蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失分析

徐雪峰(中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司金馬油田開(kāi)發(fā)公司，遼寧盤(pán)錦124010)

蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失分析

徐雪峰(中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司金馬油田開(kāi)發(fā)公司，遼寧盤(pán)錦124010)

一般情況下，注蒸汽采油時(shí)蒸汽熱損失在井筒段發(fā)生的情況比較多，給蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)效果帶來(lái)的影響比較大，因此，要對(duì)蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失情況進(jìn)行全面分析，以準(zhǔn)確掌握蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒干度損失的計(jì)算方法，使蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失得到有效控制。

蒸汽驅(qū)；井筒熱損失；數(shù)值模擬

在使用蒸汽驅(qū)進(jìn)行采油的過(guò)程中，蒸汽注入的熱量和干度與稠油降粘開(kāi)采的效果有著緊密聯(lián)系，本文主要通過(guò)采用數(shù)值模擬的方式，對(duì)蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失情況進(jìn)行分析，以為蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)提供可參考依據(jù)。

一、蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒的理論分析

在稠油開(kāi)采過(guò)程中，采用蒸汽驅(qū)的方式，可以有效降低稠油的粘度，從而改善流比度，最終達(dá)到提高驅(qū)油效率的目的。一般情況下，注蒸汽井筒的組成結(jié)構(gòu)主要包括油管、環(huán)空、隔熱管、水泥環(huán)和套管等，當(dāng)蒸汽從油管開(kāi)始進(jìn)入并流動(dòng)時(shí)，蒸汽的熱量會(huì)逐漸向外散失，使稠油的蒸汽驅(qū)開(kāi)采效果受到影響。以金馬公司小洼油田為例，在進(jìn)行蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒的熱損失計(jì)算前，必須先確定井筒相關(guān)結(jié)構(gòu)的熱阻，然后根據(jù)相關(guān)聯(lián)系性確定井筒的總傳熱系數(shù)，最后根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式得出注汽井筒的熱損失值。根據(jù)相關(guān)研究可知，井筒的熱阻一般包括水泥環(huán)熱傳導(dǎo)的熱阻、蒸汽與注汽管柱內(nèi)壁之間的熱對(duì)流熱阻、隔熱層的熱傳導(dǎo)熱阻、注汽管柱內(nèi)外壁之間的熱傳導(dǎo)熱阻、套管內(nèi)外壁之間的熱傳導(dǎo)熱阻和環(huán)空的熱對(duì)流與熱輻射的熱阻六個(gè)部分，將各部分的熱阻相加就可以得出注汽管柱的總熱阻。在進(jìn)行相關(guān)研究時(shí)，通過(guò)數(shù)值模擬的方式，將井筒傳熱看做恒定狀態(tài)，而地層的傳熱方式為徑向傳熱，在蒸汽驅(qū)注蒸汽的開(kāi)始階段，地層產(chǎn)生的熱損失是最大的，對(duì)著地表溫度的逐漸上升，熱阻也會(huì)相應(yīng)增加，使得地層產(chǎn)生的熱損失逐漸減少，從而對(duì)稠油開(kāi)采效果的影響不斷降低。

二、用數(shù)值模擬分析蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失的相關(guān)參數(shù)

下面采用CMG-STARS軟件中的井筒熱損失模塊，對(duì)小洼油田蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析如下：

1.井筒熱損失、井筒和地層的相關(guān)參數(shù)

相關(guān)的主要注汽參數(shù)有注汽速度、注汽壓力、蒸汽干度和注汽溫度等，根據(jù)相關(guān)研究，在進(jìn)行蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失的模擬計(jì)算時(shí)，需要分別選取三個(gè)井口注入壓力，同時(shí)確定相應(yīng)的蒸汽干度和注入速度，將注汽溫度保持在相應(yīng)的恒定值。一般情況下，井筒和地層的主要相關(guān)參數(shù)有地表溫度、地溫梯度、井筒油管參數(shù)和它的導(dǎo)熱系數(shù)，在進(jìn)行井筒熱損失的模擬計(jì)算時(shí)，需要確定上述各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)值。

2.井口蒸汽的注入壓力

采用CMG-STARS軟件將不同井口的注入壓力下，蒸汽熱焓和蒸汽干度隨井筒深度發(fā)生變化的曲線(xiàn)繪制出來(lái)，根據(jù)曲線(xiàn)圖可知，隨著注入壓力的不斷增大，熱焓損失和蒸汽干度損失會(huì)相應(yīng)減少，在注入壓力從剛開(kāi)始的值到一定值時(shí)，蒸汽正好到達(dá)井底，蒸汽干度和熱焓的損失有很大變化，明顯減少很多；在注入壓力再次上升時(shí)，蒸汽干度和熱焓的損失減小已經(jīng)變得很小，因而注入壓力的影響已經(jīng)變得非常微小。

3.井口的注入速度

對(duì)蒸汽驅(qū)全系統(tǒng)熱損失進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)，在井口蒸汽注入速度不斷增加的過(guò)程中，地面、井筒和地層的熱損失會(huì)逐漸變小小，熱利用率會(huì)不斷升高，使井底和地層蒸汽干度得到可靠保證，從而使汽驅(qū)得到真正應(yīng)用，大大提高汽驅(qū)效果。根據(jù)相關(guān)曲線(xiàn)圖可知，當(dāng)井口蒸汽注入速度從從一定值增加到另一個(gè)值，在蒸汽到達(dá)井底時(shí)，干度和熱焓的損失有很大的變化，呈現(xiàn)明顯降低趨勢(shì)，隨著蒸汽注入速度的不斷增加，蒸汽在到達(dá)井底時(shí)，干度和熱焓的損失會(huì)變得非常小。

4.井口的蒸汽干度

在蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失的相關(guān)研究中，蒸汽干度與衡量蒸汽質(zhì)量有著重要聯(lián)系，是影響蒸汽驅(qū)開(kāi)采效果的關(guān)鍵因素。隨著蒸汽干度不斷升高，單位質(zhì)量?jī)?nèi)蒸汽的熱焓值會(huì)逐漸增大，從而在稠油開(kāi)采過(guò)程中起到很好的加熱降粘效果。根據(jù)相關(guān)資料顯示，井底的蒸汽干度在大于或等于40%時(shí)，蒸汽驅(qū)才能在一般的稠油油藏中使用，并且可以取得較好的汽驅(qū)效果。根據(jù)相關(guān)曲線(xiàn)圖可知，在井筒深度不斷增加的過(guò)程中，蒸汽干度和熱焓的損失會(huì)不斷上升，在井筒深度達(dá)到一定值時(shí)，干度和熱焓的損失不會(huì)再受井口注入蒸汽干度帶來(lái)的影響。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒的熱損失進(jìn)行分析時(shí)，需要高度重視蒸汽注入速度、蒸汽干度和蒸汽注入壓力等重要因素，以不斷提高蒸汽驅(qū)注蒸汽井筒熱損失的計(jì)算準(zhǔn)確度，從而達(dá)到提高蒸汽驅(qū)稠油開(kāi)采效果的目的。

［1］邵令東，賈馮睿，王雷，姚堯，秦威，李海林，吳明.隔熱油管視導(dǎo)熱系數(shù)和蒸汽溫度對(duì)井筒熱損失的影響［J］.當(dāng)代化工，2012，10：1117-1119.

［2］師耀利，杜殿發(fā)，劉慶梅，陳如鶴，王世朝.考慮蒸汽相變的注過(guò)熱蒸汽井筒壓降和熱損失計(jì)算模型［J］.新疆石油地質(zhì)，2012，06：723-726.

［3］顧浩，程林松，黃世軍.注蒸汽井筒沿程熱物性參數(shù)及熱損失新算法［J］.計(jì)算物理，2014，04：449-454.

［4］李根.注汽井井筒熱損失計(jì)算方法研究［D］.東北石油大學(xué)，2011.