低成本隔熱油管井筒保溫冷采技術改進研究與應用

趙旭光，王占勝

（1.中國石油遼河油田沈陽采油廠，遼寧沈陽 110316；2.中國石油遼河油田科技處，遼寧盤錦 124010）

低成本隔熱油管井筒保溫冷采技術改進研究與應用

趙旭光1，王占勝2

（1.中國石油遼河油田沈陽采油廠，遼寧沈陽 110316；2.中國石油遼河油田科技處，遼寧盤錦 124010）

在對隔熱油管隔熱性能的影響廣泛研究的基礎上，通過實際生產需求研究與改進隔熱油管加工工藝，降低生產成本，同時對影響隔熱油管井筒保溫的主要因素進行綜合分析，尋求改善井筒保溫效果的方法。

隔熱油管井筒；保溫冷采技術；改進

1 保溫技術研究與改進

1.1 真空隔熱油管保溫原理及性能參數

真空隔熱油管結構主要由內管、外管、隔熱系統等組成，內外管都使用合金材料，由于真空隔熱油管前期主要用于注氣，內管需要接觸350℃左右的高溫流體，其熱應變使得內管伸長，因此在隔熱油管生產過程中，在內管施加預應力伸長后與外管焊接，以此補償內外管溫差影響。

真空隔熱油管最重要的性能參數，即視導熱系數（λ，W/ m·℃）。它反映了隔熱油管隔熱性能的高低。按照視導熱系數入的高低，預應力隔熱油管分為五個等級，其中隔熱性能最低等級為A級，其視導熱系數λ為位0.06≤λ＜0.08W/（m·℃），實際使用中的隔熱油管視導熱系數在D級甚至E級。

1.2 低成本隔熱油管研究與改進

1.2.1 低成本隔熱管生產工藝研究與優化

通常隔熱管生產時考慮的是前期注汽，內管需要接觸350℃左右的高溫流體，在生產過程中，采用多層隔熱材料同時在內管施加預應力伸長后與外管焊接，以此補償內外管溫差影響，使產品在高溫下可靠工作。高凝油油藏埋深范圍在1 400～4 000m，溫度為40～130℃，結合隔熱油管受到拉應力的下入深度限制，1 600m井下溫度一般在100℃以內。隔熱管需要接觸的流體溫度一般在100℃以內，保溫冷采隔熱管工藝不需要達到生產注汽用隔熱管標準要求。降低生產管柱施加預應力和耐高溫處理的強度，減少了生產成本的投入。

1.2.2 低成本隔熱管隔熱性能優化

影響隔熱管隔熱性能主要參數是真空度和隔熱層數。從兼顧保溫性能和經濟性角度考慮，如果可以在較低的真空度條件下達到相同的隔熱效果，則不需要提高隔熱層的隔熱性能，其中氣體壓力并不需要要進一步降低，以減少抽真空能耗。降低氣壓時，氣體壓強和密度越低，其分子碰撞的頻率越低，對于減弱氣體的導熱和對流傳熱有重要作用。但氣壓降低時，隔熱層中的氣體對內管外壁面熱輻射的吸收能力也會降低，此時外管內壁面更容易接收到內管的輻射傳熱。因此，要提高隔熱層的隔熱性能，其中氣體壓力并不需要降到完全真空狀態，而是有一個最優范圍。

1.3 低成本隔熱油管井筒保溫技術研究與改進

1.3.1 低成本隔熱油管接箍保溫套研究與改進

隔熱油管井筒保溫實驗過程中發現，真空隔熱油管接箍處的散熱比例較大，達到整根油管散熱的35%。為降低接箍處熱損失，研制應用了隔熱油管接箍保溫套，該接箍保溫套相比以往保溫接箍效果有了較大提升。

低成本隔熱油管接箍保溫套生產工藝采用將套筒放置在高溫真空釬焊爐內進行抽真空，按設計真空度達5×10-3Pa以上要求進行真空釬焊，視導熱系數可達≤0.02W/m·℃。同時為保障保溫套管的真空壽命，在環空內放置特制高溫吸氣材料。

1.3.2 低成本隔熱油管管柱下深優化與設計

針對產液量低或油層較深的井，為保證井筒保溫冷采效果，擴大低成本隔熱油應用范圍，需加大真空隔熱油管的下入深度。因此，針對低成本隔熱油管管柱下深進行了優化與設計：

（1）為保證措施安全可靠性，研制Φ114隔熱油管專用加厚油管掛，保證真空隔熱油管下深，有效利用地層熱能。

（2）對于油層深度較深，溫度較高的井，采用Φ114隔熱油管與Φ73平式油管組合設計，目前管柱安全下入深度達到2 000m。

（3）對于產液量低且溫度符合保溫冷采要求的井，采用Φ114低成本隔熱油管與Φ89隔熱油管組合設計，目前安全下入深度達到1 800m。

2 測試與應用效果

2.1 低成本真空隔熱油管及接箍保溫套保溫測試

2.1.1 低成本真空隔熱油管視導熱系數測試

前期應用的真空隔熱油管和改進后的真空隔熱油管對比測試，測試結果顯示，前期應用的真空隔熱油管平均視導熱系數0.017 65W/m·℃為D等級，該管材在井時間為半年，視導熱系數測試顯示下降19.2%，由E級下降到D級的下限，綜合考慮，真空隔熱油管使用壽命為2.5a。改進后的真空隔熱油管視導熱系數測試結果，視導熱系數仍維持在D級，基本保持穩定，受用壽命較實驗前可提升至3.5～4a。

2.1.2 低成本隔熱油管接箍保溫套保溫效果測試

針對研制的真空隔熱油管接箍保溫套與前期應用的接箍保溫套進行對比測試。測試結果顯示，研制的2號接箍保溫套環境溫降較其他兩種小，保溫效果較好。

2.2 應用效果

截止2016年共計低成本真空隔熱油管技術38口井，累計節電542.682×104kW·h

3 結論

1）形成了低成本真空隔熱油管技術，延長了隔熱油管保溫壽命，降低了真空隔熱油管保溫冷采技術成本，進一步實現了高凝油保溫冷采降本增效。

2）研制與應用低成本真空隔熱管接箍保溫套，降低了真空隔熱管接箍處熱損失，完善了真空隔熱油管井筒保溫冷采體系。

3）低成本真空隔熱油管保溫冷采配套技術，提高了隔熱油管保溫冷采使用范圍，為高凝油保溫冷采提供了技術支撐。

R e s e a r c h a n d A p p l i c a t i o n o f L o w T e mp e r a t u r e H e a t I n s u l a t i o n T u b i n g S h a f t S h a f t I n s u l a t i o n T e c h n o l o g y

Zhao Xu-guang，Wang Zhan-sheng

Based on the extensive research on the thermal insulation performance of the insulated tubing，the production cost is reduced and the production cost is improved by the actual production demand.The main factors inf l uencing the thermal insulation of the wellbore tubing are analyzed synthetically.To fi nd ways to improve the effect of wellbore insulation.

insulated tubing wellbore；cold storage technology；improvement

TE349

A

1003-6490（2017）08-0076-01

2017-06-09

趙旭光（1989—），男，遼寧盤錦人，助理工程師，主要從事采油工藝技術工作。