稠油熱采隔熱油管技術適應性分析

李 洪，陳 森，周 偉，黃 勇

（1.新疆油田公司工程技術研究院，新疆克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司實驗檢測研究院，新疆克拉瑪依 834000）

蒸汽吞吐和蒸汽輔助重力泄油（簡稱SAGD）是目前稠油熱采的主要技術手段[1]。這兩項技術均需要向井底注入大量高干度蒸汽，對油層進行蒸汽加熱，蒸汽的熱利用率是決定開發效果的關鍵因素[2]。

在開采中淺層稠油油藏時，熱采效率矛盾不突出，但是隨著開采深度的加深，熱效率利用低的問題逐漸突出。蒸汽吞吐井在井筒深度超過一定限度后，蒸汽干度下降到油藏開發要求的極限干度以下，無法達到油藏開發的條件。對于采用普通光油管注汽的油井，熱損失將會很高，注入到油層的蒸汽熱燴、干度很低，蒸汽波及體積小，造成吞吐開發效果較差和SAGD 循環預熱不充分。且由于注汽熱損失大，油層套管損壞較嚴重，嚴重影響了蒸汽吞吐和SAGD 開發效果。因此，為了提高注蒸汽熱能利用率，降低開發成本，對井筒隔熱技術的研究和應用勢在必行。

1 隔熱油管技術

針對普通油管熱損失嚴重、隔熱效果差的情況，使用隔熱油管代替普通油管進行注汽作業，可以大幅度減少注蒸汽熱損失。隔熱油管采用預應力真空隔熱雙層結構，主要由內管、外管、隔熱系統、接箍等組成[3]。隔熱油管的結構示意圖（見圖1）。隔熱油管的內管受到蒸汽熱量影響時，可釋放預施加的拉應力，以補償內外管溫差伸長，確保了隔熱油管在高溫下工作的可靠性。用隔熱油管注汽可以使注汽熱損失大幅度降低，大大提高了可注入深度和注入油層的蒸汽質量。同時能夠降低套管和水泥環的熱應力，防止套管高溫損壞[4-6]。用于采油時具有良好的保溫效果，可以大幅度降低熱能損耗。

圖1 隔熱油管結構示意圖

2 隔熱油管技術適應性分析

2.1 蒸汽吞吐

下面研究在不同管柱結構條件下井筒深度與蒸汽干度的關系。計算參數：注蒸汽速度130 t/d，周期注汽量1 560 t，井口蒸汽干度80 %。不同井深下的干度分析曲線圖（見圖2）。

圖2 井筒深度與井底蒸汽干度的關系曲線圖

從圖2 可以看出，注汽壓力越高，井底干度越高，井筒熱損失越少。另外隨著井筒深度的增加，蒸汽的干度是呈下降趨勢，井筒熱損失增加，而且普通油管的降幅遠遠大于隔熱油管，隔熱油管的蒸汽干度能夠保持在一個很高的程度，井筒熱損失較小。普通油管注汽井筒深度超過350 m 后，蒸汽干度下降到60 %以下；而隔熱油管注汽井筒深度超過350 m 后，蒸汽干度仍高達76 %，在井筒深度超過600 m 后，仍能達到70 %左右。從統計的干度損失情況來看，井筒深度350 m 處，下入隔熱油管與普通油管相比較，蒸汽干度損失減少15 %～20 %，由此得出利用隔熱油管稠油熱采的井筒深度以超過350 m 為宜的結論。

2.2 SAGD

SAGD 技術有三種布井方式：雙水平井、水平井直井組合方式、單井SAGD。本文重點討論應用較廣的雙水平井布井方式，即上層為注汽水平井（I 井），下層為生產水平井（P 井）。下面分別研究淺井和深井在下入隔熱油管前后井底蒸汽干度的情況。通過計算軟件分別對普通油管及隔熱油管進行注汽計算。淺井計算參數：垂深200 m，隔熱管長280 m，位于斜直井段。斜直井段下隔熱油管的流入蒸汽干度圖和普通油管流入蒸汽干度圖（見圖3，圖4）。

圖3 隔熱油管淺井的流入蒸汽干度圖

圖4 普通油管淺井的流入蒸汽干度圖

通過對比結果發現，隔熱油管比普通油管結構井口返出干度高出6.5 %；普通油管水平井趾端干度82.9 %，高于SAGD 要求的井底最低干度（75 %），能夠滿足SAGD 開發要求，因此淺井實施隔熱油管技術意義不大。

深井計算參數：垂深500 m，隔熱管長570 m，位于斜直井段。斜直井段下隔熱油管的流入蒸汽干度圖和普通油管流入蒸汽干度圖（見圖5，圖6）。

圖5 隔熱油管深井的流入蒸汽干度圖

圖6 普通油管深井的流入蒸汽干度圖

通過對比結果發現，隔熱油管與普通油管結構井口返出干度高出23%；普通油管水平井趾端干度75.5%，低于隔熱油管趾端點干度16.2 %（注汽量80 t/d）；當注汽量降至60 t/d 時，普通油管水平井趾端干度下降到60 %，無法達到SAGD 開發要求，因此深井實施隔熱油管技術具有較高價值。

3 結論

（1）蒸汽吞吐井在井深超過350 m 時適宜通過采用油隔熱油管來降低井筒熱損失，保證注入到井底的蒸汽保持較高的干度，以達到油藏開發的要求。

（2）SAGD 開發過程中，淺井采用隔熱油管技術的意義不大，而深井采用隔熱油管技術可以大幅降低井筒熱損失，提供井底蒸汽干度，充分預熱油層，達到最佳的循環預熱效果，為后期轉SAGD 生產階段提供很好的保障。

［1］ 胡常忠.稠油開采技術［M］.北京：石油工業出版社，1998.

［2］ 劉文章.稠油注蒸汽熱采工程［M］.北京：石油工業出版社，1997：144-155.

［3］ 王理學，劉清良.高真空隔熱油管隔熱機理及隔熱結構的研究［J］.山東理工大學報，2003，17（4）：93-96.

［4］ Chierici G L，Ciucci G M，Sclocchi G. Two-Phase Vertical Flow in Oil Wells Prediction of Pressure Drop［J］.JPT AUGUST，1974：927-937.

［5］ Gould T L. Vertical Two -Phase Steam -Water Flow in Geothermal Wells［J］.JPT，1974：833-844.

［6］ Aziz K，Govier G W，Fogarasi M. Pressure Drop in Wells Producing Oil and Gas［J］.JPT，1972：7-9.