稠油开采中蒸汽吞吐的热损失因素

　　蒸汽吞吐是国内外稠油开采的主要方法，通常是作为油田规模蒸汽驱开发之前一个先驱开发方式，是提高原油采收率的最重要手段之一。通过对辽河油田的部分油井进行了吸汽剖面测试，可以看出绝大多数油井在注汽时井筒热损率都在20%以上，井底的蒸汽干度仅有37.06%，严重影响蒸汽吞吐的效果。该文对造成蒸汽吞吐井筒热损失的诸多因素进行了分析、研究和探讨，提出了一些改善井筒隔热效果的方法和措施，取得了较好的经济效果。

　　问题的提出

　　我国有丰富的稠油资源，稠油油田开发过程中，注汽锅炉系统能耗占总能耗的绝大部分，因此提高注汽锅炉系统热效率是节能降耗、降本增效的重要研究方向。本文主要论述了提高油田注汽锅炉燃烧控制系统热效率的新技术，以有效促进节能降耗，提升经济效益。蒸汽吞吐是国内外稠油开采的主要方法，其效果如何，在很大程度上取决于注入到井底的蒸汽干度。研究采收率与井底干度的关系可以看出：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。对辽河油田的部分油井进行了吸汽剖面测试，可以看出绝大多数油井在注汽时井筒热损率都在20%以上，井底的蒸汽干度仅有37.06%，从而严重影响了蒸汽吞吐的效果。

　　造成井筒热损失的主要因素

　　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。

　　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，随着隔热管长期的使用，其隔热效果自然变差。另外，由于长期使用，丝扣的磨损，造成隔热管接箍处蒸汽泄漏，这也是造成井筒热损失的不利因素之一。

　　封隔器的影响。封隔器作为密封油套环形空间的工具，在注汽时防止油套环形空间进入高温蒸汽，保护套管不受高温热胀伸长而损坏，同时也是为了将热能最大限度输送到到油层当中去，要求有良好的密封性。我们目前所使用的封隔器多为热敏金属封隔器，注汽时当达到一定温度时才能将油套环空密封。热采封隔器又是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。

　　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。

　　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、套管外窜槽等因素都将直接影响蒸汽吞吐的效果。因此，有必要进行提高蒸汽吞吐井筒隔热效果的新工艺、新技术、新方法的综合性研究，从而降低注汽时井筒内的热损失，进而提高蒸汽吞吐的效果。

　　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。

　　加强隔热管的改进。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。因此我们要挑出损坏的隔热管，在下井的隔热管接箍处加装密封圈、安装隔热套、涂抹丝扣油等措施来防止管柱的漏失，从而减少热损失。

　　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，可以极大地降低井筒热损失，同时起到了保护套管的作用。

　　采用分层注汽技术。分层注汽技术是提高油藏动用程度的有效方法，也是提高蒸汽机利用率的有利措施。目前能够实现的分注方式有；封上注下、封下注上、上下定量、封中间注上下、封上下注中间、中上层分别定量，中下层分别定量以及多层段分别定量细分注汽等方式。用数字模拟优选注汽层段、优化注汽量是分层注汽的细化工作，用专家系统软件通过计算机模拟分析油井的生产、地质、油层情况，找出最佳的注汽层段和最佳的注汽量，以便取得较好的注汽采油效果。另外在分注时可将含水高的层、受水窜影响严重的层封堵，仅对油层注汽。为了使注汽层得到较好的采油效果，注汽后还可将高含水层和水淹层暂时封堵，只生产注汽层。主要采用高温封隔器进行临时封堵，对部分井可采用一次管柱分注分采，同时我们还开展了高温调剖和化学助剂的选择性堵水的研究工作。尽量避免注汽后注汽层压力高窜入其它层而减少热损失。这些分注方式对于减少注汽时井筒内的热损失发挥了重要作用。

　　现场实施情况

　　在采取了上述严把入井隔热管的质量关，在隔热管的节箍处安装隔热节，在有条件的井上取消伸缩补偿器，在对部分油井进行了调堵封窜等综合治理后大量采用了分层注汽、投球选注等配套工艺技术后，在08年我们又对部分油井进行了高温吸汽剖面测试，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。在辽河油田部分井各类蒸汽吞吐1000多井次，经济效益显著。

　　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。但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。

　　（作者单位：辽河石油勘探局华油实业公司）

　　张立东