蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失分析

徐雪峰(中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司金馬油田開發公司，遼寧盤錦124010)

蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失分析

徐雪峰(中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司金馬油田開發公司，遼寧盤錦124010)

一般情況下，注蒸汽采油時蒸汽熱損失在井筒段發生的情況比較多，給蒸汽驅開發效果帶來的影響比較大，因此，要對蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失情況進行全面分析，以準確掌握蒸汽驅注蒸汽井筒干度損失的計算方法，使蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失得到有效控制。

蒸汽驅；井筒熱損失；數值模擬

在使用蒸汽驅進行采油的過程中，蒸汽注入的熱量和干度與稠油降粘開采的效果有著緊密聯系，本文主要通過采用數值模擬的方式，對蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失情況進行分析，以為蒸汽驅開發提供可參考依據。

一、蒸汽驅注蒸汽井筒的理論分析

在稠油開采過程中，采用蒸汽驅的方式，可以有效降低稠油的粘度，從而改善流比度，最終達到提高驅油效率的目的。一般情況下，注蒸汽井筒的組成結構主要包括油管、環空、隔熱管、水泥環和套管等，當蒸汽從油管開始進入并流動時，蒸汽的熱量會逐漸向外散失，使稠油的蒸汽驅開采效果受到影響。以金馬公司小洼油田為例，在進行蒸汽驅注蒸汽井筒的熱損失計算前，必須先確定井筒相關結構的熱阻，然后根據相關聯系性確定井筒的總傳熱系數，最后根據相關計算公式得出注汽井筒的熱損失值。根據相關研究可知，井筒的熱阻一般包括水泥環熱傳導的熱阻、蒸汽與注汽管柱內壁之間的熱對流熱阻、隔熱層的熱傳導熱阻、注汽管柱內外壁之間的熱傳導熱阻、套管內外壁之間的熱傳導熱阻和環空的熱對流與熱輻射的熱阻六個部分，將各部分的熱阻相加就可以得出注汽管柱的總熱阻。在進行相關研究時，通過數值模擬的方式，將井筒傳熱看做恒定狀態，而地層的傳熱方式為徑向傳熱，在蒸汽驅注蒸汽的開始階段，地層產生的熱損失是最大的，對著地表溫度的逐漸上升，熱阻也會相應增加，使得地層產生的熱損失逐漸減少，從而對稠油開采效果的影響不斷降低。

二、用數值模擬分析蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失的相關參數

下面采用CMG-STARS軟件中的井筒熱損失模塊，對小洼油田蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失的相關參數進行分析如下：

1.井筒熱損失、井筒和地層的相關參數

相關的主要注汽參數有注汽速度、注汽壓力、蒸汽干度和注汽溫度等，根據相關研究，在進行蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失的模擬計算時，需要分別選取三個井口注入壓力，同時確定相應的蒸汽干度和注入速度，將注汽溫度保持在相應的恒定值。一般情況下，井筒和地層的主要相關參數有地表溫度、地溫梯度、井筒油管參數和它的導熱系數，在進行井筒熱損失的模擬計算時，需要確定上述各項參數的數值。

2.井口蒸汽的注入壓力

采用CMG-STARS軟件將不同井口的注入壓力下，蒸汽熱焓和蒸汽干度隨井筒深度發生變化的曲線繪制出來，根據曲線圖可知，隨著注入壓力的不斷增大，熱焓損失和蒸汽干度損失會相應減少，在注入壓力從剛開始的值到一定值時，蒸汽正好到達井底，蒸汽干度和熱焓的損失有很大變化，明顯減少很多；在注入壓力再次上升時，蒸汽干度和熱焓的損失減小已經變得很小，因而注入壓力的影響已經變得非常微小。

3.井口的注入速度

對蒸汽驅全系統熱損失進行深入研究發現，在井口蒸汽注入速度不斷增加的過程中，地面、井筒和地層的熱損失會逐漸變小小，熱利用率會不斷升高，使井底和地層蒸汽干度得到可靠保證，從而使汽驅得到真正應用，大大提高汽驅效果。根據相關曲線圖可知，當井口蒸汽注入速度從從一定值增加到另一個值，在蒸汽到達井底時，干度和熱焓的損失有很大的變化，呈現明顯降低趨勢，隨著蒸汽注入速度的不斷增加，蒸汽在到達井底時，干度和熱焓的損失會變得非常小。

4.井口的蒸汽干度

在蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失的相關研究中，蒸汽干度與衡量蒸汽質量有著重要聯系，是影響蒸汽驅開采效果的關鍵因素。隨著蒸汽干度不斷升高，單位質量內蒸汽的熱焓值會逐漸增大，從而在稠油開采過程中起到很好的加熱降粘效果。根據相關資料顯示，井底的蒸汽干度在大于或等于40%時，蒸汽驅才能在一般的稠油油藏中使用，并且可以取得較好的汽驅效果。根據相關曲線圖可知，在井筒深度不斷增加的過程中，蒸汽干度和熱焓的損失會不斷上升，在井筒深度達到一定值時，干度和熱焓的損失不會再受井口注入蒸汽干度帶來的影響。

三、結語

綜上所述，在對蒸汽驅注蒸汽井筒的熱損失進行分析時，需要高度重視蒸汽注入速度、蒸汽干度和蒸汽注入壓力等重要因素，以不斷提高蒸汽驅注蒸汽井筒熱損失的計算準確度，從而達到提高蒸汽驅稠油開采效果的目的。

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