齊40蒸汽驅(qū)提高熱效率的主要措施

李瑞東

摘要：齊40蒸汽驅(qū)進(jìn)入突破剝蝕后期，熱效率損失增大，因此以蒸汽驅(qū)熱效率為研究對象，對影響熱效率因素進(jìn)行了研究后，提出了各個(gè)措施來盡量提高熱效率，保證熱量效率最大化，提高經(jīng)濟(jì)效益，對后期蒸汽驅(qū)開發(fā)方案設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)調(diào)控具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：蒸汽驅(qū);熱效率;經(jīng)濟(jì)效益

1.1 優(yōu)化井筒結(jié)構(gòu)，用隔熱管代替光油管

（1）相同的注汽參數(shù)下，使用光油管井筒熱損失最大，光油管+封隔器的熱損失次之，隔熱管+封隔器的熱損失最小。但隔熱管+封隔器的井筒結(jié)構(gòu)與僅使用隔熱管相比較，井下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用增加，卻只能提高井底干度的0.2%。因此使用隔熱管是最佳的方案。

（2）在井筒良好保溫的情況下，偏心結(jié)構(gòu)對熱損失的影響不大，這是因?yàn)楦魺嵊凸艿膶?dǎo)熱系數(shù)很小，整個(gè)井筒的導(dǎo)熱系數(shù)主要取決于它，偏心結(jié)構(gòu)對熱損失的影響可以不考慮。而光油管情況下，注汽管和套管之間環(huán)空的導(dǎo)熱對井筒的導(dǎo)熱量影響大，偏心結(jié)構(gòu)的存在改變了套管和油管之間的距離，從而改變整個(gè)井筒的導(dǎo)熱系數(shù)，因此在使用光油管注汽時(shí)要充分考慮井筒偏心的影響。

1.2增加注汽速度和注汽強(qiáng)度

注汽速度對地層熱損失影響很大，提高注汽速度可降低地層熱損失。注汽速度較小時(shí)井筒熱損失很大;隨著注汽速度的增長，熱損失減小的趨勢變緩，當(dāng)注汽速度大于某一值后熱損失趨于恒定。

注汽強(qiáng)度提高，將降低井筒的熱損失，有利于縮短油井停產(chǎn)時(shí)間，有利于提高增產(chǎn)效果。

1.3安裝井下蒸汽發(fā)生器

注蒸汽熱采是稠油開采中應(yīng)用最廣泛、效益較高的方法之一.而且在利用其他EOR方法都不能采出原油的情況下，常?？梢杂脽岵煞椒ㄈ〉贸晒?但是傳統(tǒng)的注蒸汽熱采技術(shù)注入的熱蒸汽是在地表產(chǎn)生，這樣的地表蒸汽系統(tǒng)存在如下固有缺陷：（1）空氣污染嚴(yán)重;（2）體積龐大，不易搬遷，很難進(jìn)行重復(fù)利用，更不適于在海上采油平臺(tái)使用;（3）熱能損失較大、利用率低，熱損失的總和可高達(dá)35﹪～40﹪;（4）適用油層深度受到限制，地面注汽系統(tǒng)適宜的油層深度一般限制在600m以淺。井下蒸汽發(fā)生器一般有兩種形式，其一是原理與地表蒸汽發(fā)生器相同的井下燃料燃燒蒸汽發(fā)生器;其二是井下電熱蒸汽發(fā)生器。井下電熱蒸汽發(fā)生器及配套技術(shù)與地表蒸汽注入系統(tǒng)和井下燃料燃燒蒸汽發(fā)生系統(tǒng)相比，井下電熱蒸汽發(fā)生器有利于減少環(huán)境污染，有利于減小熱損失、提高注汽效率，配套設(shè)備簡單，工作可靠，應(yīng)用油層深度大，與傳統(tǒng)的注蒸汽設(shè)備相比，估計(jì)可節(jié)約50﹪的投資成本。所以，井下蒸汽發(fā)生和注入技術(shù)必將取代常規(guī)的地面注蒸汽技術(shù)，尤其適合我國稠油開采的需要，具有非常廣闊的市場前景。

1.4 氮?dú)廨o助蒸汽吞吐技術(shù)

在注蒸汽開采稠油過程中，由于蒸汽與地下原油間密度差引起的重力分異作用和粘度差引起的粘滯指進(jìn)，以及地層非均質(zhì)性等因素，導(dǎo)致蒸汽超覆和汽竄現(xiàn)象，造成驅(qū)替波及系數(shù)小、采收率低。若在稠油油藏注蒸汽的同時(shí)注入氮?dú)猓瑢?huì)有效地改善蒸汽吞吐效果。

氮?dú)馐嵌栊詺怏w，不易燃、干燥、無爆炸性、無毒、無腐蝕性。壓縮系數(shù)較大（0.291）是二氧化碳的3倍，且受溫度影響小，這一特性體現(xiàn)在注入相同體積的氣體，氮?dú)饪沈?qū)替更多的油氣，且對蒸汽的熱能損失較小。在相同溫度壓力條件下，氮?dú)獾拿芏缺榷趸?、煙道氣的密度小，比甲烷的密度高，但比其他烴類氣體密度要低得多，一般情況下，氮?dú)獾拿芏鹊陀跉忭敋饷芏?，這一特征有利于注氮?dú)庵亓π褂妥饔?/p>

（1）保護(hù)套管，減少熱損失

氮?dú)鈱?dǎo)熱系數(shù)為0.028 W（/m.k），從套管反注后，減少蒸汽熱損失，保證蒸汽注入質(zhì)量，保護(hù)套管不受持續(xù)高溫的損害，延長使用壽命。在油管注蒸汽的同時(shí)從套管注入氮?dú)?，可減少井筒熱損失，提高井底蒸汽干度，又能降低套管溫度，保護(hù)套管。同時(shí)，對套管的防腐蝕也起到積極作用。

（2）擴(kuò)大油層加熱帶

進(jìn)入地層后，由于氮?dú)獾膶?dǎo)熱系數(shù)低，還可以抑制蒸汽熱量傳入上下圍巖，提高蒸汽利用率。注蒸汽的同時(shí)注入非凝結(jié)性氮?dú)?，可擴(kuò)大蒸汽加熱半徑，增加蒸汽的波及體積。

（3）增加彈性氣驅(qū)能量

注入氮?dú)庠谥亓Ψ之愖饔孟拢瑥挠蛯拥撞肯蝽敳窟\(yùn)移，最終聚集頂部，從而增加頂部原油動(dòng)用且給原油增加附加的彈性氣驅(qū)能量。采油時(shí)，利用這部分能量可把原油驅(qū)向井底，提高采收率。

2.1優(yōu)化熱采工藝

進(jìn)行全密閉注汽管柱試驗(yàn)。目前孤島油田稠油熱采油井注汽管柱結(jié)構(gòu)大部分為：絲堵+十油管短節(jié)+篩管+熱采封隔器+高真空隔熱油管+JRB—II型井下熱脹補(bǔ)償器+高真空隔熱油管至井口的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行注汽。這種管柱結(jié)構(gòu)在注蒸汽過程中有兩種情況，一是油層以上至井口有注汽隔熱管柱的套管。二是油層以上至井口沒有注汽隔熱管柱的套管，如隔熱油管管柱出口以下，沒有隔熱管柱的部位。這種管柱結(jié)構(gòu)在注汽隔熱油管尾部篩管至油層上部或防砂魚頂之間為注汽裸露段，在注蒸汽時(shí)，蒸汽直接沖刷油層上部的套管裸露段，造成套管局部過熱?，F(xiàn)場統(tǒng)計(jì)資料結(jié)果表明，8O 以上的熱采井套管部位為這段裸露段，因此如何減少或消除套管直接與套管直接接觸，是保護(hù)注汽熱采井的套管安全的關(guān)鍵。前期研究表明，注人高熱焓的蒸汽是成功開采超稠油的關(guān)鍵，根據(jù)稠油油藏注汽困難的現(xiàn)狀，進(jìn)行了全密閉注汽工藝管柱試驗(yàn)。該工藝能減少沿程熱損失，避免了蒸汽對套管裸露段的直接沖刷，防止套管損壞，同時(shí)可以減少注汽熱損失，達(dá)到保護(hù)套管，提高注汽質(zhì)量的雙重目的。

2.2 國外稠油低成本開發(fā)技術(shù)

全世界稠油、超稠油儲(chǔ)量相當(dāng)豐富，估計(jì)超過2.5×10<'12>桶，是常規(guī)原油儲(chǔ)量的數(shù)倍，但目前動(dòng)用程度相當(dāng)?shù)停虼瞬粩喟l(fā)展新的稠油開采技術(shù)，大幅度提高稠油單井產(chǎn)量、降低單位開采成本和提高稠油油藏采收率對促進(jìn)稠油開發(fā)、提高稠油在石油能源中的地位起著至關(guān)重要的作用.本文一個(gè)重點(diǎn)介紹的是可以降低熱采成本的新技術(shù)，熱采技術(shù)對于開采稠油、超稠油是最具吸引力的，它的成功應(yīng)用使得全世界原油熱采產(chǎn)量達(dá)130萬桶/d，而德士古公司應(yīng)用蒸汽驅(qū)技術(shù)的開采產(chǎn)量占其中的34.6﹪，蒸汽驅(qū)可以說是開采稠油最具前景的一項(xiàng)熱采技術(shù)，而目前我們面臨最大的問題是如何更有效、更充分的利用熱能，這些新技術(shù)恰恰解決了這一問題，它們包括井下電蒸汽發(fā)生器、蒸汽分配器以及蒸汽優(yōu)化利用系統(tǒng).井下蒸汽發(fā)生器體積小、結(jié)構(gòu)簡單，它不僅減少熱損失、提高注汽干度，還可以省去地面上的蒸汽分配系統(tǒng)，減少50﹪的投資，而且促進(jìn)了淺海地區(qū)稠油油藏的注蒸汽開發(fā);蒸汽分配器是集蒸汽測量、計(jì)量、分配一體的裝置，它可以有效的控制蒸汽分相，精確測量蒸汽干度和計(jì)量各分支流量，將高質(zhì)量的蒸汽分送到各個(gè)注汽井;熱能管理是蒸汽驅(qū)開采中油藏管理的一個(gè)重要方面，它的目的是在最大限度開采的過程中以最少量的蒸汽獲得最大的利潤，地質(zhì)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的三維可視化就有助于這一目的的實(shí)現(xiàn).總之，這些技術(shù)致力于熱采中的蒸汽優(yōu)化利用，促使稠油更為經(jīng)濟(jì)有效的開采。

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