風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)SAGD一號采油站稠油生產(chǎn)現(xiàn)場，一座座豎式抽油機高高聳立。（資料圖，克拉瑪依融媒記者 閔勇 攝）
科研人員研究SAGD電加熱方案。（圖片由新疆油田公司勘探開發(fā)研究院提供）
風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)SAGD一號采油站，一名石油工人在稠油生產(chǎn)現(xiàn)場對油井注汽等運行情況進行巡檢。（資料圖，克拉瑪依融媒記者 閔勇 攝）
截至今天，我國第一個采用井下大功率電加熱SAGD啟動技術(shù)（即稠油原位電加熱開采技術(shù)，以下簡稱“電加熱SAGD預(yù)熱技術(shù)”）開采稠油的井組——風(fēng)城油田重18井區(qū)FHW3120井組已采稠油2220噸。
該井組位于我國最大的超稠油油田——新疆油田公司風(fēng)城油田。
作為國內(nèi)首例采用電加熱SAGD預(yù)熱技術(shù)開展雙水平井SAGD采油的采油井，2023年6月，技術(shù)人員在該井組注汽井、生產(chǎn)井分別下入大功率電加熱器，通過“以電代汽”的方式對稠油進行開采。時過半年，該井組節(jié)約蒸汽1.5萬噸，節(jié)約天然氣百萬立方米。
“這意味著以電加熱代替蒸汽加熱進行稠油開采取得突破，也意味著‘看天吃飯’的太陽能、風(fēng)能發(fā)電有了充分使用的領(lǐng)域，標(biāo)志著我國稠油開采向‘低碳時代’邁進?！毙陆吞锕臼紫瘜＜覍O新革說。
降耗必行
稠油，又稱重油，因其原油粘度達百萬厘泊，也被稱之為“流不動的油田”，占全世界石油儲量的70％以上。我國稠油資源豐富，儲量約266億噸，主要分布在東部的渤海盆地和西部的準(zhǔn)噶爾盆地。我國稠油動用程度低、開采潛力巨大，是今后化石能源接替的重要對象。
風(fēng)城油田擁有超稠油油藏資源量3.6億噸，是我國最大的整裝超稠油油田。風(fēng)城超稠油是優(yōu)質(zhì)環(huán)烷基原油，以環(huán)烷基原油為原料，可生產(chǎn)用于航天航空、交通運輸、制造及電力等行業(yè)的75種高端特種油品，其中不少是被外國“卡脖子”的特種油品。
有專家形象地比喻：風(fēng)城超稠油硬似剛從冰箱里取出的凍肉。要把這樣的稠油開采出來，需要非常的技術(shù)手段。
孫新革說，風(fēng)城超稠油的開采屬世界級難題，從20世紀(jì)90年代初開始的15年時間里，風(fēng)城油田的超稠油開發(fā)相繼被加拿大石油公司、法國道達爾公司、美國雪佛龍公司3大國際石油公司判了“死刑”，被列為“禁區(qū)”。
為攻克難關(guān)，2007年至2012年，新疆油田公司石油科研技術(shù)團隊經(jīng)過4年艱苦奮斗，通過“引進—模仿—再創(chuàng)新”，為風(fēng)城油田3.6億噸超稠油開發(fā)找到了“金鑰匙”，探索出了適合新疆油田淺層超稠油油藏的雙水平井蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（以下簡稱“雙水平井SAGD技術(shù)”），破解了超稠油開發(fā)的世界級難題。
雙水平井SAGD技術(shù)是一種類似于“燒烤”的開發(fā)技術(shù)，是在油藏底部平行部署一對注汽井和生產(chǎn)井，并向井內(nèi)注入超高溫蒸汽，將稠油逐漸“烤化”流動后，在重力作用下下泄采油的方法。這種采油方法具有高采油能力、高油氣比、高采收率等優(yōu)勢。
之后的10年里，針對風(fēng)城超稠油SAGD開發(fā)的系列技術(shù)難題，新疆油田公司不斷攻關(guān)，自主研發(fā)了十大技術(shù)，形成了完整配套的鉆完井、注汽、舉升、監(jiān)測等配套工藝及設(shè)備，實現(xiàn)了新疆淺層超稠油油藏的工業(yè)開發(fā)，SAGD技術(shù)成為新疆油田超稠油規(guī)模開采和穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的核心技術(shù)。
利用該技術(shù)，新疆油田公司建成了我國最大的雙水平井SAGD工業(yè)化生產(chǎn)基地，該技術(shù)成為新疆稠油400萬噸穩(wěn)產(chǎn)的主體開發(fā)技術(shù)。與此同時，新疆油田公司SAGD技術(shù)還走出了國門，服務(wù)于北美超稠油、油砂項目。
孫新革說，SAGD技術(shù)解決了稠油開采難題，但該技術(shù)從蒸汽的生產(chǎn)到采出原油等環(huán)節(jié)都伴隨著能量的高損耗。
數(shù)據(jù)顯示，新疆油田公司稠油產(chǎn)量占該公司總產(chǎn)量的32%，但其消耗的能量卻占該公司總能耗的80%。
在國家“雙碳”目標(biāo)及高質(zhì)量發(fā)展要求下，新疆超稠油開發(fā)面臨的“油田老齡化、資源劣質(zhì)化、熱采高能耗”的問題凸顯，SAGD技術(shù)必須轉(zhuǎn)型升級，這是實現(xiàn)超稠油高效開發(fā)的必由之路。
“稠油開發(fā)減碳、降耗工作迫在眉睫，急需稠油綠色開發(fā)的新思路、新技術(shù)、新途徑?！睂O新革說。
為此，新疆油田公司制定了“十四五”稠油高效、低碳開發(fā)攻關(guān)思路：立足“少用蒸汽、不用蒸汽、余熱利用”方向，擬通過電加熱輔助SAGD和溶劑輔助SAGD技術(shù)，推進稠油低碳開發(fā)。
前景光明
針對SAGD循環(huán)預(yù)熱啟動能耗大、熱效率低的問題，新疆油田公司創(chuàng)新性提出雙水平井SAGD電加熱輔助啟動方法。
孫新革說，2017年，新疆油田勘探開發(fā)研究院、工程技術(shù)研究院、實驗檢測研究院、風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)及中石油勘探總院組成聯(lián)合團隊，開始研究井下電加熱器傳熱傳質(zhì)機理。
經(jīng)過6年的聯(lián)合攻關(guān)，井下大功率電加熱配套工藝得到完善，長水平段電纜下入阻力大的難題也被攻克。
據(jù)新疆油田稠油電加熱輔助SAGD技術(shù)攻關(guān)團隊成員、新疆油田勘探開發(fā)研究院稠油開發(fā)所技術(shù)總監(jiān)何萬軍介紹，井下大功率電加熱SAGD預(yù)熱技術(shù)實現(xiàn)了多項技術(shù)創(chuàng)新和核心工藝創(chuàng)新，包括創(chuàng)新電加熱輔助SAGD物理模擬技術(shù)和電加熱輔助SAGD數(shù)值模擬技術(shù)及井下大功率電加熱器及管柱、作業(yè)、監(jiān)測、調(diào)控等核心工藝的集成創(chuàng)新，已申報發(fā)明專利5項。
今年6月，新疆油田公司在風(fēng)城油田重18井區(qū)FHW3120井組開展了雙水平井SAGD電加熱輔助技術(shù)現(xiàn)場試驗。
試驗結(jié)果顯示，井組通電加熱后，水平段井筒溫度平穩(wěn)上升，井筒平均溫度上升至256℃，局部監(jiān)測溫度達到274℃。其后，水平段溫度保持穩(wěn)定。8月7日進行首輪替液作業(yè)，首輪產(chǎn)油量達到了270噸。
“取樣顯示，原油為泡沫狀，流動性較好，表明電加熱預(yù)熱啟動具有可行性?！焙稳f軍說，“井下大功率電加熱SAGD預(yù)熱技術(shù)改變了超稠油傳統(tǒng)注蒸汽熱采模式，熱效率提高了20%，蒸汽使用量減少了90%?！?/p>
中國科學(xué)院院士、油氣鉆探與開采專家高德利說：“稠油原位電加熱開采技術(shù)將稠油開發(fā)與新能源綠電應(yīng)用有機融合，在保障稠油穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的同時，大幅降低二氧化碳氣體的排放，是一條稠油綠色低碳高效開采新途徑?！?/p>
在孫新革看來，電加熱SAGD預(yù)熱技術(shù)實驗的成功，“以電代氣、以電代汽”綠色開發(fā)替代傳統(tǒng)燃氣鍋爐的開發(fā)方式，將大幅減少天然氣和蒸汽使用量以及二氧化碳的排放量，降低稠油開發(fā)成本，應(yīng)用前景廣闊。
數(shù)據(jù)顯示，截至2023年，烏爾禾區(qū)已建成并網(wǎng)光伏項目3個，總裝機量達12萬千瓦時，2022年全年累計發(fā)電量達1.6億千瓦時。而在建的源網(wǎng)荷儲一體化項目中，“猛獅100萬千瓦光伏項目”一期60萬千瓦已全容量并網(wǎng)發(fā)電，累計發(fā)電量4217.5萬千瓦時；二期40萬千瓦220千伏升壓匯集站主體已完工?！棒斈?0萬千瓦光伏發(fā)電項目”和“浙能城投克拉瑪依10萬千瓦保障性并網(wǎng)光伏發(fā)電項目”已完成總工程量的95%，正在有序推進并網(wǎng)接入。
“電加熱SAGD預(yù)熱技術(shù)將成為稠油綠色低碳開發(fā)與新能源協(xié)同發(fā)展的橋梁。”孫新革說，隨著新疆新能源和風(fēng)城油田所在地—烏爾禾區(qū)光伏綠電基地的推進，“以電代氣、以電代汽”將極大地促進稠油開發(fā)技術(shù)與新能源的融合發(fā)展，讓“看天吃飯”的風(fēng)能、太陽能發(fā)電得到充分使用，為我國乃至世界稠油開發(fā)蹚出一條“風(fēng)光發(fā)電—電解制氫—加氫改質(zhì)—氫烴輔助”的“低碳”—“零碳”—“負碳”的超稠油開發(fā)之路。