稠油井開采過程中熱損失的研究與改進

陳素娟

前言：蒸汽吞吐是錦州采油廠稠油開采的主要方法，其效果在很大程度上取決于注入到井底的蒸汽干度，要取得較高的采收率，井底蒸汽干度要保持在40%以上。 而國內普遍使用的“隔熱管+伸縮補償器+熱敏金屬封隔器+喇叭口”的注汽管柱形式在經過多輪次的蒸汽吞吐后，存在著隔熱效果差，熱損失嚴重等問題。

關鍵詞：蒸汽干度 采收率 蒸汽吞吐

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應力隔熱管，隔層充惰性氣體，但其節箍處無隔熱措施。隨著隔熱管長期的使用，其隔熱效果自然變差。另外，由于作業液壓鉗和卡盤的使用，更加劇了管體的損壞和絲扣的磨損[1]，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形空間一部分，舉升油套環形空間的液體，當封隔器密封后，環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 伸縮補償器的影響

注汽管柱都裝有伸縮補償器，伸縮補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，細管可以在粗管內沿軸向伸縮，他的作用是當封隔器密封后，注汽管柱受熱伸長使注汽管柱不受軸向壓力而損壞，起到管柱的伸縮補償作用。但目前伸縮補償器沒有保溫層，不具備隔熱性能，現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形空間液體而使熱損失最大的部位。據現場測試，伸縮補償器部分的熱損失大約占總損失量的15%以上。

1.4分注井投球時的影響

分層注汽井投球是為了改變注汽層段，是提高注汽效果、提高油層動用程度及提高采收率的重要手段，每年都有300多口井進行分注，投球時要求與注汽站配合，要求注汽鍋爐放空或停爐，到注汽井倒井口閘門，將球投入井內后，才能繼續注汽，每次投球配合都在20多分鐘左右，鍋爐放空蒸汽約6噸左右，如果多層段注汽，熱量損失就會更大，這也對能源的浪費。

影響注汽時井筒內熱損失的因素還有很多，例如稠油油藏經過長期的開采，地層壓力大幅度下降，特別是受邊底水的影響，油水關系重新分布、采油井段過長、套管外竄槽、油井出砂等因素都將直接造成井筒熱損失，從而影響蒸汽吞吐的效果。

2減少井筒熱損失的主要方法

在注汽管柱上加強隔熱技術的研究，優化注汽管柱結構，降低熱量損失是我們研究的主要內容。

2.1 隔熱管的改進

根據目前現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大的難度。因此我們建議引進油管探傷技術挑出損壞的隔熱管，在下井的隔熱管接箍處加裝密封圈、安裝隔熱節箍、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

熱采封隔器經過多年的研究，已經有了較大的改進，由原來的卡瓦封隔器逐漸到現在的熱敏封隔器，依靠溫度自動密封，給施工帶來了極大的方便。無論哪種封隔器在密封后，在封隔器上部的油套環空中都存在一定的液體，因此我們正在對封隔器進行研究，將封隔器設計成帶有單流閥的裝置，注汽時用注氮車將套管環形空間液體擠入到油層，消除套管環空液體，應用氮氣隔熱，這樣在降低井筒熱損失的同時起到了保護套管的作用[2]。

2.3 伸縮補償器的改進

伸縮補償器是注汽管柱的一個較大的熱損失點，我們對目前注汽管柱的結構進行了認真研究分析，經過大量的現場試驗后發現：注汽時大多數井伸縮管上的伸長量都沒有變化，少數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，使用現有注汽管柱是完全可以取消伸縮補償器。若能取消或縮短伸縮補償器，就將消除或減小一個熱損失點，注汽管柱的結構將更為合理。

2.4 分層注汽投球器的研究

為了提高能源利用，提高注汽系統效率，使分注投球方便快捷，我們研究了多層段分注投球器，可實現多層段細分注汽的需要，每投球一次只用幾秒鐘，比過去投球提高效率200多倍，而且不必放空就可實現投球的目的，節約了大量的能源，減少了井筒熱損失。

同時我們應加強油井油水分布的研究、選擇合理的采油井段和注汽時機、加強稠油井出砂的防治、采用相應配套技術來減少井筒熱損失以提高注汽系統效率。

3現場實施情況及經濟效益分析

在采取了各種措施后，井底的蒸汽干度比措施前大幅提高，減少了井筒的熱損失，取得了較好的蒸汽吞吐效果。在錦州油田每年實施各類蒸汽吞吐970井次，2016年產稠油76.5萬噸，增產原油0.765萬噸，創經濟效益1683萬元。

4結論及建議

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。多年來，在提高稠油注汽系統效率這一問題上，人們關注的大多是“面子”工程，即注汽鍋爐的改進，注汽參數的優化等等。往往忽視了“地下”工作，即井筒的熱損失問題，要切實減少注汽時井筒內的熱損失還有許多問題有待解決，是一項長期的工作，我們應不斷加強技術研究，使蒸汽吞吐在稠油開采中發揮更大的作用。

參考文獻

[1]呂英民， 陳海亮， 仇偉德 ，材料力學（1）[M] 山東東營 石油大學出版社，1991，202-210.

[2]張紫軍 ，姜澤菊，等，深層稠油油藏超臨界壓力注汽開發技術研究 [J] 石油鉆探技術，2004，32，（6）14-16。