特種蒸汽驅(qū)注汽井口技術(shù)研究

陳鵬(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

特種蒸汽驅(qū)注汽井口技術(shù)研究

陳鵬(中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

稠油油藏開采進(jìn)入中后期，為了進(jìn)一步提高原油采收率，進(jìn)行了多種新工藝、新技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用，為了適應(yīng)新形勢(shì)的需求，針對(duì)當(dāng)前開發(fā)中應(yīng)用的蒸汽驅(qū)特種井口系列，從注汽、生產(chǎn)、測(cè)試幾個(gè)方面，形成了具有稠油熱采的特色工藝技術(shù)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。在井口研制過程中，還從新工藝新技術(shù)的整體出發(fā)，為了減少重復(fù)施工的費(fèi)用，避免對(duì)油層的冷傷害，在蒸汽驅(qū)注汽井口應(yīng)用的同時(shí)研制了配套的井口堵塞裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓更換井口大四通以上的任何部件。

蒸汽驅(qū)特種井口堵塞裝置

近幾年來(lái)，我們從以下幾個(gè)方面開展了注蒸汽井口的研制：各種井口結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、井口設(shè)計(jì)，試驗(yàn)，檢測(cè)。我們運(yùn)用有限元計(jì)算方法，對(duì)井口各部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。并且都進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。進(jìn)行了井口帶壓更換配套裝置的技術(shù)研究，為了減少重復(fù)施工的費(fèi)用，避免對(duì)油層的冷傷害，在蒸汽驅(qū)注汽井口應(yīng)用的同時(shí)研制了配套的井口堵塞裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓更換井口大四通以上的任何部件。提高了蒸汽驅(qū)、SAGD、水平井等技術(shù)的應(yīng)用效果。滿足現(xiàn)場(chǎng)注汽、測(cè)試、生產(chǎn)等多種工藝的要求。

1 蒸汽驅(qū)注汽井口研制

1.1 蒸汽驅(qū)注汽井口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

高溫不壓井蒸汽驅(qū)井口是稠油高凝油開采的重要技術(shù)之一。是蒸汽驅(qū)開采中地面控制注汽速度及壓力的重要組成部分。該井口閘閥開關(guān)靈活；長(zhǎng)效密封性能及穩(wěn)定性、耐沖蝕性隨著井口結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了很大提高。在確保蒸汽驅(qū)注汽過程中，可不壓井更換采油樹從而避免傷害地下油藏。針對(duì)該井口裝置還研制了一種新型井口堵塞裝置。旨在井口大四通鋼圈部位發(fā)生泄漏時(shí)或主閥失效時(shí)，帶壓更換井口大四通以上部分，以有效減少壓井更換井口。這種堵塞器具有可拆換、支承、密封等功能，使用安全可靠，操作方便，與壓井換閥門作業(yè)相比較，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

1.2 主要零部件工作原理

該井口裝置閘閥均采用楔式結(jié)構(gòu)閘板熱采閘閥，材質(zhì)是鋼性材質(zhì)。這種新結(jié)構(gòu)的閘閥對(duì)比原有平行式單閘板結(jié)構(gòu)更加適用于高溫環(huán)境，能夠降低溫度變化時(shí)發(fā)生閘閥閥板卡主的可能性便于補(bǔ)償材料熱脹冷縮。蒸汽驅(qū)注汽井口變徑法蘭與油管掛采用分體設(shè)計(jì)，且油管掛內(nèi)設(shè)計(jì)有堵塞結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)注汽過程中高溫不壓井作業(yè)裝置安裝以及蒸汽驅(qū)注汽井口主閥的更換和小四通的帶壓更換。井口大四通及油管掛采用柔性石墨、金屬熱漲密封等特殊材料，在井口大四通及油管掛之間實(shí)現(xiàn)多級(jí)密封，從而確保了蒸汽驅(qū)長(zhǎng)期注汽過程中油套間的長(zhǎng)效密封。

1.3 蒸汽驅(qū)注汽井口特點(diǎn)

熱采閘閥的閥體采用楔式鋼性單閘板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有耐高溫、耐高壓、操作扭矩小、耐腐蝕、流體阻力小、結(jié)構(gòu)新穎、密封可靠等特點(diǎn)。在高溫狀態(tài)，便于補(bǔ)償材料熱脹冷縮，使閥門性能可靠、壽命長(zhǎng)。密封性能在高溫高壓下更加優(yōu)越，閥桿螺母?jìng)鲃?dòng)部分兩個(gè)單向推力球軸承減小啟閉阻力，在支架上用軸承壓帽壓緊，保證閥門順利開啟和關(guān)閉。

不壓井作業(yè)中堵塞器總成的下部為帶絲堵的脫接器，上面是傳動(dòng)桿。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，經(jīng)軸承和桿上段的梯形螺紋可將堵塞器絲堵上下受控移動(dòng)并保證安全。如圖1所示。該堵塞器的可動(dòng)部分保證它能順利通過測(cè)試閥門和主閥門，到達(dá)主閥門以下的異徑法蘭內(nèi)。固定部分保證堵塞器的可動(dòng)部分能有效密封、能進(jìn)退受控移動(dòng)和保障安全。桿經(jīng)軸承和手輪通過螺紋結(jié)合在一起，以便操作靈活、穩(wěn)定。為了使設(shè)備的手輪部分適于井場(chǎng)工作人員操作，傳動(dòng)部分的長(zhǎng)度也做了充分考慮。

如果主閥門已經(jīng)損壞，可通過測(cè)試閥門控制，將堵塞器及配件組裝好后，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪從而使桿和堵塞器下移到異徑法蘭位置。將主閥門下的油管懸掛器堵住，打開連接閥蓋的放空閥觀察采油樹內(nèi)是否無(wú)壓力后即可直接更換采油樹。更換新采油樹后，將銷子卡在銷孔處，使脫接器和傳動(dòng)桿固定為一體后反轉(zhuǎn)手輪即可卸下提出堵頭。最后關(guān)閥門、卸油壓、卸掉工具組件，從而完成更換主閥的目的。

2 雙管注汽井口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

近年來(lái)蒸汽輔助重力泄油技術(shù)得到了大范圍推廣，該技術(shù)特別適用于開采原油粘度非常高的特稠油田油藏及天然瀝青。蒸汽從上面的注入井注入油層，注入的蒸汽向上及側(cè)面移動(dòng)。形成了一個(gè)飽和蒸汽室，蒸汽在蒸汽室周圍冷凝，并通過熱傳導(dǎo)將周圍油藏加熱。被加熱降粘的原油及冷凝水在重力驅(qū)動(dòng)下流到生產(chǎn)井，隨著原油的采出蒸汽室逐漸擴(kuò)大，為了更好的解決稠油油藏水平井段吸汽不均問題，實(shí)現(xiàn)蒸汽輔助重力泄油技術(shù)中水平段的腳跟和腳尖的均勻注汽，開發(fā)出雙管注汽工藝。

水平井注汽開采地面控制設(shè)備中雙管注汽井口是實(shí)現(xiàn)水平段的腳跟和腳尖的均勻注汽的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備。水平井雙管注汽井口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，閘門開關(guān)靈活，在高溫、高壓注汽過程中具有可靠的長(zhǎng)效密封與耐沖擊性能。

2.1 雙管注汽井口結(jié)構(gòu)

該同心管雙管注汽井口主要由雙管四通、井口大四通、隔熱管油管掛及熱采閘閥四大部分組成，內(nèi)外管雙流道在井口處不需采用任何密封件就使兩流道注汽通道隔離開。該項(xiàng)發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)為雙管四通的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及隔熱管懸掛器同下部大四通的密封結(jié)構(gòu)的連接。

2.2 雙管注汽井口特點(diǎn)

現(xiàn)有的雙管注汽工藝所用的注汽井口是在蒸汽驅(qū)井口下部加裝一個(gè)大四通，通過坐于上下兩個(gè)大四通內(nèi)的兩個(gè)油管掛分別懸掛內(nèi)外兩層管，上面的大四通懸掛無(wú)接箍油管，下面的大四通懸掛隔熱油管，該井口裝置體積大，井口高，作業(yè)施工操作困難。

3 結(jié)語(yǔ)

特種井口系列，從施工源頭保證了稠油油田熱采開發(fā)的順利進(jìn)行，有效提高了油井采收率。高溫蒸汽驅(qū)井口裝置共在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果理想，不壓井帶壓作業(yè)不但節(jié)約了大量的作業(yè)費(fèi)用，而且有效地避免了壓井液對(duì)油層的冷傷害。

隨著稠油開采技術(shù)逐步經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)，熱采蒸汽驅(qū)井口具有良好的應(yīng)用前景及發(fā)展勢(shì)頭。

[1]于寶新.油田開發(fā)實(shí)用技術(shù).石油工業(yè)出版社2010 3（41）.

[2]唐焦強(qiáng)．現(xiàn)代采油新技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]．黑龍江科技信息，2011，9(28)：89-90.

[3]劉文章.稠油注蒸汽熱采工程.1996.

[4]姚軍.國(guó)內(nèi)外智能井技術(shù).石油工業(yè)出版社2011 5（109）.