低成本隔热油管井筒保温冷采技术改进研究与应用

赵旭光，王占胜

（1.中国石油辽河油田沈阳采油厂，辽宁沈阳 110316；2.中国石油辽河油田科技处，辽宁盘锦 124010）

低成本隔热油管井筒保温冷采技术改进研究与应用

赵旭光1，王占胜2

（1.中国石油辽河油田沈阳采油厂，辽宁沈阳 110316；2.中国石油辽河油田科技处，辽宁盘锦 124010）

在对隔热油管隔热性能的影响广泛研究的基础上，通过实际生产需求研究与改进隔热油管加工工艺，降低生产成本，同时对影响隔热油管井筒保温的主要因素进行综合分析，寻求改善井筒保温效果的方法。

隔热油管井筒；保温冷采技术；改进

1 保温技术研究与改进

1.1 真空隔热油管保温原理及性能参数

真空隔热油管结构主要由内管、外管、隔热系统等组成，内外管都使用合金材料，由于真空隔热油管前期主要用于注气，内管需要接触350℃左右的高温流体，其热应变使得内管伸长，因此在隔热油管生产过程中，在内管施加预应力伸长后与外管焊接，以此补偿内外管温差影响。

真空隔热油管最重要的性能参数，即视导热系数（λ，W/ m·℃）。它反映了隔热油管隔热性能的高低。按照视导热系数入的高低，预应力隔热油管分为五个等级，其中隔热性能最低等级为A级，其视导热系数λ为位0.06≤λ＜0.08W/（m·℃），实际使用中的隔热油管视导热系数在D级甚至E级。

1.2 低成本隔热油管研究与改进

1.2.1 低成本隔热管生产工艺研究与优化

通常隔热管生产时考虑的是前期注汽，内管需要接触350℃左右的高温流体，在生产过程中，采用多层隔热材料同时在内管施加预应力伸长后与外管焊接，以此补偿内外管温差影响，使产品在高温下可靠工作。高凝油油藏埋深范围在1 400～4 000m，温度为40～130℃，结合隔热油管受到拉应力的下入深度限制，1 600m井下温度一般在100℃以内。隔热管需要接触的流体温度一般在100℃以内，保温冷采隔热管工艺不需要达到生产注汽用隔热管标准要求。降低生产管柱施加预应力和耐高温处理的强度，减少了生产成本的投入。

1.2.2 低成本隔热管隔热性能优化

影响隔热管隔热性能主要参数是真空度和隔热层数。从兼顾保温性能和经济性角度考虑，如果可以在较低的真空度条件下达到相同的隔热效果，则不需要提高隔热层的隔热性能，其中气体压力并不需要要进一步降低，以减少抽真空能耗。降低气压时，气体压强和密度越低，其分子碰撞的频率越低，对于减弱气体的导热和对流传热有重要作用。但气压降低时，隔热层中的气体对内管外壁面热辐射的吸收能力也会降低，此时外管内壁面更容易接收到内管的辐射传热。因此，要提高隔热层的隔热性能，其中气体压力并不需要降到完全真空状态，而是有一个最优范围。

1.3 低成本隔热油管井筒保温技术研究与改进

1.3.1 低成本隔热油管接箍保温套研究与改进

隔热油管井筒保温实验过程中发现，真空隔热油管接箍处的散热比例较大，达到整根油管散热的35%。为降低接箍处热损失，研制应用了隔热油管接箍保温套，该接箍保温套相比以往保温接箍效果有了较大提升。

低成本隔热油管接箍保温套生产工艺采用将套筒放置在高温真空钎焊炉内进行抽真空，按设计真空度达5×10-3Pa以上要求进行真空钎焊，视导热系数可达≤0.02W/m·℃。同时为保障保温套管的真空寿命，在环空内放置特制高温吸气材料。

1.3.2 低成本隔热油管管柱下深优化与设计

针对产液量低或油层较深的井，为保证井筒保温冷采效果，扩大低成本隔热油应用范围，需加大真空隔热油管的下入深度。因此，针对低成本隔热油管管柱下深进行了优化与设计：

（1）为保证措施安全可靠性，研制Φ114隔热油管专用加厚油管挂，保证真空隔热油管下深，有效利用地层热能。

（2）对于油层深度较深，温度较高的井，采用Φ114隔热油管与Φ73平式油管组合设计，目前管柱安全下入深度达到2 000m。

（3）对于产液量低且温度符合保温冷采要求的井，采用Φ114低成本隔热油管与Φ89隔热油管组合设计，目前安全下入深度达到1 800m。

2 测试与应用效果

2.1 低成本真空隔热油管及接箍保温套保温测试

2.1.1 低成本真空隔热油管视导热系数测试

前期应用的真空隔热油管和改进后的真空隔热油管对比测试，测试结果显示，前期应用的真空隔热油管平均视导热系数0.017 65W/m·℃为D等级，该管材在井时间为半年，视导热系数测试显示下降19.2%，由E级下降到D级的下限，综合考虑，真空隔热油管使用寿命为2.5a。改进后的真空隔热油管视导热系数测试结果，视导热系数仍维持在D级，基本保持稳定，受用寿命较实验前可提升至3.5～4a。

2.1.2 低成本隔热油管接箍保温套保温效果测试

针对研制的真空隔热油管接箍保温套与前期应用的接箍保温套进行对比测试。测试结果显示，研制的2号接箍保温套环境温降较其他两种小，保温效果较好。

2.2 应用效果

截止2016年共计低成本真空隔热油管技术38口井，累计节电542.682×104kW·h

3 结论

1）形成了低成本真空隔热油管技术，延长了隔热油管保温寿命，降低了真空隔热油管保温冷采技术成本，进一步实现了高凝油保温冷采降本增效。

2）研制与应用低成本真空隔热管接箍保温套，降低了真空隔热管接箍处热损失，完善了真空隔热油管井筒保温冷采体系。

3）低成本真空隔热油管保温冷采配套技术，提高了隔热油管保温冷采使用范围，为高凝油保温冷采提供了技术支撑。

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

赵旭光（1989—），男，辽宁盘锦人，助理工程师，主要从事采油工艺技术工作。