淺析分層蒸汽驅(qū)的工藝技術(shù)

摘要：蒸汽驅(qū)是指應(yīng)用在稠油油藏蒸汽吞吐開采的中后期，能夠進一步提高原油采收率的重要手段。迄今為止，大部分稠油區(qū)已進入了吞吐中后期，轉(zhuǎn)換開發(fā)方式的需求顯得愈發(fā)重要，因此，開展分層蒸汽驅(qū)工藝技術(shù)的研究勢在必行。

關(guān)鍵詞：分層蒸汽驅(qū) 配汽流量設(shè)計與調(diào)整 分層汽驅(qū)管柱 地面模擬實驗

中圖分類號：TE357文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0089-01

同普通蒸汽驅(qū)相比，分層蒸汽驅(qū)不僅需要解決蒸汽驅(qū)長期連續(xù)注汽過程中管柱的錨定與座封、油套環(huán)空的長效密封與隔熱以及長期注汽后整體管柱的解封，同時分層蒸汽驅(qū)需要根據(jù)油藏各層段層間差異及其動用程度確定各層段的合理配注量，并設(shè)計相應(yīng)的配注結(jié)構(gòu)及其配汽孔徑的合理調(diào)整方式，依據(jù)測試結(jié)果最終實現(xiàn)層間配注量的動態(tài)調(diào)整。

1 分層蒸汽驅(qū)工藝管柱及其配套工具的研制

1.1 分層蒸汽驅(qū)注汽管柱

1.1.1 管柱結(jié)構(gòu)

分層蒸汽驅(qū)注汽管柱是由真空隔熱管（同時與其配上隔熱管接箍密封器）、壓力補償式隔熱型汽驅(qū)伸縮管、多級長效汽驅(qū)密封器、Y441-152強制解封汽驅(qū)封隔器、層間配汽裝置、以及層間密封器等工具組成。

1.1.2 管柱工藝特點。

（1）液壓座封上提分級解封，下井和提出一趟管柱完成，可實現(xiàn)分層汽驅(qū)2-3層段的分層配汽。（2）管柱耐溫350 ℃、耐壓17 MPa，使用壽命3年以上。（3）管柱采用金屬和非金屬雙級密封，雙向錨定，管柱自身調(diào)節(jié)伸縮補償。（4）可實現(xiàn)分層汽驅(qū)注汽過程中，各層段配汽量的動態(tài)調(diào)節(jié)。（5）申請6項國家專利，其中壓力補償式隔熱伸縮管、隔熱管接箍密封器、強制解封蒸汽驅(qū)封隔器等已獲4項實用新型專利授權(quán)。

1.2 配套工具的研制

1.2.1 Y441強制解封蒸汽驅(qū)封隔器

采用投球或球桿的水力座封方式座封，卡瓦雙向錨定。設(shè)計有多自由度的座封和解封結(jié)構(gòu)，并設(shè)計有下錐體強制解封機構(gòu)，從而可確保長期注汽后的管柱可靠解封。

1.2.2 多級長效蒸汽驅(qū)密封器

多級長效蒸汽驅(qū)密封器采用了多腔體軟金屬密封，在高溫和擠壓的作用下，特殊材質(zhì)的支撐環(huán)會隨之發(fā)生變形，這樣可以隨時補償多級膨脹腔對油套環(huán)空密封的不足，以此來提高整體管柱的長效密封效果和解封性能。

1.2.3 壓力補償式隔熱型

在結(jié)構(gòu)上增加了除垢裝置，以減少密封件的磨損；伸縮管如果采用壓力密封補償方式，則補償密封件的損耗發(fā)生變化，這樣就可以保證伸縮管的活動密封效果；隔熱型外管設(shè)計的優(yōu)勢是可以是大限度地減少注汽過程中伸縮管部分的熱損失，以此來確保注汽管柱的整體隔熱效果。

1.2.4 隔熱管接箍密封器

根據(jù)隔熱管端口的結(jié)構(gòu)特點，要想實現(xiàn)隔熱管接箍處的二次密封則需要采用特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計，用以減少接箍處蒸汽繞流、減壓對蒸汽流動的影響，如此一來，隔熱管接箍處的熱點損失就會大大降低。

1.2.5 偏心分層汽驅(qū)配汽裝置的研究

（1）偏心分層汽驅(qū)配汽裝置的結(jié)構(gòu)與配套工具

偏心分層汽驅(qū)配汽閥主要由兩部分組成：偏心配汽筒與堵塞配汽器。偏心分層汽驅(qū)配汽閥主要配套工具為投撈器。

（2）偏心分層汽驅(qū)配汽裝置的功能

偏心分層汽驅(qū)配汽閥的優(yōu)勢在于：首先，它能夠?qū)崿F(xiàn)多級分層注汽。當(dāng)分層汽驅(qū)管柱在把不同層位的油套環(huán)空分隔開來時，如果將每個層位安裝一套偏心分層汽驅(qū)配汽閥，即可實現(xiàn)分層注汽，從而可以實現(xiàn)多級注汽。其次，能夠?qū)崿F(xiàn)汽驅(qū)間的分層測試，管柱最小內(nèi)通徑為50 mm時，就能夠順利通過測試工具，也就是說已經(jīng)實現(xiàn)了分層測試。再次，它能夠?qū)崿F(xiàn)蒸汽驅(qū)稠油過程中各層注汽量的調(diào)整。由于偏心分層汽驅(qū)配汽閥的堵塞配汽器能夠?qū)崿F(xiàn)汽驅(qū)期間的投放和打撈，配汽嘴過流面調(diào)整范圍是0～491 mm，根據(jù)測試結(jié)果來調(diào)整配汽嘴過流面積。

2 地面模擬實驗

2.1 配汽噴嘴投撈實驗

在進行蒸汽驅(qū)配汽試驗過程中，噴嘴的更換投撈均采用鋼絲投撈。試驗管柱井口安裝防噴管，投撈器分別安裝投送頭和打撈頭，在高溫蒸汽條件下試驗投撈成功率。試驗投送和打撈共56次，均獲得成功。

2.2 分層蒸汽驅(qū)配汽噴嘴計算面積與配注量關(guān)系的修正與標(biāo)定

為了檢驗配汽噴嘴的原設(shè)計與實際應(yīng)用年的準確度，我們特意為此進行了兩組配汽噴嘴、模擬上、下層配注油層的地面模擬實驗，即時性地采集了鍋爐流量在1.5 t/h、2.0 t/h、2.5 t/h、3.0 t/h與蒸汽干度在30%、40%、50%、60%狀態(tài)下的21萬多個數(shù)據(jù)，通過這些實際測量的數(shù)據(jù)，我們可以對此進行配汽噴嘴計算面積與配注量關(guān)系的修正與標(biāo)定。

通過理論計算模型，上、下配汽孔同時配汽時的理論計算公式和修正后的計算公式為：

對于10 mm孔徑的上配汽孔而言，應(yīng)用修正后的公式相對誤差百分比由原來的35.97%降為-0.49%。對于15 mm孔徑的下配汽孔，相對誤差百分比則由原來的170.94%降為7.63%。

3 結(jié)語

（1）研制了分層蒸汽驅(qū)模擬計算與配汽孔徑設(shè)計軟件，并通過地面模擬實驗進行了修正與標(biāo)定。

（2）研制了分層蒸汽驅(qū)工藝管柱，該管柱耐溫350 ℃、耐壓17 MPa，可實現(xiàn)分層蒸汽驅(qū)2～3層段的分層配汽，使用壽命3年以上。

（3）研制了偏心配汽裝置，可實現(xiàn)汽驅(qū)注汽過程中配汽量動態(tài)調(diào)節(jié)。

（4）申報6項專利，已授權(quán)4項。其中：①壓力補償式隔熱型伸縮管、隔熱管接箍密封器、多級長效汽驅(qū)密封器、強制解封蒸汽驅(qū)封隔器已獲實用新型專利授權(quán)。②蒸汽驅(qū)分層配汽系統(tǒng)及其配汽方法已申請國家發(fā)明專利申請?zhí)枺?00510077728.5。③稠油分層蒸汽驅(qū)過程中的偏心分層配汽裝置已申請實用新型專利申請?zhí)枺?00420118899.9。

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