油田注汽井氮气隔热技术的研究与应用

辽河油田蒸汽驱隔热技术的原理与应用摘要：蒸汽驱是稠油转换开发方式的重要接替技术之一。

目前辽河油田大部分稠油区块已经进入吞吐中后期，转换开发方式的需求越来越突出，故而进一步提高蒸汽驱注汽过程中的井筒隔热效果，延长蒸汽驱管柱的使用寿命，蒸汽驱开采技术发展的关键。

该文结合辽河油田的实际试验情况简述了蒸汽驱高温长效隔热技术的原理与应用。

关键词：蒸汽驱高温长效隔热技术原理应用蒸汽驱是稠油油藏蒸汽吞吐开采中后期，进一步提高原油采收率的重要手段也是稠油转换开发方式的重要接替技术之一。

自80年代末以来，辽河油田通过蒸汽驱先导试验和工业性应用试验，形成了一套辽河油田特有的蒸汽驱井筒隔热技术,然而由于辽河油田稠油油藏普遍埋藏较深（1000～1600?m），以及蒸汽驱开采需长期连续注汽等实际问题的存在，原有井筒隔热技术也暴露出一些尚待解决的问题。

目前辽河油田大部分稠油区块已经进入吞吐中后期，转换开发方式的需求越来越突出，如何进一步提高蒸汽驱注汽过程中的井筒隔热效果，延长蒸汽驱管柱的使用寿命，已成为确保蒸汽驱开采有效实施并顺利推广的关键。

1 蒸汽驱隔热技术的原理蒸汽驱高温长效隔热技术是涉及整体汽驱管柱的座封、解封、长效密封、整体管柱热补偿以及整体管柱各部分长效隔热的综合性的配套技术。

1．1 油套环空的长效密封蒸汽驱高温长效隔热技术采用Y441强制解封蒸汽驱封隔器与多级长效汽驱密封器通过金属与非金属双级密封油套环空。

Y441强制解封蒸汽驱封隔器在注汽前通过投球或球杆的方式液力座封，将油套环空密封，以确保多级长效密封器的多级膨胀腔与隔环在注汽初期受热充分扩张密封油套环空，依靠Y441强制解封蒸汽驱封隔器的高温长效密封件与多级长效汽驱密封器实现注汽管柱的长期密封。

解封时，先解封Y441强制解封蒸汽驱封隔器，然后解封多级长效汽驱密封器，以减少解封负荷。

1．2 汽驱管柱的长效热补偿蒸汽驱高温长效隔热技术采用压力补偿式隔热型伸缩管实现整体管柱在注汽过程中的伸缩补偿。

水平井高效注汽工艺研究与完善水平井高效注汽工艺研究与完善【摘要】目前水平井已成为辽河油区老油田挖潜和新区产能建设的重要技术手段，在不同类型油藏开发中发挥了重要的作用。

通过研制水平井高效注汽工艺，可以解决水平井注汽过程中隔热问题，避免了井筒隔热采用氮气隔热造成的套管变形和高成本问题，保证了注汽质量，延长了水平井使用寿命。

【关键词】水平井高效注汽提高隔热效果对于辽河油田稠油水平井来说，以往均采用笼统方式注汽，注汽过程中采用氮气进行隔热，现场应用隔热效果不理想，同时出现注汽井口上涨严重而停注的问题。

另外，笼统方式注汽在水平井段只有一个出汽口，由于水平段长度较长，约在300m左右，这样笼统方式注汽的出汽口位置设计就显得尤为重要。

针对这一问题，2008年在水平井热采中开展了水平井高效注汽工艺技术研究，通过使用压力补偿式隔热伸缩管、热力封隔器、扶正器等配套工具，解决了水平井注汽井的隔热问题。

1 套管热应力分析水平井井眼轨迹由直井段、造斜段段和水平段三部分组成。

对于温度场与热应力来说，水平段与直井段基本是一样，都属轴对称，而弯曲段则不同，热应力变化较复杂。

油井注汽过程中套管升温受热膨胀，在井口、井底两端固定的情况下产生的轴向应力为压缩应力，当它超过屈服点时，套管产生永久变形或塑性变形而损坏。

在停注汽后降温过程中，套管柱收缩，由压缩应力变为拉张应力，它超过屈服点后，将导致接头丝扣及本体拉断破坏。

因此，对于热采水平井来说采取有效的井筒隔热技术，对保护套管、延长水平井使用寿命致关重要。

2 水平井高效注汽工艺技术研究水平井高效注汽工艺技术采用封隔器密封油套环空，起到隔热作用；采用压力补偿式隔热伸缩管解决热伸长问题。

根据不同井深结构设计了两种技术管柱：第一种，悬挂器下入较深，采用隔热管+伸缩管+Y361-210封隔器+扶正器的管柱组合方式，在悬挂器以上密封油套环空，对套管起到保护作用。

第二种，悬挂器下入较浅，采用隔热管+伸缩管+Y361-150封隔器+扶正器的管柱组合方式，在悬挂器以下密封油套环空，对水平井造斜段套管起到保护作用。

Vol.13，No.1Feb.20192019年第13卷·第1期天然气技术与经济Natural Gas Technology and Economy产水气井油管隔热保温技术研究与应用周舰王斌谭苗摘要产水气井在高压、低温条件下容易生成水合物而堵塞井筒和采气管线，通常采用注甲醇来实现解防堵的目的，但注甲醇解防堵工艺存在甲醇有毒、含醇污水处理工艺复杂和运行成本高等诸多弊端。

为此，创新采用井下隔热保温组合油管代替单一普通油管用作生产管柱来提高井口流体温度、避免井筒堵塞。

研究表明：①研制的井下隔热保温油管，减少了地层能量沿井筒热损失，可有效提高井口流体温度，实现了防治水合物生成的目的，同时井下隔热保温油管与常规油管配合使用，可在一定程度上降低采气成本；②对隔热保温油管的敏感性分析表明，井下隔热保温油管下入深度越大、导热系数越小，井筒保温效果越好，且井下隔热油管下入深度对井筒温度的影响要远大于其导热系数。

现场应用表明：东胜气田Y 井采用井下隔热保温油管后，井筒流体升温明显，井口流体温度提高了近30℃，有效防治水合物生成，能够满足气田环保开发需求，为产水气井提供了一种环保型水合物防治新方法。

关键词产水气井隔热油管井筒保温水合物防治临界携液气流量DOI ：10.3969／j.issn.2095-1132.2019.01.0070引言产水气井在高压、低温条件下常发生水合物堵塞现象［1］，造成气井不能连续稳定排液，影响了气井生产效果。

现用注甲醇解堵工艺存在三大弊端：①甲醇有毒，存在一定危害；②甲醇用量大，总成本高；③注醇及废水处理设备及配套设施投资大，难以满足气田低成本、绿色环保开发需求［2］。

调研发现，井下隔热油管保温工艺可有效提高井筒流体温度［3-7］，从而实现防治水合物生成的目的，且该工艺避免了向井筒注入解防堵药剂而伤害地层，满足了绿色环保生产要求。

因此，对井下隔热油管保温工艺开展研究与试验，旨在探索出一种环保型水合物防治新方法。

油田注氮气开采技术研究及现场试验的开题报告一、研究背景随着国家能源需求的不断增加，油气勘探和生产技术也在不断创新。

注氮气开采技术是一种重要的增产方法，已经在国内外油田得到了广泛应用。

注氮气可以改善油藏中的孔隙压力和使原油流动性得到提高，增加原油的开采量。

但是，目前中国油田注氮气开采技术的研究和应用还不够成熟，需要进一步探索和完善。

二、研究目的本项研究旨在探究油田注氮气开采技术，通过现场试验验证该技术的可行性和有效性。

具体目的如下：1.了解注氮气开采技术的原理和适用范围；2.探讨油田注氮气开采技术在增产方面的作用；3.通过实验分析确定注氮气开采技术在不同油藏条件下的适用性；4.评估注氮气开采技术的经济性和生产效益。

三、研究内容和方法1.注氮气开采技术的研究和分析通过文献调研和案例研究，了解注氮气开采技术的原理和适用范围，分析该技术在国内外的应用情况和发展趋势。

2.现场试验方案设计结合实际情况，设计注氮气开采技术在油田中的试验方案，并制定试验计划，包括试验参数的确定、试验过程的监测与记录等。

3.现场试验的实施和监测按照试验方案，实施注氮气开采试验，并对试验过程进行监测与记录，包括原油产量、氮气注入量、孔隙压力变化等参数的变化情况。

4.数据分析和评估通过数据分析和对试验结果进行比较分析，评估注氮气开采技术的经济性和生产效益，并对其在不同油藏条件下的适用性进行评估。

四、研究意义本项研究旨在探究油田注氮气开采技术的应用，通过现场试验验证其效果，为中国油田的油气勘探和生产提供新思路和新方法。

该研究对于促进国内外注氮气开采技术的发展和完善具有重要意义，同时对于提高中国油气勘探开发的综合效益也具有重要作用。

收稿日期:2005-05-30基金项目:中国石油天然气股份有限公司科技攻关项目(200513-06-5)作者简介:马春红(1969-),女(汉族),辽宁丹东人,博士研究生,主要从事稠油热采物理模拟和采油工程理论研究。

文章编号:1000-5870(2005)05-0062-05注汽井氮气隔热效果数学物理模拟研究马春红1,吴晓东1,刘慧卿1,刘其成2,郑南方2(1.中国石油大学石油天然气工程学院北京102249; 2.中国石油辽河油田分公司,辽宁盘锦124010)摘要:为评价注汽井油套环空充填氮气的隔热效果和确定环空注氮气隔热工艺的技术条件,建立了隔热油管、油套环空充氮气隔热井筒传热物理模型和数学模型,通过物理模拟现场不同注汽参数,监测井筒模型不同半径处径向温度场分布,结合井筒传热数值模拟计算,从不同侧面评价现场注蒸汽井油套环空充氮气的隔热效果、影响因素和适用范围。

研究结果表明,在油套环空不发生窜流的前提下,环空注氮气会导致井筒径向总传热系数增加,不利于井筒隔热。

当油套环空发生窜流时,只要保证注氮气压力不低于注汽压力,注汽井油套环空注氮气隔热技术就是有效和值得推广的。

关键词:注汽井;隔热油管;氮气;井筒传热;物理模拟;数值模拟中图分类号:T E 357.4 文献标识码:AMathematical and physical modeling of heat insulation byinjecting nitrogen in steam injection wellsMA Chun -hong 1,WU Xiao -dong 1,LIU H u-i qing 1,LIU Q-i cheng 2,ZH ENG Nan -fang 2(1.Faculty of Petroleum Engineer ing in China Univer sity of Petr oleum ,Beij ing 102249,China ;2.Br anch Comp any of L iaohe Oilf ield ,China N ational Petr oleum Corp oration,Panj in 124010,China)Abstract :In order to evaluate the effect of heat insulat ion and determine the technical conditions of applying nitrog en injec -tion to the casing -tubing annulus of steam injection wells,the physical and mathematical mo dels were set up.T hrough physical simulation of different field steam injectio n data,measurement of the temperature distribution in wellbore of differ -ent radius,combination with numer ical simulation of w ellbore t hermal conduction,heat insulation effect and controlling fac -tors and adapting rang e w er e evaluated from various aspects.T he results show that under the condition of non -communica -tion of casing -tubing annulus,nitrogen injection r esults in the rise of total heat tr ansfer coefficient of t he wellbo re,and makes the heat insulation bad.When the casing -tubing annulus communicates,the technique o f heat insulatio n by inject ing nitro gen to the tubing -casing annulus of steam injection wellbor e is effectual and popular -worthy by ensuring the pr essure of nitro gen injectio n higher than that of steam injection.Key w ords :steam injection w ell;insulated tubing ;nitr ogen;w ellbore t hermal conduction;physical simulation;mathemat-ical simulation稠油开采主要以蒸汽吞吐和蒸汽驱的热采方式为主。

氮气隔热油管注汽技术在陈庄油田的应用【摘要】河口油田稠油油藏主要分布在陈庄油区，对于稠油热采工艺应用比较广泛。

而针对稠油油藏的开采，主要应用稠油热采工艺，采用蒸汽吞吐开采，随着稠油油藏多轮次的注气，隔热管注气逐渐显露疲态。

随着技术的不断革新，低成本、高效率的工艺被广泛应用，氮气隔热油管注气技术有效解决了作业中遇到的难题，大大较少了占井周期、降低了作业成本，为河口采油厂稠油油藏的开发开采做出应有的贡献。

【关键词】渤南稠油作业氮气隔热1 概述陈南稠油热采区块区域构造位置为济阳坳陷陈家庄凸起中部，含油系为上第三系NgX1-5砂层组，属高空、高渗砂岩储层；岩性为中细砂岩，其次为细砂岩、含砾砂岩；胶结疏松，出砂严重；储层无速敏、中等偏强水敏、中等酸敏、弱碱敏、润湿性为亲水型；地面脱气原油粘度12000-60000mPa.s，属超稠油油藏。

常规的稠油蒸汽吞吐开采要经过“注汽→焖井→放喷→洗压井→起注汽管柱→下泵→下杆→开抽”几个过程，转抽过程作业周期长，对稠油开采有诸多不利，主要表现为：一是放喷后不能尽快开抽，缩短高峰产油期；二是作业过程洗、压井等工序易对地层造成冷伤害，影响注汽效果；三是作业工序多，占井周期长，作业成本高；四是工人劳动强度大，并且不利于节能减排。

针对这些问题，采用油管一体化工艺技术，将原来的开采工艺缩减为“注汽→焖井→放喷→正压井→下杆式泵→开抽”。

大大减少了作业施工工作量，节约了作业成本。

2 稠油热采工艺的应用2.1 油管一体化工艺管柱设计对于稠油热采井：管柱结构为：∮76mmN80油管（带油管扶正器）+杆式泵泵座+∮76mmN80油管（带油管扶正器）+喇叭口。

对于水平井采用∮76mmN80油管（带油管扶正器）+杆式泵泵座+隔热管+喇叭口。

杆柱结构为：空心杆+杆式泵。

杆式泵上部结构：主要由上接头、拉杆、锁帽、限位卡簧、密封轴面组成。

杆式泵下井作业时，将空心杆与杆式泵相连，下至预定深度后，拉杆缩回泵筒，限位卡簧在泵座中自锁，以防止抽油时泵被提出，密封轴面与泵座支撑接头形成密封。

于大规模的生产。

在众多的污染处理技术中，自然界中分布最广、含量最多的纤维素由于其来源广泛且可再生、价格低廉、可自然生物降解等特性而被广泛应用。

王佳楠等[10]以微晶纤维素、硅藻土为原料，以氢氧化钠/尿素复合水溶液为溶剂，采用冷冻干燥法制备了纤维素/硅藻土复合材料。

表征显示，制备不同质量分数的纤维素的复合材料，其内部具备纤维素气凝胶疏松多孔的三维网状结构，且硅藻土附在纤维素的链上，吸附效果较好。

3 天然产物/硅藻土电气石是含硼的天然环状硅酸盐，含有钠、镁等活泼金属元素。

兼备热电性和压电性，极易因静电而使之带电，由此称之为电气石。

电气石在环保领域已有广泛的应用，并成为近年来环保材料的热点研究方向[11]。

高如琴等[12]研究了以多孔陶瓷硅藻土基为载体，并在其表面浸渍硅藻土、电气石，经过低温煅烧制备出了电气石修饰的硅藻土基材料。

该材料在烧结过程中硅藻土与超细电气石粉、烧结助剂通过堆积形成大量孔洞，孔洞在该复合材料颗粒上以及颗粒之间形成了连贯的孔洞结构，具有较好的吸附性能。

泥炭藓是一种有机植物质原料。

胡明玉等[13]以硅藻土和泥炭藓为首要原料，通过无机掺合料对材料强度和耐水性的调节，制备了硅藻土/泥炭藓复合材料。

并研究了材料强度、耐水性，选择较优的材料配比。

该复合材料的毛细孔洞，使其在甲醛吸附方面具有一定的应用前景。

4 结语在目前硅藻土的改性研究中，较多的是利用光催化效应进行探索；较为热门的研究是聚合物/硅藻土的吸附研究，将硅藻土的物理吸附与聚合物的化学吸附相结合。

在光催化效应方面，能够解释清楚其催化机理的研究较少。

因此光催化机理和硅藻土/高分子聚合物的研究应当是科研人员研究的重点方向。

参考文献：[1] 龚培雷. 室内空气质量与污染治理绉议[J]. 现代盐化工，2017, 44(01): 5-8.[2] 张连发，廖云峰，徐旭明. 新疆精河县中泥盆世汗吉尕组硅质岩成因及环境分析[J]. 西北地质，2018, 51(02): 9-17.[3] 徐建军，张传顺，管继南.硅藻土的应用及研究进展[J]. 广西轻工业，2011, 27(05): 23-24.[4] 李勰，朱晓东，王婷婷，等. La掺杂纳米n O/硅藻土复合材料的制备及其对甲醛气体的降解性能[J]. 材料研究学报，2018, 32(09): 685-690.[5] 刘秀娟，彦君，向永生，等. 活性氧化铝/硅藻土/纳米TiO2功能涂料的制备及其对甲醛净化性能的研究[J]. 化工新型材料，2018, 46(S1): 22-26.[6] 刘丽，辛春伟，卢俊瑞，等. 纳米MnO2负载硅藻土的制备及其降解空气中甲醛的研究[J]. 天津理工大学学报，2013, 29(02): 36-40.[7] 胡祖武，刘玲. 微塑料:看不见的致命杀手[J]. 生态经济，2017, 33(12): 6-9.[8] 彭卫红，王志刚，李月梅. 低碳经济背景下基础原材料发展问题探讨[J]. 生态经济，2011 (12): 76-80.略谈油田氮气开采技术的运用贾国振(河南油田分公司采油气工程服务中心，河南南阳473132)摘要：氮气在大气中蕴藏丰富，无毒，不燃烧，没有腐蚀性，十分干燥，压缩系数非常大，导热性低，获取成本低。

曙光油田稠油水平井开发效果对策研究及应用摘要：曙光油田是一个以稠油开发为主的老油田，经过多年的开发，采出程度高、吞吐轮次高、地层压力低，已进入吞吐开发中后期。

为改善老区开发效果，曙光油田加强了水平井部署力度，利用井间加密水平井、叠置水平井等方式进行二次开发。

但随着水平井吞吐周期增加，产量递减快、水平段动用不均、井间汽窜干扰，严重制约着水平井正常吞吐开发。

本文通过运用数字化处理、数值模拟、物理模拟等技术，揭示了影响曙光稠油水平井生产效果的根本因素，提出适宜稠油水平井开发及配套技术。

关键字：曙光油田稠油水平井配套技术蒸汽吞吐【中图分类号】te3451、影响水平井开发效果因素研究1.1 水平井排驱面积影响1.4 注汽热损失的影响2、水平井研究成果应用通过上述的研究得出的结论，为整体改善水平井的开发效果，曙光采油厂有针对性的采取了相应的治理对策。

2.1 优化部署水平井曙光采油厂稠油吞吐后期存在地层压力低的开发矛盾，平均压力系数只有0.21。

利用高精度高分辨率层序地层学、测井信息、随机建模技术进行剩余油研究。

并优化目的层厚度及水平段长度，对于单层厚度大于25m厚层块状油藏，采取叠置式水平井部署，并采取垂直构造等高线布署，同时采用鱼钩状轨迹设计，增加生产压差，改善因压力水平低造成开发效果差矛盾。

2012年部署投产的井间16口水平井，平均单层厚度11.7m，水平段有效长度平均373m。

采用鱼钩状轨迹设计，平均a点比b点垂深深62m，有效的增加了生产压差。

2.2 动态调整水平段注汽长度（1）划分水平段注汽单元，实施分段注汽根据上面的研究结果：对于水平段长度大于300m油井，水平渗透率级差、周围直井动用程度及压降漏斗大小将其分为2个或多个注汽单元。

2012年共实施水平井分段注汽46井次，增油9793t。

（2）水平井双管注汽技术（3）动态设计出汽口位置2.3 运用多种方式，治理汽窜干扰研究表明：热蒸汽在水平段内延高孔隙度、高渗透段、低压力方向窜流。

氮气辅助面积注汽工艺在井楼油田零区的应用井楼油田零区采用蒸汽吞吐开发方式，井间汽窜干扰严重，由初期的单向窜、双向窜，发展到面积汽窜，使得油藏开发效益降低。

通过采取氮气辅助面积注汽的方式，有效抑制了面积汽窜，使井间及层内剩余油得到有效动用，油藏开发效益得到有效提升。

标签：面积汽窜；氮气辅助面积注汽；效果1 油藏地质特征及开发现状1.1 油藏地质特征零区位于井楼油田中部，构造为一东南向西北缓慢抬高的单斜，地层倾角10度。

零区开采主力层位为下第三系核三段Ⅲ6层，岩性为一套浅灰色细-粉砂岩，属水下辨状河道和前缘砂沉积。

油层埋藏深度263.9-428.5m，平均346.2m；原始油层压力2.68-4.19MPa；原始油层温度26.9-34℃；砂层厚度1.3-12.6m，平均7.2m，油层厚度0.6-11.4m，平均5.0m；纯总厚度比0.3-0.8，平均0.4；孔隙度32%；渗透率2.1μm2，原始含油饱和度70%，脱气原油密度0.953-0.960g/cm3；油层温度下脱气原油粘度16111-21445mPa·s，沥青质和胶质含量31.5-42.6%，含蜡6.0-8.2%，含硫0.25-0.32%，凝固点0-19℃。

按我国稠油分类标准，零区稠油属特稠油。

零区地质储量103.9万吨，可采储量49.7万吨。

1.2 开发现状1986年9月，零区楼101和楼资2井首次进行了单井吞吐实验，突破了薄层特稠油出油关。

1987年9月零区先导试验区正式投入吞吐试验。

1990年12月初转入蒸汽驱试验。

至2000年底处于先导试验区的井陆续工程关井或地质关井。

随着2004年楼资2井扶产，2005年、2006年、2007、2008、2013年陆续投产新井，截止到2014年6月30日，零区共有正常吞吐井115口，平均吞吐9.07个轮次，累积油汽比0.25，平均单井日产油0.6t/d。

由于油藏埋藏浅、胶结疏松，地层破裂压力低，油层纵向及平面上非均質严重，再加上高周期吞吐，造成汽窜严重汽窜影响产量逐年增加，2013年汽窜达到62井次，影响产量305.7吨。