全球首個(gè)海上大規(guī)模超稠油熱采開發(fā)油田投產(chǎn)

撬動(dòng)海底“黑琥珀”

能源，人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源肄方。

渤海東北部阿绣，遼東灣海域侦纳。世界首個(gè)海上超稠油儲(chǔ)量規(guī)慕允化開發(fā)油田——旅大5-2北油田的生產(chǎn)平臺(tái)傲然挺立于此否癣。

9噸、60噸灵您、109噸……投產(chǎn)近一個(gè)月栏荷，該油田首口超稠油蒸汽吞吐井日產(chǎn)油量逐步攀升，基本達(dá)到開發(fā)方案設(shè)計(jì)高峰產(chǎn)量轰传。該模式的成功應(yīng)用驴党，將撬動(dòng)渤海灣盆地上億噸宛如“黑琥珀”一般的特超稠油資源開發(fā)，對(duì)于保障國(guó)家能源安全意義重大获茬。

什么是稠油鼻弧、超稠油?我國(guó)稠油開發(fā)現(xiàn)狀如何?令人“愁上加愁”的超稠油開發(fā)到底難在哪兒?全球首個(gè)海上大規(guī)模超稠油熱采開發(fā)油田投產(chǎn)背后有何技術(shù)突破?記者近日采訪了中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司有關(guān)負(fù)責(zé)同志。

喚醒沉睡的“海底黃金”

變規(guī)模儲(chǔ)量為產(chǎn)量

潤(rùn)滑油锦茁、潤(rùn)滑脂，交通建筑行業(yè)所用的各類型瀝青叉存，工業(yè)及發(fā)電廠用燃料油……未來(lái)码俩，市面銷售使用的這些產(chǎn)品中，或許有不少將源自渤海灣盆地的超稠油歼捏。

據(jù)中國(guó)海油有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹稿存，4月23日一期投產(chǎn)的旅大5-2北油田項(xiàng)目，完全投產(chǎn)后預(yù)計(jì)可累產(chǎn)原油超650萬(wàn)噸瞳秽，全部煉化成瀝青可鋪設(shè)5000余公里的4車道高速公路瓣履，相當(dāng)于北京到三亞的直線往返距離率翅。與我國(guó)其他海上油田不同，旅大5-2北油田屬于非常規(guī)稠油靡玲，地層原油黏度大多超過(guò)50000毫帕秒疙铜，是渤海已開發(fā)最稠原油的20倍以上。

這是一個(gè)什么概念?“常溫下接近固體瀝青铆羡，根本無(wú)法流動(dòng)帅邮。”中國(guó)海油天津分公司渤海石油研究院油藏總師劉英憲給記者舉了兩個(gè)例子，“我們平時(shí)吃的蜂蜜黏度通常是3000毫帕秒左右能狼，而使用的面霜黏度通常在10000毫帕秒左右比邮。”

記者了解到，開采后未經(jīng)任何加工的石油顺雪，被稱作原油货吊，是一種復(fù)雜的混合物，主要包含各種烴類嘁凤、膠質(zhì)抠蕊、瀝青質(zhì)等。不同油田中消忘，受油層埋藏深度骄娶、蓋層狀況及運(yùn)移距離等因素影響，產(chǎn)出原油的顏色哩至、組分躏嚎、黏度或密度等都存在差異。

“黏度超過(guò)50毫帕秒的原油就屬于稠油菩貌，被視為‘地下黃金’卢佣。”劉英憲解釋道，50毫帕秒相當(dāng)于常溫下奶油的黏度箭阶。在此基礎(chǔ)上虚茶，以10000毫帕秒、50000毫帕秒為分界點(diǎn)仇参，又可以將稠油分為普通稠油嘹叫、特稠油和超稠油。

數(shù)據(jù)顯示诈乒，在世界剩余石油資源中罩扇，約有70%都是稠油。持續(xù)怕磨、有效喂饥、經(jīng)濟(jì)的稠油開發(fā)成為各國(guó)石油增產(chǎn)的主攻方向。

作為世界四大稠油生產(chǎn)國(guó)之一醇颗，我國(guó)稠油資源量約有198.7億噸陨楼，現(xiàn)已探明35.5億噸辽嘹，開發(fā)潛力巨大。僅在渤海海域蘸橡，稠油儲(chǔ)量就占了原油總探明儲(chǔ)量的近一半漠阻。喚醒這部分沉睡的“海底黃金”，變規(guī)模儲(chǔ)量為產(chǎn)量哲琼，對(duì)我國(guó)能源安全的重要性不言而喻融乖。

然而，稠油開采并不容易怖冷。

專家介紹闺焦，猶如“黑琥珀”一般的稠油在行業(yè)中還有一個(gè)名字——“愁油”。因?yàn)轲ざ却蟀巢病⒘鲃?dòng)性差济七，其開采難度大、成本高月幌，多年來(lái)一直是人類“可望而不可即”的黑色寶藏碍讯。尤其是海上油田不能像陸地油田那樣布置密集的井網(wǎng)，想要將稠油從海底地層提升到地面再完成輸送扯躺，對(duì)采油技術(shù)捉兴、流程處理、海管外輸?shù)榷继岢隽藰O高的要求录语，是公認(rèn)的世界級(jí)開采難題倍啥。海上超稠油的開采更是令人“愁上加愁”。

如何有效撬動(dòng)這些稠油儲(chǔ)量澎埠，找到適合海上高效開發(fā)的“良方”虽缕，成為我國(guó)科研攻關(guān)的重要內(nèi)容。

從方案設(shè)計(jì)到機(jī)理表征蒲稳，從效果評(píng)價(jià)到接替技術(shù)……一系列研究與技術(shù)攻關(guān)氮趋，讓我國(guó)海上稠油開發(fā)接連取得重要突破。2010年江耀，綏中36-1油田一期綜合調(diào)整項(xiàng)目投產(chǎn)剩胁，打破了常規(guī)稠油水驅(qū)開發(fā)采收率不超過(guò)20%的預(yù)言;2020年，我國(guó)海上首座大型稠油熱采開發(fā)平臺(tái)——旅大21-2平臺(tái)順利投產(chǎn)祥国，填補(bǔ)了我國(guó)海上油田稠油規(guī)睦阆海化熱采的技術(shù)空白。今年4月谆胰，旅大5-2北超稠油油田的投產(chǎn)，則標(biāo)志著我國(guó)海上稠油開發(fā)進(jìn)入新的階段五浊。

給海底油層“蒸桑拿”

精準(zhǔn)確定拐點(diǎn)溫度讓稠油變稀油

稠油雖然頑固萄瞻，但也有弱點(diǎn)——怕熱扔摔。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，溫度每升高10攝氏度趁室，稠油黏度就會(huì)降低一半左右晕竿。

因此，與常規(guī)原油“冷采”的開發(fā)模式不同吓蝌，稠油通常是采用“熱采”模式喇比。即向地層注入熱水或高溫高壓蒸汽，以提高地層中原油的溫度授工，從而降低原油黏度赚滨，讓其變成流動(dòng)性很好的“稀油”，然后趁熱將這些“稀油”開采出來(lái)细层。

業(yè)內(nèi)專家介紹惜辑，目前常用的稠油“熱采”模式有兩種。一種是“蒸汽驅(qū)”模式疫赎，就是向井中持續(xù)注入高溫高壓蒸汽盛撑，通過(guò)蒸汽將地下原油加熱，然后“你推我搡”捧搞，將鄰近變稀的原油驅(qū)向采油井采出抵卫。另一種則是“蒸汽吞吐”模式，就是先將高溫高壓的蒸汽注入油層胎撇，對(duì)油井周圍油層加熱降黏介粘，燜井換熱后再開井采油。旅大5-2北油田采用的是“蒸汽吞吐”模式创坞。

注汽碗短、燜井、開采……劉英憲形象地給記者打了個(gè)比方题涨，“這就像是給海底油層‘蒸桑拿’”偎谁。

不過(guò)，給稠油“蒸桑拿”不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工程纲堵。

要達(dá)到多高的溫度才能讓稠油變稀餐嗦、蒸汽注入如何才能更加均勻、變稀的原油怎么才能順利采出……這都是要攻克的技術(shù)難點(diǎn)灌蛙。

準(zhǔn)確確定稠油變稀的拐點(diǎn)溫度残膜，是旅大5-2北油田能否順利開發(fā)的關(guān)鍵。“只有確保注熱后又诡，地層商爆、井筒和地面管線中原油的溫度都高于這個(gè)拐點(diǎn)溫度，稠油才能被順利采出。”劉英憲告訴記者爬姓，而這也是困擾行業(yè)多年的難題趣临。

“并非稠油黏度越大拐點(diǎn)溫度越高，即便是黏度相近慢沉，不同油田的原油拐點(diǎn)溫度也可能相差很大幸膨。”有關(guān)科研人員介紹，通過(guò)大量試驗(yàn)备洽，他們摸索出一套定量計(jì)算拐點(diǎn)溫度的方法慷甩，并發(fā)現(xiàn)旅大5-2北油田原油雖然黏度超過(guò)50000毫帕秒，但是拐點(diǎn)溫度卻與已開發(fā)油田普通稠油的拐點(diǎn)溫度相近了嚎。

“很高興泪漂，這說(shuō)明旅大5-2北油田超稠油走‘蒸汽吞吐’開發(fā)這條路可行!”劉英憲說(shuō)，為了驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的可靠性新思，科研人員還精心設(shè)計(jì)了驗(yàn)證方案窖梁，最后通過(guò)幾百組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，證實(shí)了旅大5-2北油田原油的拐點(diǎn)溫度約為90℃夹囚。

“‘蒸桑拿’用的水十分講究纵刘，要使用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理的純凈水。”中國(guó)海油天津分公司副總工程師劉義剛告訴記者荸哟。

然而假哎，對(duì)于海上作業(yè)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，淡水資源匱乏鞍历，只能從海水或地層水中做出選擇舵抹。專家介紹，海水與地層水各有優(yōu)劣：海水淡化能提供的水量更大劣砍，但處理流程較長(zhǎng)且較復(fù)雜;地層水處理流程相對(duì)簡(jiǎn)便惧蛹，但其中若含油，會(huì)導(dǎo)致水處理流程中的膜組件失效就肪，無(wú)法生產(chǎn)出合格的鍋爐供水弥败。如何在降本增效的前提下規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)?

研究人員反復(fù)論證，最終研發(fā)出首套海上雙水源鍋爐水處理系統(tǒng)赊设。該系統(tǒng)以使用地層水為水源作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)渣先，在生產(chǎn)過(guò)程中，一旦監(jiān)測(cè)到地層水中含油不再適合作為鍋爐供水水源未奋，便可通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)備更換和管線連接切換為海水水源赫淋。如此一來(lái)，投資成本較傳統(tǒng)海水淡化系統(tǒng)可降低約30%冻绊。

與此同時(shí)期庆，由于蒸汽的波及范圍有限，且離注汽井越遠(yuǎn)，熱能就會(huì)不斷遞減耐陵。為提高注入蒸汽的熱利用率和經(jīng)濟(jì)效益灭大，研究人員還創(chuàng)新形成了注蒸汽波及范圍定量預(yù)測(cè)技術(shù)，建立了厚層稠油油藏注蒸汽波及范圍預(yù)測(cè)模型铐维，可對(duì)不同原油黏度和油層厚度下注入蒸汽垂向波及系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果動(dòng)態(tài)適時(shí)調(diào)整參數(shù)慎菲，控制蒸汽注入速度和注入量嫁蛇。

創(chuàng)新實(shí)行注采一體化

注熱與生產(chǎn)高效銜接

產(chǎn)油量、含水量露该、設(shè)備壓力值……5月12日睬棚，記者電話連線中國(guó)海油天津分公司渤海石油研究院采油工藝研究所工程師王弘宇時(shí)，她正根據(jù)旅大5-2北油田作業(yè)平臺(tái)反饋的首口超稠油井作業(yè)參數(shù)解幼，分析射流泵生產(chǎn)運(yùn)行情況抑党，為后續(xù)熱采井投產(chǎn)提供技術(shù)支持。

射流泵注采一體化工藝撵摆，是從地層經(jīng)濟(jì)高效地將原油舉升上來(lái)的核心工藝底靠，也是稠油熱采領(lǐng)域的一項(xiàng)重大創(chuàng)新。

“我們采用的射流泵注采一體化工藝特铝，就是注熱過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程共同使用一套井筒管柱暑中，實(shí)現(xiàn)了注熱與生產(chǎn)的高效銜接。”劉義剛介紹鲫剿。

由于海上油田作業(yè)平臺(tái)面積有限鳄逾、油井軌跡復(fù)雜等，不能采用陸地上超稠油生產(chǎn)常用的有桿式抽油機(jī)锭鸣，而常規(guī)的注采兩趟管柱是注蒸汽時(shí)下入注熱管柱灌笙，開采時(shí)提出注熱管柱再下入生產(chǎn)管柱，會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和作業(yè)成本局限『勾拢科研人員經(jīng)反復(fù)比對(duì)論證，創(chuàng)新采用射流泵注采一體化管柱技術(shù)册压，將注熱管柱與生產(chǎn)管柱合二為一匪从，極大降低了修井時(shí)間，節(jié)省修井作業(yè)成本達(dá)30%以上捕诲。據(jù)測(cè)算橄妄，26口井8個(gè)輪次作業(yè)累計(jì)可節(jié)約操作費(fèi)用超過(guò)2億元，大幅提高超稠油熱采規(guī)模開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性卿裙。

“旅大5-2北油田作業(yè)平臺(tái)分為井口平臺(tái)和生產(chǎn)支持平臺(tái)小赋，兩個(gè)平臺(tái)通過(guò)棧橋連接，投影面積加起來(lái)還沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)大。而對(duì)于熱采平臺(tái)來(lái)講砍的，無(wú)論是工序痹筛、工藝，還是配套設(shè)施廓鞠，都更為復(fù)雜帚稠。”劉義剛告訴記者。

以注入程序?yàn)槔布选?duì)于常規(guī)冷采平臺(tái)而言滋早，配套注水設(shè)備即可。而熱采平臺(tái)不僅需要增加專門的水處理設(shè)備砌们，還需要增加適用于規(guī)母唆铮化熱采的大排量鍋爐及相關(guān)配套設(shè)施。因此在設(shè)計(jì)伊始浪感，科研人員就將這些因素考慮在內(nèi)昔头，相關(guān)配套設(shè)施盡可能小型化、輕量化影兽。據(jù)了解揭斧，項(xiàng)目創(chuàng)新形成的規(guī)模化熱采大排量蒸汽鍋爐設(shè)備掂篷，不僅實(shí)現(xiàn)4井同注顷床，具備過(guò)熱功能，而且極大降低了占地面積秆杰。同時(shí)應(yīng)用靜電聚集分離器+旋流除砂分離器脸榔，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)階段超稠油、水蝠肤、砂的高效分離汗歧。

不僅如此，設(shè)備的抗高壓高溫能力吝啰、保溫效果惶嗓、注熱安全等也是科研人員的重要考量。

一方面科研人員對(duì)注熱管柱開展深入研究驻丁，攻關(guān)形成全密閉無(wú)熱點(diǎn)的高干注汽管柱工藝尸粒，極大降低井筒的熱損失，保障了注熱效果臊渴。另一方面創(chuàng)新形成包含高溫井下安全閥事矾、高溫?zé)岵煞飧羝鞯汝P(guān)鍵工具的高溫井下安全控制系統(tǒng)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平尸诽，為旅大5-2北油田開發(fā)筑牢安全屏障甥材。

高溫井下安全控制盯另、射流泵注采一體化、海上小型多功能熱采裝備洲赵、物模數(shù)模一體化設(shè)計(jì)……一系列技術(shù)攻關(guān)鸳惯，讓我國(guó)實(shí)現(xiàn)超稠油規(guī)模化叠萍、經(jīng)濟(jì)開發(fā)的突破芝发。