稠油热采隔热油管技术适应性分析

李 洪，陈 森，周 伟，黄 勇

（1.新疆油田公司工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000；2.新疆油田公司实验检测研究院，新疆克拉玛依 834000）

蒸汽吞吐和蒸汽辅助重力泄油（简称SAGD）是目前稠油热采的主要技术手段[1]。这两项技术均需要向井底注入大量高干度蒸汽，对油层进行蒸汽加热，蒸汽的热利用率是决定开发效果的关键因素[2]。

在开采中浅层稠油油藏时，热采效率矛盾不突出，但是随着开采深度的加深，热效率利用低的问题逐渐突出。蒸汽吞吐井在井筒深度超过一定限度后，蒸汽干度下降到油藏开发要求的极限干度以下，无法达到油藏开发的条件。对于采用普通光油管注汽的油井，热损失将会很高，注入到油层的蒸汽热烩、干度很低，蒸汽波及体积小，造成吞吐开发效果较差和SAGD 循环预热不充分。且由于注汽热损失大，油层套管损坏较严重，严重影响了蒸汽吞吐和SAGD 开发效果。因此，为了提高注蒸汽热能利用率，降低开发成本，对井筒隔热技术的研究和应用势在必行。

1 隔热油管技术

针对普通油管热损失严重、隔热效果差的情况，使用隔热油管代替普通油管进行注汽作业，可以大幅度减少注蒸汽热损失。隔热油管采用预应力真空隔热双层结构，主要由内管、外管、隔热系统、接箍等组成[3]。隔热油管的结构示意图（见图1）。隔热油管的内管受到蒸汽热量影响时，可释放预施加的拉应力，以补偿内外管温差伸长，确保了隔热油管在高温下工作的可靠性。用隔热油管注汽可以使注汽热损失大幅度降低，大大提高了可注入深度和注入油层的蒸汽质量。同时能够降低套管和水泥环的热应力，防止套管高温损坏[4-6]。用于采油时具有良好的保温效果，可以大幅度降低热能损耗。

图1 隔热油管结构示意图

2 隔热油管技术适应性分析

2.1 蒸汽吞吐

下面研究在不同管柱结构条件下井筒深度与蒸汽干度的关系。计算参数：注蒸汽速度130 t/d，周期注汽量1 560 t，井口蒸汽干度80 %。不同井深下的干度分析曲线图（见图2）。

图2 井筒深度与井底蒸汽干度的关系曲线图

从图2 可以看出，注汽压力越高，井底干度越高，井筒热损失越少。另外随着井筒深度的增加，蒸汽的干度是呈下降趋势，井筒热损失增加，而且普通油管的降幅远远大于隔热油管，隔热油管的蒸汽干度能够保持在一个很高的程度，井筒热损失较小。普通油管注汽井筒深度超过350 m 后，蒸汽干度下降到60 %以下；而隔热油管注汽井筒深度超过350 m 后，蒸汽干度仍高达76 %，在井筒深度超过600 m 后，仍能达到70 %左右。从统计的干度损失情况来看，井筒深度350 m 处，下入隔热油管与普通油管相比较，蒸汽干度损失减少15 %～20 %，由此得出利用隔热油管稠油热采的井筒深度以超过350 m 为宜的结论。

2.2 SAGD

SAGD 技术有三种布井方式：双水平井、水平井直井组合方式、单井SAGD。本文重点讨论应用较广的双水平井布井方式，即上层为注汽水平井（I 井），下层为生产水平井（P 井）。下面分别研究浅井和深井在下入隔热油管前后井底蒸汽干度的情况。通过计算软件分别对普通油管及隔热油管进行注汽计算。浅井计算参数：垂深200 m，隔热管长280 m，位于斜直井段。斜直井段下隔热油管的流入蒸汽干度图和普通油管流入蒸汽干度图（见图3，图4）。

图3 隔热油管浅井的流入蒸汽干度图

图4 普通油管浅井的流入蒸汽干度图

通过对比结果发现，隔热油管比普通油管结构井口返出干度高出6.5 %；普通油管水平井趾端干度82.9 %，高于SAGD 要求的井底最低干度（75 %），能够满足SAGD 开发要求，因此浅井实施隔热油管技术意义不大。

深井计算参数：垂深500 m，隔热管长570 m，位于斜直井段。斜直井段下隔热油管的流入蒸汽干度图和普通油管流入蒸汽干度图（见图5，图6）。

图5 隔热油管深井的流入蒸汽干度图

图6 普通油管深井的流入蒸汽干度图

通过对比结果发现，隔热油管与普通油管结构井口返出干度高出23%；普通油管水平井趾端干度75.5%，低于隔热油管趾端点干度16.2 %（注汽量80 t/d）；当注汽量降至60 t/d 时，普通油管水平井趾端干度下降到60 %，无法达到SAGD 开发要求，因此深井实施隔热油管技术具有较高价值。

3 结论

（1）蒸汽吞吐井在井深超过350 m 时适宜通过采用油隔热油管来降低井筒热损失，保证注入到井底的蒸汽保持较高的干度，以达到油藏开发的要求。

（2）SAGD 开发过程中，浅井采用隔热油管技术的意义不大，而深井采用隔热油管技术可以大幅降低井筒热损失，提供井底蒸汽干度，充分预热油层，达到最佳的循环预热效果，为后期转SAGD 生产阶段提供很好的保障。

［1］ 胡常忠.稠油开采技术［M］.北京：石油工业出版社，1998.

［2］ 刘文章.稠油注蒸汽热采工程［M］.北京：石油工业出版社，1997：144-155.

［3］ 王理学，刘清良.高真空隔热油管隔热机理及隔热结构的研究［J］.山东理工大学报，2003，17（4）：93-96.

［4］ Chierici G L，Ciucci G M，Sclocchi G. Two-Phase Vertical Flow in Oil Wells Prediction of Pressure Drop［J］.JPT AUGUST，1974：927-937.

［5］ Gould T L. Vertical Two -Phase Steam -Water Flow in Geothermal Wells［J］.JPT，1974：833-844.

［6］ Aziz K，Govier G W，Fogarasi M. Pressure Drop in Wells Producing Oil and Gas［J］.JPT，1972：7-9.