齊40蒸汽驅提高熱效率的主要措施

李瑞東

摘要：齊40蒸汽驅進入突破剝蝕后期，熱效率損失增大，因此以蒸汽驅熱效率為研究對象，對影響熱效率因素進行了研究后，提出了各個措施來盡量提高熱效率，保證熱量效率最大化，提高經濟效益，對后期蒸汽驅開發方案設計及動態調控具有指導意義。

關鍵詞：蒸汽驅;熱效率;經濟效益

1.1 優化井筒結構，用隔熱管代替光油管

（1）相同的注汽參數下，使用光油管井筒熱損失最大，光油管+封隔器的熱損失次之，隔熱管+封隔器的熱損失最小。但隔熱管+封隔器的井筒結構與僅使用隔熱管相比較，井下結構復雜，費用增加，卻只能提高井底干度的0.2%。因此使用隔熱管是最佳的方案。

（2）在井筒良好保溫的情況下，偏心結構對熱損失的影響不大，這是因為隔熱油管的導熱系數很小，整個井筒的導熱系數主要取決于它，偏心結構對熱損失的影響可以不考慮。而光油管情況下，注汽管和套管之間環空的導熱對井筒的導熱量影響大，偏心結構的存在改變了套管和油管之間的距離，從而改變整個井筒的導熱系數，因此在使用光油管注汽時要充分考慮井筒偏心的影響。

1.2增加注汽速度和注汽強度

注汽速度對地層熱損失影響很大，提高注汽速度可降低地層熱損失。注汽速度較小時井筒熱損失很大;隨著注汽速度的增長，熱損失減小的趨勢變緩，當注汽速度大于某一值后熱損失趨于恒定。

注汽強度提高，將降低井筒的熱損失，有利于縮短油井停產時間，有利于提高增產效果。

1.3安裝井下蒸汽發生器

注蒸汽熱采是稠油開采中應用最廣泛、效益較高的方法之一.而且在利用其他EOR方法都不能采出原油的情況下，常常可以用熱采方法取得成功.但是傳統的注蒸汽熱采技術注入的熱蒸汽是在地表產生，這樣的地表蒸汽系統存在如下固有缺陷：（1）空氣污染嚴重;（2）體積龐大，不易搬遷，很難進行重復利用，更不適于在海上采油平臺使用;（3）熱能損失較大、利用率低，熱損失的總和可高達35﹪～40﹪;（4）適用油層深度受到限制，地面注汽系統適宜的油層深度一般限制在600m以淺。井下蒸汽發生器一般有兩種形式，其一是原理與地表蒸汽發生器相同的井下燃料燃燒蒸汽發生器;其二是井下電熱蒸汽發生器。井下電熱蒸汽發生器及配套技術與地表蒸汽注入系統和井下燃料燃燒蒸汽發生系統相比，井下電熱蒸汽發生器有利于減少環境污染，有利于減小熱損失、提高注汽效率，配套設備簡單，工作可靠，應用油層深度大，與傳統的注蒸汽設備相比，估計可節約50﹪的投資成本。所以，井下蒸汽發生和注入技術必將取代常規的地面注蒸汽技術，尤其適合我國稠油開采的需要，具有非常廣闊的市場前景。

1.4 氮氣輔助蒸汽吞吐技術

在注蒸汽開采稠油過程中，由于蒸汽與地下原油間密度差引起的重力分異作用和粘度差引起的粘滯指進，以及地層非均質性等因素，導致蒸汽超覆和汽竄現象，造成驅替波及系數小、采收率低。若在稠油油藏注蒸汽的同時注入氮氣，將會有效地改善蒸汽吞吐效果。

氮氣是惰性氣體，不易燃、干燥、無爆炸性、無毒、無腐蝕性。壓縮系數較大（0.291）是二氧化碳的3倍，且受溫度影響小，這一特性體現在注入相同體積的氣體，氮氣可驅替更多的油氣，且對蒸汽的熱能損失較小。在相同溫度壓力條件下，氮氣的密度比二氧化碳、煙道氣的密度小，比甲烷的密度高，但比其他烴類氣體密度要低得多，一般情況下，氮氣的密度低于氣頂氣密度，這一特征有利于注氮氣重力泄油作用

（1）保護套管，減少熱損失

氮氣導熱系數為0.028 W（/m.k），從套管反注后，減少蒸汽熱損失，保證蒸汽注入質量，保護套管不受持續高溫的損害，延長使用壽命。在油管注蒸汽的同時從套管注入氮氣，可減少井筒熱損失，提高井底蒸汽干度，又能降低套管溫度，保護套管。同時，對套管的防腐蝕也起到積極作用。

（2）擴大油層加熱帶

進入地層后，由于氮氣的導熱系數低，還可以抑制蒸汽熱量傳入上下圍巖，提高蒸汽利用率。注蒸汽的同時注入非凝結性氮氣，可擴大蒸汽加熱半徑，增加蒸汽的波及體積。

（3）增加彈性氣驅能量

注入氮氣在重力分異作用下，從油層底部向頂部運移，最終聚集頂部，從而增加頂部原油動用且給原油增加附加的彈性氣驅能量。采油時，利用這部分能量可把原油驅向井底，提高采收率。

2.1優化熱采工藝

進行全密閉注汽管柱試驗。目前孤島油田稠油熱采油井注汽管柱結構大部分為：絲堵+十油管短節+篩管+熱采封隔器+高真空隔熱油管+JRB—II型井下熱脹補償器+高真空隔熱油管至井口的整體結構進行注汽。這種管柱結構在注蒸汽過程中有兩種情況，一是油層以上至井口有注汽隔熱管柱的套管。二是油層以上至井口沒有注汽隔熱管柱的套管，如隔熱油管管柱出口以下，沒有隔熱管柱的部位。這種管柱結構在注汽隔熱油管尾部篩管至油層上部或防砂魚頂之間為注汽裸露段，在注蒸汽時，蒸汽直接沖刷油層上部的套管裸露段，造成套管局部過熱。現場統計資料結果表明，8O 以上的熱采井套管部位為這段裸露段，因此如何減少或消除套管直接與套管直接接觸，是保護注汽熱采井的套管安全的關鍵。前期研究表明，注人高熱焓的蒸汽是成功開采超稠油的關鍵，根據稠油油藏注汽困難的現狀，進行了全密閉注汽工藝管柱試驗。該工藝能減少沿程熱損失，避免了蒸汽對套管裸露段的直接沖刷，防止套管損壞，同時可以減少注汽熱損失，達到保護套管，提高注汽質量的雙重目的。

2.2 國外稠油低成本開發技術

全世界稠油、超稠油儲量相當豐富，估計超過2.5×10<'12>桶，是常規原油儲量的數倍，但目前動用程度相當低，因此不斷發展新的稠油開采技術，大幅度提高稠油單井產量、降低單位開采成本和提高稠油油藏采收率對促進稠油開發、提高稠油在石油能源中的地位起著至關重要的作用.本文一個重點介紹的是可以降低熱采成本的新技術，熱采技術對于開采稠油、超稠油是最具吸引力的，它的成功應用使得全世界原油熱采產量達130萬桶/d，而德士古公司應用蒸汽驅技術的開采產量占其中的34.6﹪，蒸汽驅可以說是開采稠油最具前景的一項熱采技術，而目前我們面臨最大的問題是如何更有效、更充分的利用熱能，這些新技術恰恰解決了這一問題，它們包括井下電蒸汽發生器、蒸汽分配器以及蒸汽優化利用系統.井下蒸汽發生器體積小、結構簡單，它不僅減少熱損失、提高注汽干度，還可以省去地面上的蒸汽分配系統，減少50﹪的投資，而且促進了淺海地區稠油油藏的注蒸汽開發;蒸汽分配器是集蒸汽測量、計量、分配一體的裝置，它可以有效的控制蒸汽分相，精確測量蒸汽干度和計量各分支流量，將高質量的蒸汽分送到各個注汽井;熱能管理是蒸汽驅開采中油藏管理的一個重要方面，它的目的是在最大限度開采的過程中以最少量的蒸汽獲得最大的利潤，地質和監控數據的三維可視化就有助于這一目的的實現.總之，這些技術致力于熱采中的蒸汽優化利用，促使稠油更為經濟有效的開采。

參考文獻：

[1]劉文章，稠油注蒸汽熱采工程【M】，北京：石油工業出版社，1997：348

[2]王彌康，熱力采油與提高原油采收率【J】，油氣采收率技術，1994，1（1）：9-10.

[3]岳清山等.對蒸汽驅幾個問題的探討.特種油氣藏.1997，4（2）：10-13

[4]王堯，孫作海.超稠油油藏改善開發效果技術研究[J].內蒙古石油化工，2011，22（6）：75-78.