提高蒸汽吞吐開采稠油熱效率措施研究

王延平

摘要：蒸汽吞吐是國內(nèi)外稠油開采的主要方法，蒸汽吞吐技術(shù)由于其適用條件廣，采油速度快，油汽比高，經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢是目前開發(fā)稠油熱采技術(shù)中應(yīng)用最廣泛技術(shù)。蒸汽干度是影響蒸汽吞吐開發(fā)效果主要因素，井筒熱損失是注汽過程中熱量最大的損失，因此有必要對蒸汽吞吐過程中熱量損失進(jìn)行分析。本文對造成蒸汽吞吐井筒熱損失的諸多因素進(jìn)行了分析、研究和探討，提出了一些改善井筒隔熱效果的方法和措施，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：稠油，蒸汽吞吐，熱損失，隔熱，原因分析

前言

蒸汽吞吐是國內(nèi)外稠油開采的主要方法，其效果如何，在很大程度上取決于注入到井底的蒸汽干度。研究采收率與井底干度的關(guān)系可以看出：要取得較高的采收率，井底蒸汽干度要保持在 40%以上。而國內(nèi)普遍使用的“隔熱管 + 伸縮補(bǔ)償器 + 熱敏金屬封隔器+ 喇叭口”的注汽管柱形式在經(jīng)過多輪次的蒸汽吞吐后，存在著隔熱效果差，熱損失嚴(yán)重等問題。對遼河油田的部分油井進(jìn)行了吸汽剖面測試，可以看出絕大多數(shù)油井在注汽時井筒熱損率都在 20%以上，井底的蒸汽干度僅有 30%左右，從而嚴(yán)重影響了蒸汽吞吐油井的開發(fā)效果。

1造成井筒熱損失的原因分析

在蒸汽吞吐中影響井筒隔熱效果的主要原因是目前采用的注汽管柱在隔熱技術(shù)上還存在許多問題。

1.1 隔熱管的影響

隔熱管是蒸汽吞吐中輸送蒸汽到井下的主要井下工具，其在注汽時傳輸熱量距離最長、熱損失也最多。目前我們所使用的隔熱管雙層預(yù)應(yīng)力隔熱管，隔層充惰性氣體，但其節(jié)箍處無隔熱措施。隨著隔熱管長期的使用，其隔熱效果自然變差。另外，由于作業(yè)液壓鉗和卡盤的使用，更加劇了管體的損壞和絲扣的磨損，造成隔熱管接箍處蒸汽泄漏，這是造成井筒熱損失的最直接的原因。

1.2 封隔器的影響

封隔器作為密封油套環(huán)形空間的工具，在注汽管柱的最下端。在封隔器密封前，蒸汽將從注汽管柱下端返到環(huán)形空間一部分，舉升油套環(huán)形空間的液體，當(dāng)封隔器密封后，環(huán)形空間的液體無法排出，隔熱效果差的隔熱管柱加熱油套環(huán)形空間液體，形成對流換熱，消耗大量的熱能。液面越高，熱損失越大。

1.3 伸縮補(bǔ)償器的影響

注汽管柱都裝有伸縮補(bǔ)償器，伸縮補(bǔ)償器是由兩個不同直徑的油管組成，在兩管相互活動連接處有密封件密封，細(xì)管可以在粗管內(nèi)沿軸向伸縮，他的作用是當(dāng)封隔器密封后，注汽管柱受熱伸長使注汽管柱不受軸向壓力而損壞，起到管柱的伸縮補(bǔ)償作用。但目前伸縮補(bǔ)償器沒有保溫層，不具備隔熱性能，現(xiàn)場所使用的伸縮管長度 5 米左右，與其配合的管長度有 10 米，全部伸出在 15 米左右，這么長的管柱是加熱油套環(huán)形空間液體而使熱損失最大的部位。據(jù)現(xiàn)場測試，伸縮補(bǔ)償器部分的熱損失大約占總損失量的 15%以上。

影響注汽時井筒內(nèi)熱損失的因素還有很多，例如稠油油藏經(jīng)過長期的開采，地層壓力大幅度下降，特別是受邊底水的影響，油水關(guān)系重新分布、采油井段過長、套管外竄槽等因素都將直接影響蒸汽吞吐的效果。因此，有必要進(jìn)行提高蒸汽吞吐井筒隔熱效果的新工藝、新技術(shù)、新方法的綜合性研究，從而降低注汽時井筒內(nèi)的熱損失，進(jìn)而提高蒸汽吞吐的效果。

2減少井筒熱損失的主要方法

在注汽管柱上加強(qiáng)隔熱技術(shù)的研究，優(yōu)化注汽管柱結(jié)構(gòu)，降低熱量損失是我們研究的主要內(nèi)容。

2.1加強(qiáng)隔熱管的改進(jìn)

根據(jù)目前現(xiàn)場隔熱管的使用狀況，考慮到注汽成本，大批量更換新管有相當(dāng)大的難度。因此我們要挑出損壞的隔熱管，在下井的隔熱管接箍處加裝密封圈、安裝隔熱套、涂抹絲扣油等措施來防止管柱的漏失，從而減少熱損失。

2.2熱采封隔器的改進(jìn)

在對封隔器進(jìn)行研究，將封隔器設(shè)計成帶有單流閥的裝置，注汽時用注氮車將套管環(huán)形空間液體擠入到油層，消除套管環(huán)空液體，可以極大地降低井筒熱損失，同時起到了2.3伸縮補(bǔ)償器的改進(jìn)

經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗后發(fā)現(xiàn)：注汽時大多數(shù)井伸縮管上的伸長量都沒有變化，少數(shù)有變化的伸長量都在15厘米以下。說明封隔器密封后，注汽管柱的伸長量并不大，使用現(xiàn)有注汽管柱是完全可以取消伸縮補(bǔ)償器，至少伸縮補(bǔ)償器用不了這么長。從03年開始我們在統(tǒng)注井采用FO型封隔器進(jìn)行取消伸縮補(bǔ)償器的試驗，取得了非常良好的注汽效果，但隨著側(cè)鉆井和分層注汽井的增加，伸縮補(bǔ)償器還必須使用。若能取消伸縮補(bǔ)償器，就將消除了一個熱損失點，注汽管柱的結(jié)構(gòu)將更為合理。

2.4采用分層注汽技術(shù)

分層注汽技術(shù)是提高油藏動用程度的有效方法，也是提高蒸汽機(jī)利用率的有利措施。目前能夠?qū)崿F(xiàn)的分注方式有;封上注下、封下注上、上下定量、封中間注上下、封上下注中間、中上層分別定量，中下層分別定量以及多層段分別定量細(xì)分注汽等方式.在實施時用數(shù)字模擬優(yōu)選注汽層段、優(yōu)化注汽量是分層注汽的細(xì)化工作，用專家系統(tǒng)軟件通過計算機(jī)模擬分析油井的生產(chǎn)、地質(zhì)、油層情況，找出最佳的注汽層段和最佳的注汽量，以便取得較好的注汽采油效果。

另外在分注時可將含水高的層、受水竄影響嚴(yán)重的層封堵，僅對油層注汽。為了使注汽層得到較好的采油效果，注汽后還可將高含水層和水淹層暫時封堵，只生產(chǎn)注汽層。主要采用高溫封隔器進(jìn)行臨時封堵，對部分井可采用一次管柱分注分采，同時還開展了高溫調(diào)剖和化學(xué)助劑的選擇性堵水的研究工作。盡量避免注汽后注汽層壓力高竄入其它層而減少熱損失。這些分注方式對于減少注汽時井筒內(nèi)的熱損失發(fā)揮了重要作用。

結(jié)束語

在采取有效的井筒隔熱措施后，可減少井筒的熱損失，提高蒸汽吞吐的效果。但要切實減少注汽時井筒內(nèi)的熱損失還有許多問題有待解決，是一項長期的工作，我們應(yīng)不斷加強(qiáng)技術(shù)研究，使蒸汽吞吐在稠油開采中發(fā)揮更大的作用。

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