些SAGD試驗(yàn)井相繼進(jìn)入生產(chǎn)，而采出液進(jìn)入風(fēng)城1號(hào)稠油聯(lián)合站后，原油脫水困難，給1號(hào)稠油聯(lián)合站油水處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)困擾。
????蔣旭還記得有人這樣調(diào)侃道：你要是能拿下這個(gè)項(xiàng)目，可算是為國(guó)爭(zhēng)光呀！
????初出茅廬的蔣旭清楚這句話的分量。原因不外乎這兩點(diǎn)——
????一是這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)時(shí)僅有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家掌握，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成功案例。
????二是掌握此項(xiàng)技術(shù)的幾個(gè)國(guó)家，對(duì)技術(shù)中的脫水工藝、核心設(shè)備及藥劑配方，實(shí)施了技術(shù)封鎖。
????其實(shí)，SAGD采出液之所以難處理，無(wú)外乎在于它高溫、高壓、乳化嚴(yán)重的特點(diǎn)。
????蔣旭和他的團(tuán)隊(duì)開始展開技術(shù)攻關(guān)，組織對(duì)主要脫水設(shè)備進(jìn)行自主研發(fā)、自主生產(chǎn)。
????經(jīng)歷了幾個(gè)月的項(xiàng)目立項(xiàng)、幾個(gè)月的SAGD高溫采出液物性分析、幾個(gè)月的SAGD高溫采出液密閉集輸工藝研究、幾個(gè)月的SAGD高溫采出液試驗(yàn)裝置研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、一年的施工圖設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工……
????如今，高溫密閉脫水技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
????再說(shuō)循環(huán)流化床鍋爐：發(fā)明世界第一臺(tái)分段蒸發(fā)式過(guò)熱鍋爐，給水礦化度限值由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的5mg/L拓寬到2000mg/L，實(shí)現(xiàn)了高溫污水直接回用，水、熱資源利用率由傳統(tǒng)的75%提高到95%。
????我國(guó)首臺(tái)可回用油田污水生產(chǎn)高干度蒸汽進(jìn)行稠油開采的大噸位流化床燃煤鍋爐，簡(jiǎn)稱之循環(huán)流化床燃煤鍋爐。這臺(tái)鍋爐于2012年3月投產(chǎn)，每小時(shí)產(chǎn)汽量達(dá)130噸。
????與電站循環(huán)流化床鍋爐需使用純水不同，這臺(tái)燃煤鍋爐使用的水，不僅可以是普通清水軟化水，也可以是經(jīng)過(guò)處理回收的油田采出污水，這么做可以大幅度提高污水利用率。
????還有一個(gè)重要試驗(yàn)與燃煤注汽鍋爐相關(guān)，它是風(fēng)城高含鹽水處理回用中試試驗(yàn)工程。這項(xiàng)工程與“油泥與煤混燒的試驗(yàn)”相同，均屬于一個(gè)研究項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目名為“熱采節(jié)能節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)研究”，該研究是中國(guó)石油低碳關(guān)鍵技術(shù)研究的課題之一。
????“中國(guó)石油低碳關(guān)鍵技術(shù)研究”是中石油重大科技專項(xiàng)。
????說(shuō)到高含鹽水利用工程，它的核心是一套工藝。這套工藝與相關(guān)的裝置組合在一起，只為解決一個(gè)問(wèn)題——對(duì)燃煤注汽鍋爐產(chǎn)生的高含鹽廢水進(jìn)行分離，并讓分離出來(lái)的水回用鍋爐，其他成分也能有效利用。
????從2012年年初起，設(shè)計(jì)人員周京都和同事就為解決這個(gè)問(wèn)題而展開研究。那時(shí)，他們最大的難題是“國(guó)內(nèi)外無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循”。
????周京都等設(shè)計(jì)者在查閱大量資料后發(fā)現(xiàn)：盡管國(guó)內(nèi)也有類似的蒸發(fā)處理工藝，然而，這類工藝均應(yīng)用于藥品、食品、制鹽等領(lǐng)域。也就是說(shuō)，將高含鹽水蒸發(fā)處理工藝應(yīng)用于油田生產(chǎn)，尚屬首次。
????這些高含鹽污水中，主要來(lái)自風(fēng)城油田稠油開采日益增加的燃煤注汽鍋爐，還有少量則來(lái)自軟化水處理過(guò)程。
????隨后，設(shè)計(jì)者們開始研究適合的工藝，并與國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)專家和科研院所展開合作。他們先后前往廣西、四川的氧化鋁行業(yè)和制鹽行業(yè)進(jìn)行調(diào)研，希望能為工程的成功提供借鑒。
????2012年4月，該試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案通過(guò)中石油股份公司審查。通過(guò)該工藝可回收98%的無(wú)鹽水回用注汽鍋爐，鹽最終以固態(tài)形式回收，以期達(dá)到“零排放”。
????2012年8月10日，高含鹽水利用試驗(yàn)站建設(shè)動(dòng)工，該站設(shè)計(jì)規(guī)模為240立方米/天。
????…………
????這一系列的技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)成了淺層稠油開發(fā)的技術(shù)體系，在稠油開發(fā)領(lǐng)域展現(xiàn)了中國(guó)人的聰明才智，提升了克拉瑪依石油人、新疆油田公司乃至中石油在全世界的良好形象。
????明日請(qǐng)關(guān)注克拉瑪依油田稠油開發(fā)的奮進(jìn)歷程系列報(bào)道之十二：《走向世界揚(yáng)威海外——克拉瑪依油田稠油開發(fā)技術(shù)推廣應(yīng)用情況掃描》
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