过热注汽锅炉与常规注汽锅炉能效对比

油汽比
普通蒸汽
10
201
2 656
1 069
468
51
9.2
0.18
水平井
过热蒸汽
6
181
2 535
1 362
746
50
14.9
0.29
1.2 倍、1.5 倍，说明对同一地层，过热蒸汽吞吐经济效 益好于湿蒸汽。
4.2 不同区块注汽效果对比
截止 2011 年 10 月底新疆油田在风城重 32 井区 安装 27 台常规注汽锅炉进行湿蒸汽吞吐，重 18 井区 安装 14 台 20t/h 过热注汽锅炉进行过热蒸汽吞吐。
参数值
22.5 17.2 353 80 86 ≤160 0.15~0.6 ≤150 0.2~0.4 1 579 160 45
备注 干气
由表 1 看出： 一台 22.5t/h 常规注汽锅炉耗天然 气 量 1 579 Nm3/h、耗 电 量 205 kW、耗 软 化 除 氧 水 量 22.5t/h，按年运行天数 300d 计，年耗能计算如下：
(m)
（t）
（t）
（t）
（d）
（t）
普通蒸汽
76
8.9
直井
过热蒸汽
6
7.2
922
1 173
433
112
603
1 157
539
120
4.04
0.39 0.98
4.49
0.89 1.92
普通蒸汽
13
237
2 491
1 870
864
88
9.82
0.35 0.75
水平井
过热蒸汽
14
206
2 062
1 813
由表 6 可以看出， 重 18 井区过热蒸汽吞吐效果
比重 32 井区湿蒸汽吞吐效果差，主要原因是重 18 井 区原油粘度高，储层物性差，含油饱和度低，油层厚度 薄。
5 结论
（1） 过热注汽锅炉能耗比常规注汽锅炉高 14％，
表 6 重 18 井区新井生产效果统计表
生产层位 井型
J3q22-3
直井 水平井
①作者简介：工程师，1985-07 毕业于西北工业大学热能工程专业
· 54 ·
新疆石油科技
2012 年第 4 期（第 22 卷）
年 耗 天 然 气 量 ：1 579×24×300=1 136.9×104 Nm3/ a，折合标准煤 15 120.8t。
年耗电量：205×24×300=147.6×104kW /a， 折合标 准煤 181.4t。
表 5 重 32 井区前 5 轮井生产效果统计表（完轮次井）
井型 直井
水平井
生产周期
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
完成轮生产井数 （口）
576 559 510 420 336
215 184 172 149 122
注汽强度 （t/m）
118.2 139.5 154.1 159.5 163.9
13.0 13.8 14.1 14.2 16.1
含水 （%）
67.6 68.3
平均单井 日 产 油 （t ）
3.84 9.07
油汽比
0.20 0.19 0.19
132
99
16.17
3 810
6.89
3.06
55.6
8.03
0.19
18
14
3.69
492
1.34
0.61
54.5
12.40
0.17
150
113
19.86
4 602
8.23
3.67
0.18
过热注汽锅炉的特点： 利用净化回用水产生过热 蒸汽，结构简单、实现了在线监测，自动控制，操作简 便。 价格约是常规注汽锅炉的 2 倍。 过热注汽锅炉技 术参数见表 2。
表 2 过热注汽锅炉技术参数表
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
项目名称
额定蒸发量 工作压力 过热蒸汽温度 过热蒸汽干度 设计热效率 排烟温度 天然气消耗量 锅炉给水压力 锅炉给水温度 天然进气压力 给水泵电机 鼓风机电机
小计
直井
J1b
水平井
小计
合计
投产井数 （口）
98 43 141
开井数 （口）
98 38 136
累积注汽 （×104t）
17.02 10.84 27.86
生产天数 （d）
8 668 2 261 10 929
累积产液 （×104t）
10.27 6.47 16.74
累积产油 （×104t）
3.33 2.05 5.38
0.26 0.29 0.30 0.32 0.27
4.2.2 重 18 井区过热蒸汽吞吐生产情况 重 18 井区：新井投产 291 口（水平井 61 口 ），开
井 249 口（水平井 52 口），直井累积产油 6.39×104t，平 均 单 井 日 产 油 5.1t；水 平 井 累 积 产 油 2.66×104t，平 均 单井日产油 9.7t。
（包括辐射段、过渡段、对流段）及辅助设备（包括燃烧 器及鼓风机、锅炉给水泵、水—水换热器、电控柜）构 成，辐射段由沿筒体内壁四周均布的管束组成。
常规注汽锅炉在新疆油田运行了近 30 年， 由于 受其结构所限，产生的蒸汽干度低于 80％，经过管道 输送到井口的蒸汽干度在 50％左右，对于粘度较小的 稠油开采效果较有效， 对于粘度较大的特稠油区块， 湿蒸汽对改善其流动性作用不大，因此，要提高采收 率，应提高蒸汽干度及温度。 常规注汽锅炉生产湿蒸 汽是两相流流体，蒸汽分配及计量技术一直是个技术 难题，常规注汽锅炉技术参数详表 1。
稠油热采通俗来讲就是利用注汽锅炉生产出高 温高压蒸汽注入地下稠油层，以降低稠油粘度，改善 稠油流动性，再通过抽油设备将油抽出地面。 注汽锅 炉生产出高温高压蒸汽的同时也消耗大量的一次能 源：天然气、水及电能，是大能耗设备，因此，从降低能 耗、提高油气比和机采收率方面考虑，经济合理地选 择注汽锅炉尤为重要。 下面就这 2 种注汽锅炉在能耗 及注汽效果方面作分析对比。
年耗电量：215×24×300=154.8×104kW /a， 折合标 准煤 190.2t。
年 耗 软 化 除 氧 水 量 ：20×24×300=14.4×104 m3/a， 折合标准煤 69.9t。
过热注汽锅炉年耗能折合标准煤 16 292.8t，过热 蒸汽单位能耗为 113.1kgce/t 蒸汽。
291
249
47.72
15 231
24.97
9.05
0.19
（下转第 75 页）
声油发田射高技压术注在汽节锅流炉管在汇役检检测验中与的研应究用
·75·
参考文献 1 耿荣生.声发射技术发展现状- 学会成立 20 周年回顾[J].无
损检测, 1998，( 6) : 151～154 2 耿荣生, 沈功田, 刘时风.声发射信号处理和分析技术[J].无
表 1 常规注汽锅炉技术参数
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
项目名称
额定蒸发量 工作压力 蒸汽温度 蒸汽干度 设计热效率 排烟温度 锅炉给水压力 锅炉给水温度 天然进气压力 天然气消耗量 给水泵电机 鼓风机电机
单位
t/h MPa
℃ % % ℃ MPa ℃ MPa Nm3/h kW kW
2 常规注汽锅炉性能及能耗
常规注汽锅炉工作原理。 软化除氧水由锅炉给水 泵升压后进入水—水换热器预热再进入注汽锅炉辐 射段加热成 80%干度的饱和蒸汽，通过注汽管道送入 井口。 为减少水处理费用避免锅炉受热面内壁积盐， 高压直流注汽锅炉出口蒸汽干度设计为 80％，以保证 湿蒸汽将盐分带出炉体。 常规注汽锅炉由锅炉本体
损检测, 2002, 24( 1) : 23～28 3 沈功田, 周裕峰, 段庆儒等.现场压力容器检验的声发射源
周期生产时间 （d）
89.9 114 113 116 129
80 107 111 132 132
周期产油 （t）
360 402 326 314 296
707 823 845 955 942
日产油 （t）
4.0 3.5 2.9 2.7 2.3
8.8 7.7 7.6 7.2 7.1
油汽比
0.31 0.30 0.23 0.21 0.20
新 疆 石 过油油热田注科高汽压锅技注炉汽与锅常炉规在注役汽检锅验炉2与能010研效82 年究对第比 4 期（第 1282 卷）
·53·
过热注汽锅炉与常规注汽锅炉能效对比
高新华① 吴伟栋 缪兴冲 孙运生 杨华 中国石油工程设计公司新疆设计院， 834000 新疆克拉玛依
摘 要 过热注汽锅炉在常规注汽锅炉基础上发展而来并趋于成熟，2008 年开始，随着风城超稠 油 的 开 发 ，新 疆 油 田 已 建 成 过 热 注汽锅炉近 30 台，主要用于过热注汽吞吐及 SAGD，根据过热注汽 锅炉与常规注汽锅炉在新疆油田 的 使 用 情 况 ，对 两 种 注 汽 锅 炉
单位能耗及吞吐开发效果进行对比分析。
关键词 过热注汽锅炉 常规注汽锅炉 能效对比 稠油热采
1 概述
新疆油田稠油热采始于 1985 年，2011 年稠油年 产量已达 400 多万吨，占新疆油田原油总产量 35%左 右。 新疆油田稠油区块主要分布在九区、六区、四 2 区、克浅区、百重七等，稠油开采方式主要为注蒸汽热 采，2008 年前注蒸汽设备主要采用 23t/h 常规注汽锅 炉，产生干度＜80％的湿蒸汽。2008 年随着风城特稠油 油田的开发，在常规注汽锅炉基础上，研发了过热注 汽锅炉，截至现在新疆油田已建成 100 多座规模不等 的注汽站，拥有常规注汽锅炉 300 多台，过热注汽锅 炉近 30 台。
年软化除氧水消耗量：22.5×24×300=16.2×104 m3/ a，折合标准煤 78.7t。
常规注汽锅炉年耗能折合标准煤 15 380.9t，湿蒸 汽单位能耗为 99.1kgce/t 蒸汽。
3 过热注汽锅炉性能及能耗
过热注汽锅炉是在常规注汽锅炉的过渡段后部 增加了汽水分离段（内含汽水分离装置、分配器、喷水 减温器），在对流段增加了过热段，由此以来，过热注 汽锅炉可以说是由常规注汽锅炉、 汽水分离装置段、 过热段组成。 过热注汽锅炉工作原理：由注汽锅炉将 给水加热成 80%干度的湿饱和蒸汽， 进入汽水分离 器，分离出干度为 95%以上的饱和蒸汽，进入过热段 加热成过热蒸汽，过热蒸汽与汽水分离器脱出的高含 盐饱和水进入汽水混掺器混合成低过热蒸汽。
单位
t/h MPa
℃ % % ℃ Nm3/h MPa ℃ MPa kW kW
参数值
20 12 350 98 88 ≤160 1 674.26 0.5~0.9 ≤150 0.3~0.7 160 55
备注 干气软化除氧水柱塞泵 燃烧器 水-水换热器 过热器 辐射段
汽水分离器
对流段 控制柜
控制柜
注汽锅炉
过渡段 掺泥器 排污水
1 073
107
10.03
0.52 0.88
过油热田注高汽压锅注炉汽与锅常炉规在注役汽检锅验炉与能研效究对比
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表 4 重 32 井区 2010 年注过热蒸汽和普通蒸汽水平井效果对比表
井类
分类
统计井数
射孔厚度/水平段 (m)
平均注汽量 （t）
平均产液 （t）
平均产油 （t）
生产天数 （d）
平均日产油 （t）
过热蒸汽
图 1 过热注汽锅炉简图
由表 2 看出： 一台 20t/h 过热注汽锅炉耗天然气 量 1 674.26 Nm3/h、 耗电量 215kW、 耗软化除氧水量 20t/h，年能耗计算如下：
年耗天然气量：1 674.26×24×300=1 205×104 Nm3/ a，折合标准煤 16 032.7t。
4.2.1 重 32 井区湿蒸汽吞吐生产情况 重 32 井区累积投产井 805 口 （其中水平井 222
口）， 累积产油 213.3×104t， 平均日产油 4.3t （直井 2.7t/d，水平井 7.3t/d），油汽比 0.23（直井 0.21，水平井 0.25）， 整体效果较好。 前 3 周期： 直井平均日产油 3.3t， 油汽比 0.26， 水平井平均日产油 8.2t， 油汽比 0.28。
由表 3、表 4 看出，注过热蒸汽生产效果明显高 于注湿蒸汽，油汽比高，产油量大。 直井：过热蒸汽周 期产油量、 油汽比分别是普通蒸汽 1.2 倍、2.3 倍；水 平井：过热蒸汽周期产油量、油汽比分别是普通蒸汽
表 3 重 32 井区 2009 年过热蒸汽与普通蒸汽效果对比表（首轮）
井类
分类
统计井数 射孔厚度/水平段 平均注汽量 平均产液 平均产油 生产天数 平均日产油 油汽比 采注比
4 过热与常规注汽锅炉能效对比分析
过热注汽锅炉比常规注汽锅炉设备价格高，一次 性投资大，耗能多（比常规注汽锅炉高 14％），注汽效 果对比如下。
4.1 同一区块注汽效果对比
2008 年 新 疆 油 田 首 次 在 风 城 重 32 井 区 SAGD 开 发 先 导 试 验 区 安 装 了 2 台 20t/h 过 热 注 汽 锅 炉 ， 2008 年底开始注汽，经过 3 年的运行，过热注汽锅炉 运行正常，生产效果与常规注汽锅炉比较如下：