蒸汽驱注蒸汽井筒热损失分析

2015-03-23徐雪峰中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司金马油田开发公司辽宁盘锦124010

化工管理 2015年3期

关键词：蒸汽驱干度热阻

徐雪峰(中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司金马油田开发公司，辽宁盘锦124010)

蒸汽驱注蒸汽井筒热损失分析

徐雪峰(中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司金马油田开发公司，辽宁盘锦124010)

一般情况下，注蒸汽采油时蒸汽热损失在井筒段发生的情况比较多，给蒸汽驱开发效果带来的影响比较大，因此，要对蒸汽驱注蒸汽井筒热损失情况进行全面分析，以准确掌握蒸汽驱注蒸汽井筒干度损失的计算方法，使蒸汽驱注蒸汽井筒热损失得到有效控制。

蒸汽驱；井筒热损失；数值模拟

在使用蒸汽驱进行采油的过程中，蒸汽注入的热量和干度与稠油降粘开采的效果有着紧密联系，本文主要通过采用数值模拟的方式，对蒸汽驱注蒸汽井筒热损失情况进行分析，以为蒸汽驱开发提供可参考依据。

一、蒸汽驱注蒸汽井筒的理论分析

在稠油开采过程中，采用蒸汽驱的方式，可以有效降低稠油的粘度，从而改善流比度，最终达到提高驱油效率的目的。一般情况下，注蒸汽井筒的组成结构主要包括油管、环空、隔热管、水泥环和套管等，当蒸汽从油管开始进入并流动时，蒸汽的热量会逐渐向外散失，使稠油的蒸汽驱开采效果受到影响。以金马公司小洼油田为例，在进行蒸汽驱注蒸汽井筒的热损失计算前，必须先确定井筒相关结构的热阻，然后根据相关联系性确定井筒的总传热系数，最后根据相关计算公式得出注汽井筒的热损失值。根据相关研究可知，井筒的热阻一般包括水泥环热传导的热阻、蒸汽与注汽管柱内壁之间的热对流热阻、隔热层的热传导热阻、注汽管柱内外壁之间的热传导热阻、套管内外壁之间的热传导热阻和环空的热对流与热辐射的热阻六个部分，将各部分的热阻相加就可以得出注汽管柱的总热阻。在进行相关研究时，通过数值模拟的方式，将井筒传热看做恒定状态，而地层的传热方式为径向传热，在蒸汽驱注蒸汽的开始阶段，地层产生的热损失是最大的，对着地表温度的逐渐上升，热阻也会相应增加，使得地层产生的热损失逐渐减少，从而对稠油开采效果的影响不断降低。

二、用数值模拟分析蒸汽驱注蒸汽井筒热损失的相关参数

下面采用CMG-STARS软件中的井筒热损失模块，对小洼油田蒸汽驱注蒸汽井筒热损失的相关参数进行分析如下：

1.井筒热损失、井筒和地层的相关参数

相关的主要注汽参数有注汽速度、注汽压力、蒸汽干度和注汽温度等，根据相关研究，在进行蒸汽驱注蒸汽井筒热损失的模拟计算时，需要分别选取三个井口注入压力，同时确定相应的蒸汽干度和注入速度，将注汽温度保持在相应的恒定值。一般情况下，井筒和地层的主要相关参数有地表温度、地温梯度、井筒油管参数和它的导热系数，在进行井筒热损失的模拟计算时，需要确定上述各项参数的数值。

2.井口蒸汽的注入压力

采用CMG-STARS软件将不同井口的注入压力下，蒸汽热焓和蒸汽干度随井筒深度发生变化的曲线绘制出来，根据曲线图可知，随着注入压力的不断增大，热焓损失和蒸汽干度损失会相应减少，在注入压力从刚开始的值到一定值时，蒸汽正好到达井底，蒸汽干度和热焓的损失有很大变化，明显减少很多；在注入压力再次上升时，蒸汽干度和热焓的损失减小已经变得很小，因而注入压力的影响已经变得非常微小。

3.井口的注入速度

对蒸汽驱全系统热损失进行深入研究发现，在井口蒸汽注入速度不断增加的过程中，地面、井筒和地层的热损失会逐渐变小小，热利用率会不断升高，使井底和地层蒸汽干度得到可靠保证，从而使汽驱得到真正应用，大大提高汽驱效果。根据相关曲线图可知，当井口蒸汽注入速度从从一定值增加到另一个值，在蒸汽到达井底时，干度和热焓的损失有很大的变化，呈现明显降低趋势，随着蒸汽注入速度的不断增加，蒸汽在到达井底时，干度和热焓的损失会变得非常小。

4.井口的蒸汽干度

在蒸汽驱注蒸汽井筒热损失的相关研究中，蒸汽干度与衡量蒸汽质量有着重要联系，是影响蒸汽驱开采效果的关键因素。随着蒸汽干度不断升高，单位质量内蒸汽的热焓值会逐渐增大，从而在稠油开采过程中起到很好的加热降粘效果。根据相关资料显示，井底的蒸汽干度在大于或等于40%时，蒸汽驱才能在一般的稠油油藏中使用，并且可以取得较好的汽驱效果。根据相关曲线图可知，在井筒深度不断增加的过程中，蒸汽干度和热焓的损失会不断上升，在井筒深度达到一定值时，干度和热焓的损失不会再受井口注入蒸汽干度带来的影响。