齐40蒸汽驱提高热效率的主要措施

李瑞东

摘要：齐40蒸汽驱进入突破剥蚀后期，热效率损失增大，因此以蒸汽驱热效率为研究对象，对影响热效率因素进行了研究后，提出了各个措施来尽量提高热效率，保证热量效率最大化，提高经济效益，对后期蒸汽驱开发方案设计及动态调控具有指导意义。

关键词：蒸汽驱;热效率;经济效益

1.1 优化井筒结构，用隔热管代替光油管

（1）相同的注汽参数下，使用光油管井筒热损失最大，光油管+封隔器的热损失次之，隔热管+封隔器的热损失最小。但隔热管+封隔器的井筒结构与仅使用隔热管相比较，井下结构复杂，费用增加，却只能提高井底干度的0.2%。因此使用隔热管是最佳的方案。

（2）在井筒良好保温的情况下，偏心结构对热损失的影响不大，这是因为隔热油管的导热系数很小，整个井筒的导热系数主要取决于它，偏心结构对热损失的影响可以不考虑。而光油管情况下，注汽管和套管之间环空的导热对井筒的导热量影响大，偏心结构的存在改变了套管和油管之间的距离，从而改变整个井筒的导热系数，因此在使用光油管注汽时要充分考虑井筒偏心的影响。

1.2增加注汽速度和注汽强度

注汽速度对地层热损失影响很大，提高注汽速度可降低地层热损失。注汽速度较小时井筒热损失很大;随着注汽速度的增长，热损失减小的趋势变缓，当注汽速度大于某一值后热损失趋于恒定。

注汽强度提高，将降低井筒的热损失，有利于缩短油井停产时间，有利于提高增产效果。

1.3安装井下蒸汽发生器

注蒸汽热采是稠油开采中应用最广泛、效益较高的方法之一.而且在利用其他EOR方法都不能采出原油的情况下，常常可以用热采方法取得成功.但是传统的注蒸汽热采技术注入的热蒸汽是在地表产生，这样的地表蒸汽系统存在如下固有缺陷：（1）空气污染严重;（2）体积庞大，不易搬迁，很难进行重复利用，更不适于在海上采油平台使用;（3）热能损失较大、利用率低，热损失的总和可高达35﹪～40﹪;（4）适用油层深度受到限制，地面注汽系统适宜的油层深度一般限制在600m以浅。井下蒸汽发生器一般有两种形式，其一是原理与地表蒸汽发生器相同的井下燃料燃烧蒸汽发生器;其二是井下电热蒸汽发生器。井下电热蒸汽发生器及配套技术与地表蒸汽注入系统和井下燃料燃烧蒸汽发生系统相比，井下电热蒸汽发生器有利于减少环境污染，有利于减小热损失、提高注汽效率，配套设备简单，工作可靠，应用油层深度大，与传统的注蒸汽设备相比，估计可节约50﹪的投资成本。所以，井下蒸汽发生和注入技术必将取代常规的地面注蒸汽技术，尤其适合我国稠油开采的需要，具有非常广阔的市场前景。

1.4 氮气辅助蒸汽吞吐技术

在注蒸汽开采稠油过程中，由于蒸汽与地下原油间密度差引起的重力分异作用和粘度差引起的粘滞指进，以及地层非均质性等因素，导致蒸汽超覆和汽窜现象，造成驱替波及系数小、采收率低。若在稠油油藏注蒸汽的同时注入氮气，将会有效地改善蒸汽吞吐效果。

氮气是惰性气体，不易燃、干燥、无爆炸性、无毒、无腐蚀性。压缩系数较大（0.291）是二氧化碳的3倍，且受温度影响小，这一特性体现在注入相同体积的气体，氮气可驱替更多的油气，且对蒸汽的热能损失较小。在相同温度压力条件下，氮气的密度比二氧化碳、烟道气的密度小，比甲烷的密度高，但比其他烃类气体密度要低得多，一般情况下，氮气的密度低于气顶气密度，这一特征有利于注氮气重力泄油作用

（1）保护套管，减少热损失

氮气导热系数为0.028 W（/m.k），从套管反注后，减少蒸汽热损失，保证蒸汽注入质量，保护套管不受持续高温的损害，延长使用寿命。在油管注蒸汽的同时从套管注入氮气，可减少井筒热损失，提高井底蒸汽干度，又能降低套管温度，保护套管。同时，对套管的防腐蚀也起到积极作用。

（2）扩大油层加热带

进入地层后，由于氮气的导热系数低，还可以抑制蒸汽热量传入上下围岩，提高蒸汽利用率。注蒸汽的同时注入非凝结性氮气，可扩大蒸汽加热半径，增加蒸汽的波及体积。

（3）增加弹性气驱能量

注入氮气在重力分异作用下，从油层底部向顶部运移，最终聚集顶部，从而增加顶部原油动用且给原油增加附加的弹性气驱能量。采油时，利用这部分能量可把原油驱向井底，提高采收率。

2.1优化热采工艺

进行全密闭注汽管柱试验。目前孤岛油田稠油热采油井注汽管柱结构大部分为：丝堵+十油管短节+筛管+热采封隔器+高真空隔热油管+JRB—II型井下热胀补偿器+高真空隔热油管至井口的整体结构进行注汽。这种管柱结构在注蒸汽过程中有两种情况，一是油层以上至井口有注汽隔热管柱的套管。二是油层以上至井口没有注汽隔热管柱的套管，如隔热油管管柱出口以下，没有隔热管柱的部位。这种管柱结构在注汽隔热油管尾部筛管至油层上部或防砂鱼顶之间为注汽裸露段，在注蒸汽时，蒸汽直接冲刷油层上部的套管裸露段，造成套管局部过热。现场统计资料结果表明，8O 以上的热采井套管部位为这段裸露段，因此如何减少或消除套管直接与套管直接接触，是保护注汽热采井的套管安全的关键。前期研究表明，注人高热焓的蒸汽是成功开采超稠油的关键，根据稠油油藏注汽困难的现状，进行了全密闭注汽工艺管柱试验。该工艺能减少沿程热损失，避免了蒸汽对套管裸露段的直接冲刷，防止套管损坏，同時可以减少注汽热损失，达到保护套管，提高注汽质量的双重目的。

2.2 国外稠油低成本开发技术

全世界稠油、超稠油储量相当丰富，估计超过2.5×10<'12>桶，是常规原油储量的数倍，但目前动用程度相当低，因此不断发展新的稠油开采技术，大幅度提高稠油单井产量、降低单位开采成本和提高稠油油藏采收率对促进稠油开发、提高稠油在石油能源中的地位起着至关重要的作用.本文一个重点介绍的是可以降低热采成本的新技术，热采技术对于开采稠油、超稠油是最具吸引力的，它的成功应用使得全世界原油热采产量达130万桶/d，而德士古公司应用蒸汽驱技术的开采产量占其中的34.6﹪，蒸汽驱可以说是开采稠油最具前景的一项热采技术，而目前我们面临最大的问题是如何更有效、更充分的利用热能，这些新技术恰恰解决了这一问题，它们包括井下电蒸汽发生器、蒸汽分配器以及蒸汽优化利用系统.井下蒸汽发生器体积小、结构简单，它不仅减少热损失、提高注汽干度，还可以省去地面上的蒸汽分配系统，减少50﹪的投资，而且促进了浅海地区稠油油藏的注蒸汽开发;蒸汽分配器是集蒸汽测量、计量、分配一体的装置，它可以有效的控制蒸汽分相，精确测量蒸汽干度和计量各分支流量，将高质量的蒸汽分送到各个注汽井;热能管理是蒸汽驱开采中油藏管理的一个重要方面，它的目的是在最大限度开采的过程中以最少量的蒸汽获得最大的利润，地质和监控数据的三维可视化就有助于这一目的的实现.总之，这些技术致力于热采中的蒸汽优化利用，促使稠油更为经济有效的开采。

参考文献：

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