CN102337876A - 一种海上重质油田热力开采系统与开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上重质油田热力开采系统及开采方法，所述的系统包括海水淡化子系统、蒸汽制备子系统、蒸汽注入子系统和油气生产子系统，所述的蒸汽制备子系统、蒸汽注入子系统和海水淡化子系统安装于固定式或浮动式海上生产平台上。所述的方法，包括海水淡化、蒸汽制备、蒸汽注入和油气生产。本发明提出的海水淡化设备、海上蒸汽制备设备、蒸汽注入设备和海上开采设备的集成系统，解决了海上淡水来源和蒸汽的制备的难题，为海上稠油蒸汽热力开采提供了基础条件。本发明采用灵活的燃料供应和适用广泛的燃烧器，为海上的蒸汽制备提供了便利。本发明使海上稠油蒸汽热力开采的经济性大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上重质油田热力开采联合系统及开采方法，涉及重质油田热力开发技术、海水淡化技术、蒸汽或热水制备技术、蒸汽或热水注入技术、油气处理和储运技术等。
背景技术
一些海洋油田的原油为重质原油，API重度在22以下。开采重油的方法目前主要有热力驱动和化学驱动两种方法。热力驱动方法的主要原理是利用蒸汽或热水加热、稀释原油，从而降低原油的粘度。热力驱动方法主要包括蒸汽吞吐法、蒸汽驱动法、蒸汽辅助重力采油法等。化学驱动方法的本质是利用化学方法降低原油的粘度，通常有注入二氧化碳、注入聚合物、注入表面活性剂等方法。
热力驱动方法在陆上重油开采中已广泛应用，其主要系统包括蒸汽发生器、蒸汽注入系统和生产设备，其中生产设备与常规采油类似。当用于海上石油开采时，将遇到蒸汽制备的困难。蒸汽制备需要含盐度较低的软化水。由于海上淡水缺乏，而且需要制备蒸汽的燃烧和污染控制系统，这些设备往往占地面积大，给海上蒸汽制备带来一定困难。
美国专利US 20100243246A1公开了《WATER INJECTION SYSTEMS ANDMETHODS》(注水系统和方法)，该专利采用淡化海水注入储油层进行二次开采，没有考虑将淡化水加热为蒸汽进行热力开采。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种通过海水淡化解决淡水来源的海上重质油田热力开采系统与开采方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种海上重质油田热力开采系统，包括海水淡化子系统、蒸汽制备子系统、蒸汽注入子系统和油气生产子系统，所述的蒸汽制备子系统、蒸汽注入子系统和海水淡化子系统安装于固定式或浮动式海上生产平台上，所述的海水淡化子系统一端连接海水进入管道、另一端通过淡水管道与蒸汽制备子系统连接，所述的蒸汽注入子系统一端通过管道与蒸汽制备子系统连接、另一端通过管道与油气生产子系统连接。
本发明所述的蒸汽注入子系统包括一个蒸汽储存罐。
本发明所述的浮动式海上生产平台包括船舶。
一种海上重质油田热力开采方法，包括以下步骤：
A、海水淡化：海水淡化子系统从海上生产平台附近抽取海水，海水经过除固体颗粒、除微生物和加药沉淀的预处理工序，用蒸发、离子交换或反渗透的脱盐方法除去海水中的大部分盐分，将达到蒸汽制备子系统水质要求的淡水输送到蒸汽制备子系统；海水淡化子系统将产生的浓盐水排放至海上生产平台附近海域；
B、蒸汽制备：蒸汽制备子系统利用海上生产平台自载的燃油或经过油气处理子系统中的原油或原油伴生气、在一个或多个燃烧器内燃烧产生高温烟气，高温烟气将热能传递给淡水并使之变成蒸汽或者热水，余下的高温烟气经过除尘、脱硫等污染控制装置后排入大气；
C、蒸汽注入：蒸汽注入子系统将蒸汽制备子系统产生的蒸汽或热水经过流量控制调节，进入海上生产平台的管路或保温管路到达海底井口装置，然后进入注气井或注水井，并经过注入井或含保温层的井进入储油层；
D、油气生产：油气生产子系统根据热力驱动的方法，利用蒸汽或热水在储油层采用一口或多口井进行蒸汽吞吐、蒸汽驱动或者蒸汽辅助重力采油热力开采方法进行油气生产，储油层的原油经过采油井、井口装置和海底输油管线到达海上生产平台。
本发明所述的海水淡化子系统使用蒸汽制备子系统产生的蒸汽通过管道输送至海水淡化子系统的蒸汽入口，驱动蒸汽制备子系统工作；或使用海上生产平台发电机产生的电通过电缆输送至海水淡化子系统的电力接口，驱动蒸汽制备子系统工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
常规的海上重油开采通常采用下面几种方法：
1)注水法：这种方法费用低，但获得的产油率也较低，不能最大限度地利用油田的储藏。
2)机械方法：采用压裂的方法增加油层里的裂纹，使得油通过更多的渠道进入油井，但这种方法仍然无法快速有效地移动地下很多细小孔里的油。
3)蒸汽加热法：将蒸汽注入地下使得油的温度提高，同时稀释地下的油，从而降低粘度，提高产量。这种方法在海上使用需要大量的淡水和大的蒸汽制备装置，目前的海上生产系统往往不具备这些。
4)化学法：通过注入表面活性剂、碱性物质或者聚合物，使得原油在地下更容易流动；这种方法需要所加的化学物质和油层的化学特性需要匹配，确定的工艺复杂，而且化学物质本身的费用较高。
综上所述，海上蒸汽注入法是一种比较好的方法，可以适用于大范围的油田开发。本发明提出的海水淡化设备、海上蒸汽制备设备、蒸汽注入设备和海上开采设备的集成系统，解决了海上淡水来源和蒸汽的制备的难题，为海上稠油蒸汽热力开采提供了基础条件。由于海上的燃料供应可能多变，本发明采用灵活的燃料供应和适用广泛的燃烧器，为海上的蒸汽制备提供了便利。海上稠油蒸汽热力开采将会使得产油率大大提高。海水淡化装置和蒸汽制备装置的费用与增产的石油相比往往低得多，因此海上稠油蒸汽热力开采的经济性也将大大提高
附图说明
本发明共有附图5张，
图1是海上重油热力开采系统示意图。
图2是海水淡化子系统和蒸汽制备子系统工作原理示意图。
图3是蒸汽注入子系统工作原理示意图。
图4是油气生产子系统工作原理示意图。
图5是油气处理子系统工作原理示意图。
图中：1、海水淡化子系统，2、蒸汽制备子系统，3、蒸汽注入子系统，4、油气生产子系统，5、油气处理子系统，6、海上生产平台，7、发电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-5所示，一种海上重质油田热力开采系统，包括海水淡化子系统1、蒸汽制备子系统2、蒸汽注入子系统3和油气生产子系统4，所述的蒸汽制备子系统2、蒸汽注入子系统3和海水淡化子系统1安装于固定式或浮动式海上生产平台6上，所述的海水淡化子系统1一端连接海水进入管道、另一端通过淡水管道与蒸汽制备子系统2连接，所述的蒸汽注入子系统3一端通过管道与蒸汽制备子系统2连接、另一端通过管道与油气生产子系统4连接。
本发明所述的蒸汽注入子系统3包括一个蒸汽储存罐。
本发明所述的浮动式海上生产平台6包括船舶。
一种海上重质油田热力开采方法，包括以下步骤：
A、海水淡化：海水淡化子系统1从海上生产平台6附近抽取海水，海水经过除固体颗粒、除微生物和加药沉淀的预处理工序，用蒸发、离子交换或反渗透的脱盐方法除去海水中的大部分盐分，将达到蒸汽制备子系统2水质要求的淡水输送到蒸汽制备子系统2；海水淡化子系统1将产生的浓盐水排放至海上生产平台6附近海域；
B、蒸汽制备：蒸汽制备子系统2利用海上生产平台6自载的燃油或经过油气处理子系统5中的原油或原油伴生气、在一个或多个燃烧器内燃烧产生高温烟气，高温烟气将热能传递给淡水并使之变成蒸汽或者热水，余下的高温烟气经过除尘、脱硫等污染控制装置后排入大气；
C、蒸汽注入：蒸汽注入子系统3将蒸汽制备子系统2产生的蒸汽或热水经过流量控制调节，进入海上生产平台6的管路或保温管路到达海底井口装置，然后进入注气井或注水井，并经过注入井或含保温层的井进入储油层；
D、油气生产：油气生产子系统4根据热力驱动的方法，利用蒸汽或热水在储油层采用一口或多口井进行蒸汽吞吐、蒸汽驱动或者蒸汽辅助重力采油热力开采方法进行油气生产，储油层的原油经过采油井、井口装置和海底输油管线到达海上生产平台6。
本发明所述的海水淡化子系统1使用蒸汽制备子系统2产生的蒸汽通过管道输送至海水淡化子系统1的蒸汽入口，驱动蒸汽制备子系统2工作；或使用海上生产平台6发电机7产生的电通过电缆输送至海水淡化子系统1的电力接口，驱动蒸汽制备子系统2工作。
本发明根据重质油田的油藏参数、地理位置、周边环境、地区性法规和行业规范，以及能源公司的投资预算对系统、子系统的工艺方法、功能、操作方法进行选取。如海水淡化的方法、蒸汽制备方法、蒸汽注入方法、热力生产方法和油气处理、储运等工艺方法的选取，本发明已提供了部分有代表性的可选方案。方案选取后，进一步依据上述基本条件和要求对设备进行设计、制造、采购、安装、调试、运行、维护。
本发明的基本系统包括：
A0：基于反渗透原理的海水淡化子系统1；
B0：利用当地采出的油气作为燃料制备蒸汽的蒸汽制备子系统2；
C0：采用蒸汽吞吐法的稠油开采方法的油气生产子系统4。
本发明的海水淡化子系统1还可以选择采用以下方式：
A1：基于蒸发方法的海水淡化子系统1，可以是多效蒸馏，也可以是多级蒸发；
A2：基于离子交换的电渗析法的海水淡化子系统1。
本发明的蒸汽制备子系统2还可以选择采用以下方式：
B1：利用从其他地方运来的燃料制备蒸汽的蒸汽发生器；
B2：利用太阳能作为热源的蒸汽发生器；
B3：不包括蒸汽储存罐而将蒸汽发生器的蒸汽直接注入地下的子系统。
本发明的油气生产子系统4还可以选择采用以下方式：
C1：采用蒸汽驱动法的稠油开采方法；
C2：采用蒸汽辅助重力泄油法的稠油开采方法；
C3：采用蒸汽与轻油混合后注入地下，利用轻油作为溶剂的稠油开采方法；
C4：采用蒸汽与不凝结气体混合后注入地下，以提高产油效率的开采方法。不凝结气体为氮气、空气、二氧化碳、甲烷的一种或多种。
本发明没有考虑油气处理子系统5，基于海上生产平台6的实际配制情况，可以考虑在海上生产平台6安装油气处理子系统5，在当地处理产出的油气；也可以直接将产出的油气送到其他地方处理。
本发明采用了强化换热和紧凑的管路设计，与陆地系统相比，减小了海水淡化子系统1和蒸汽制备子系统2的占地面积，从而适合海上应用。
Claims (5)
1.一种海上重质油田热力开采系统，其特征在于：包括海水淡化子系统(1)、蒸汽制备子系统(2)、蒸汽注入子系统(3)和油气生产子系统(4)，所述的蒸汽制备子系统(2)、蒸汽注入子系统(3)和海水淡化子系统(1)安装于固定式或浮动式海上生产平台(6)上，所述的海水淡化子系统(1)一端连接海水进入管道、另一端通过淡水管道与蒸汽制备子系统(2)连接，所述的蒸汽注入子系统(3)一端通过管道与蒸汽制备子系统(2)连接、另一端通过管道与油气生产子系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种海上重质油田热力开采系统，其特征在于：所述的蒸汽注入子系统(3)包括一个蒸汽储存罐。
3.根据权利要求1所述的一种海上重质油田热力开采系统，其特征在于：所述的浮动式海上生产平台(6)包括船舶。
4.一种海上重质油田热力开采方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、海水淡化：海水淡化子系统(1)从海上生产平台(6)附近抽取海水，海水经过除固体颗粒、除微生物和加药沉淀的预处理工序，用蒸发、离子交换或反渗透的脱盐方法除去海水中的大部分盐分，将达到蒸汽制备子系统(2)水质要求的淡水输送到蒸汽制备子系统(2)；海水淡化子系统(1)将产生的浓盐水排放至海上生产平台(6)附近海域；
B、蒸汽制备：蒸汽制备子系统(2)利用海上生产平台(6)自载的燃油或经过油气处理子系统(5)中的原油或原油伴生气、在一个或多个燃烧器内燃烧产生高温烟气，高温烟气将热能传递给淡水并使之变成蒸汽或者热水，余下的高温烟气经过除尘、脱硫等污染控制装置后排入大气；
C、蒸汽注入：蒸汽注入子系统(3)将蒸汽制备子系统(2)产生的蒸汽或热水经过流量控制调节，进入海上生产平台(6)的管路或保温管路到达海底井口装置，然后进入注气井或注水井，并经过注入井或含保温层的井进入储油层；
D、油气生产：油气生产子系统(4)根据热力驱动的方法，利用蒸汽或热水在储油层采用一口或多口井进行蒸汽吞吐、蒸汽驱动或者蒸汽辅助重力采油热力开采方法进行油气生产，储油层的原油经过采油井、井口装置和海底输油管线到达海上生产平台(6)。
5.根据权利要求4所述的一种海上重质油田热力开采方法，其特征在于：所述的海水淡化子系统(1)使用蒸汽制备子系统(2)产生的蒸汽通过管道输送至海水淡化子系统(1)的蒸汽入口，驱动蒸汽制备子系统(2)工作；或使用海上生产平台(6)发电机(7)产生的电通过电缆输送至海水淡化子系统(1)的电力接口，驱动蒸汽制备子系统(2)工作。
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