稠油井开采过程中热损失的研究与改进

陈素娟

前言：蒸汽吞吐是锦州采油厂稠油开采的主要方法，其效果在很大程度上取决于注入到井底的蒸汽干度，要取得较高的采收率，井底蒸汽干度要保持在40%以上。 而国内普遍使用的“隔热管+伸缩补偿器+热敏金属封隔器+喇叭口”的注汽管柱形式在经过多轮次的蒸汽吞吐后，存在着隔热效果差，热损失严重等问题。

关键词：蒸汽干度 采收率 蒸汽吞吐

1造成井筒热损失的原因分析

在蒸汽吞吐中影响井筒隔热效果的主要原因是目前采用的注汽管柱在隔热技术上还存在许多问题。

1.1 隔热管的影响

隔热管是蒸汽吞吐中输送蒸汽到井下的主要井下工具，其在注汽时传输热量距离最长、热损失也最多。目前我们所使用的隔热管双层预应力隔热管，隔层充惰性气体，但其节箍处无隔热措施。随着隔热管长期的使用，其隔熱效果自然变差。另外，由于作业液压钳和卡盘的使用，更加剧了管体的损坏和丝扣的磨损[1]，造成隔热管接箍处蒸汽泄漏，这是造成井筒热损失的最直接的原因。

1.2 封隔器的影响

封隔器作为密封油套环形空间的工具，在注汽管柱的最下端。在封隔器密封前，蒸汽将从注汽管柱下端返到环形空间一部分，举升油套环形空间的液体，当封隔器密封后，环形空间的液体无法排出，隔热效果差的隔热管柱加热油套环形空间液体，形成对流换热，消耗大量的热能。液面越高，热损失越大。

1.3 伸缩补偿器的影响

注汽管柱都装有伸缩补偿器，伸缩补偿器是由两个不同直径的油管组成，在两管相互活动连接处有密封件密封，细管可以在粗管内沿轴向伸缩，他的作用是当封隔器密封后，注汽管柱受热伸长使注汽管柱不受轴向压力而损坏，起到管柱的伸缩补偿作用。但目前伸缩补偿器没有保温层，不具备隔热性能，现场所使用的伸缩管长度5米左右，与其配合的管长度有10米，全部伸出在15米左右，这么长的管柱是加热油套环形空间液体而使热损失最大的部位。据现场测试，伸缩补偿器部分的热损失大约占总损失量的15%以上。

1.4分注井投球时的影响

分层注汽井投球是为了改变注汽层段，是提高注汽效果、提高油层动用程度及提高采收率的重要手段，每年都有300多口井进行分注，投球时要求与注汽站配合，要求注汽锅炉放空或停炉，到注汽井倒井口闸门，将球投入井内后，才能继续注汽，每次投球配合都在20多分钟左右，锅炉放空蒸汽约6吨左右，如果多层段注汽，热量损失就会更大，这也对能源的浪费。

影响注汽时井筒内热损失的因素还有很多，例如稠油油藏经过长期的开采，地层压力大幅度下降，特别是受边底水的影响，油水关系重新分布、采油井段过长、套管外窜槽、油井出砂等因素都将直接造成井筒热损失，从而影响蒸汽吞吐的效果。

2减少井筒热损失的主要方法

在注汽管柱上加强隔热技术的研究，优化注汽管柱结构，降低热量损失是我们研究的主要内容。

2.1 隔热管的改进

根据目前现场隔热管的使用状况，考虑到注汽成本，大批量更换新管有相当大的难度。因此我们建议引进油管探伤技术挑出损坏的隔热管，在下井的隔热管接箍处加装密封圈、安装隔热节箍、涂抹丝扣油等措施来防止管柱的漏失，从而减少热损失。

2.2 热采封隔器的改进

热采封隔器经过多年的研究，已经有了较大的改进，由原来的卡瓦封隔器逐渐到现在的热敏封隔器，依靠温度自动密封，给施工带来了极大的方便。无论哪种封隔器在密封后，在封隔器上部的油套环空中都存在一定的液体，因此我们正在对封隔器进行研究，将封隔器设计成带有单流阀的装置，注汽时用注氮车将套管环形空间液体挤入到油层，消除套管环空液体，应用氮气隔热，这样在降低井筒热损失的同时起到了保护套管的作用[2]。

2.3 伸缩补偿器的改进

伸缩补偿器是注汽管柱的一个较大的热损失点，我们对目前注汽管柱的结构进行了认真研究分析，经过大量的现场试验后发现：注汽时大多数井伸缩管上的伸长量都没有变化，少数有变化的伸长量都在15厘米以下。说明封隔器密封后，注汽管柱的伸长量并不大，使用现有注汽管柱是完全可以取消伸缩补偿器。若能取消或缩短伸缩补偿器，就将消除或减小一个热损失点，注汽管柱的结构将更为合理。

2.4 分层注汽投球器的研究

为了提高能源利用，提高注汽系统效率，使分注投球方便快捷，我们研究了多层段分注投球器，可实现多层段细分注汽的需要，每投球一次只用几秒钟，比过去投球提高效率200多倍，而且不必放空就可实现投球的目的，节约了大量的能源，减少了井筒热损失。

同时我们应加强油井油水分布的研究、选择合理的采油井段和注汽时机、加强稠油井出砂的防治、采用相应配套技术来减少井筒热损失以提高注汽系统效率。

3现场实施情况及经济效益分析

在采取了各种措施后，井底的蒸汽干度比措施前大幅提高，减少了井筒的热损失，取得了较好的蒸汽吞吐效果。在锦州油田每年实施各类蒸汽吞吐970井次，2016年产稠油76.5万吨，增产原油0.765万吨，创经济效益1683万元。

4结论及建议

在采取有效的井筒隔热措施后，可减少井筒的热损失，提高蒸汽吞吐的效果。多年来，在提高稠油注汽系统效率这一问题上，人们关注的大多是“面子”工程，即注汽锅炉的改进，注汽参数的优化等等。往往忽视了“地下”工作，即井筒的热损失问题，要切实减少注汽时井筒内的热损失还有许多问题有待解决，是一项长期的工作，我们应不断加强技术研究，使蒸汽吞吐在稠油开采中发挥更大的作用。

参考文献

[1]吕英民， 陈海亮， 仇伟德 ，材料力学（1）[M] 山东东营 石油大学出版社，1991，202-210.

[2]张紫军 ，姜泽菊，等，深层稠油油藏超临界压力注汽开发技术研究 [J] 石油钻探技术，2004，32，（6）14-16。