保溫隔熱油管先導試驗及效果評價

朱治國 苗彥平 李棟 林旭 冉俊義 孫永田 于偉

（中國石油華北油田分公司第三采油廠）

1 現狀及潛力分析

華北油田采油三廠地處饒陽凹陷中南部油層，平均中深3 000 m，油層溫度在86～162 ℃之間，生產區域內有地熱能4.12×1018J。下泵深度平均為1 952 m，井口油溫在25～37 ℃之間，析蠟段在井口以下600～800 m 之間，凝固點在30～33 ℃之間。生產過程中，油井需要定期進行熱洗化防等日常維護工作，地面采用三管伴熱、摻水集輸、單管常溫集輸工藝流程[1-3]。

現有的技術開發使得在生產過程中存在以下三個方面的問題：油井熱洗工作量大，據統計采油三廠年熱洗工作量在1 000 井次左右，熱洗時泵壓和增加的液柱壓力打破了地層原有的壓力平衡系統，洗井液易侵入油層，不僅造成油層污染，而且隨產液緩慢采出形成較長含水恢復期，影響油井產量近0.85×104t；油井化防藥劑用量大，采油三廠油井開井1 176 口，每年有近1/3 的油井需要使用清蠟劑、降黏劑等油井化防藥劑進行日常維護，年使用藥劑近300 t 左右；集輸系統能耗大，排放的二氧化碳、氮氧化物等污染物對環境造成一定污染。

綜上所述，給油田節能減排、降低安全環保風險提出了迫切的要求，而華北油田豐富的地熱資源恰好為油田高效環保開采提供了有利的條件[4-5]。

2 材料研發及結構設計

在普通油管外壁均勻包裹一層具有超強隔熱保溫功能、導熱系數低、防水性好的隔熱材料，形成隔熱保溫層[6-7]，保溫隔熱油管結構如表1 所示，外觀如圖1 所示。該隔熱保溫層可大大降低油管內原油由井底向井口流動過程中地層散失的熱能損失，提高井口產液溫度，改善原油在井筒中的流態。

3 先導試驗

利用地層自身的熱能實現油井低成本高效開采是一項高投資、高技術的新試驗，需選擇具有代表性的油藏區塊開展先導試驗，為規模推廣應用提供理論及數據依據。

3.1 區塊選擇原則

1）選擇的區塊油藏溫度高，有一定的產液能力，具有較高的開發價值。

表1 保溫隔熱油管結構

圖1 保溫隔熱油管外觀及其接箍

2）在長期的油藏開發實踐中，選擇積累了豐富的地質地熱特征及采油生產數據等資料的區塊。

3）單井熱洗化防工作量大，油井結蠟較為嚴重，生產能耗較其他單井高，且地面為三管伴熱集油流程。

4）注采井網、地面配套設施完善，可以依托目前油田生產條件，盡量減少先導試驗的地面改造工程量和投資費用。

3.2 試驗區塊

根據試驗區的選擇原則，綜合考慮區塊、油層溫度、含蠟等18 個因素，選取了3 口井進行先導試驗（表2）。

表2 先導試驗井數據

3.3 試驗效果

先導試驗期間，組織相關技術人員進行全程跟蹤，并錄取試驗結果數據，具體結果如表3 所示。

表3 試驗結果數據

由表3 可知，油井井口溫度平均提高14.8 ℃，懸點最大載荷平均下降10.4 kN，日耗電平均下降36.4 kWh，檢泵周期延長400 天以上并持續有效，應用后單井不再進行熱洗化防，效果良好。

4 先導性試驗的目的和意義

先導試驗的目的如下：

1）試驗現有條件開發的保溫隔熱油管的應用性能，錄取相關試驗參數，為技術的完善升級做好鋪墊。

2）研究保溫隔熱油管在華北油田采油三廠的適應性，篩選不同區塊、不同產液量的油井進行試驗應用，研究出不同區塊、不同油井的應用條件。

3） 研究保溫隔熱油管應用后對地面集輸的影響。

4）根據現場試驗情況、保溫及地面集輸的綜合對比評價，通過試驗資料數據來指導地熱資源綜合利用，確定下步應用的范圍及規模。

5）在確保油田開發不受影響的前提下，實現油田地熱資源的綜合利用。

先導試驗的意義如下：

1）先導試驗表明，保溫隔熱油管技術在降低井筒熱能損失方面體現出絕對的優勢，在不增加任何外界補充能源和設備的條件下，充分利用地層自身熱能；通過在采油生產管柱上增加油管隔熱功能，減少原油從井底流向井口過程中的熱能損失，達到提高原油井口溫度的目的。同時，取消了原先的單井周期性熱洗化防，并且井口溫度的提高可以為地面常溫集輸提供熱量。

2）通過對先導試驗各項資料的動態監測及其資料數據來指導保溫隔熱油管的應用，確定下步重點應用范圍及研究方向。

5 結論

通過應用保溫隔熱油管技術，減少了井筒舉升過程中的熱能損失，提高了井口出油溫度，溫度的提高使得油井結蠟點上移，單井不再進行熱洗化防等日常維護工作，實現了節能清潔環保生產。此技術滿足了油井在不依靠任何外界能量的條件下常溫集輸進站，是井筒舉升工藝以及地面集輸方式的革命性變革，保溫隔熱油管的成功應用對高含水、高含蠟油田的開發和維護提供了技術借鑒。