井筒双空心抽油杆闭式循环加热装置.docVIP

结蜡、高凝油、稠油热采井节能技术 井筒双空心抽油杆 闭式循环加热装置 胜利油田智成石油技术开发有限公司 Http: E-mail:dyslzc@163.com Tel:0546-8910681 一、项目来源 目前高凝油、稠油开采中，常用的油井井筒降粘工艺是空心杆掺水升温、化学降粘、空心杆电加热等，但在现场应用中都存在一定的缺陷。 采用空心抽油杆掺水的热载体循环采油工艺在稠油开采中虽然获得了成功应用。但所掺热水要与原油混合，需不断补充热水，综合热效率较低。另外，一个区块多井使用时，往往需要建管网，运行管理费用高。此外还增加了后期脱水处理的难度和费用，并存在井口计量问题。 空心杆电加热工艺是将电缆导线安装在空心抽油杆内，末端与空心抽油杆杆壁相连，而将空心抽油杆本身作为回路，利用空心抽油杆金属的集肤效应发热。因施工作业简单、管理相对方便，在稠油、高凝油井应用较多。但能耗过大，运行费用过高，而且，就能量有效利用而言，电加热不是一种经济的加热方式，与目前国家和油田节能减排的政策相悖。 化学降粘前期研究投入大，人工成本高，降粘举升效果也不理想。 为有效解决上述开发生产现实问题，实现稠油热采井的经济有效开采，我公司成功研制了井筒双空心抽油杆闭式循环加热装置，节能生产效果显著。该技术的主要特点是： 1、热载体形成独立的闭路循环系统。热载体在外空心通道返回首端再经过四通接头返回地面，进入热交换器加热后形成一个闭路循环系统。 2、循环加热系统是密闭的，热载体不与原油和空气接触，杜绝了热载体的消耗和泄漏问题，消除了环境污染。 3、热载体不进入原油中，对原油的计量，输送和后处理都不会造成影响。 4、能耗小，运行费用低。 二、技术成果及技术关键 井筒双空心抽油杆闭式循环加热节能技术通过在油井井筒内下入空心抽油杆，再在空心杆内下入连续高分子/不锈钢高温隔热管，利用地面加热和加压流程，实现热载体在双空心杆内闭式循环，从而达到加热油管与外空心杆环空产出液的目的。 具体方式是：外径Φ25/22/16mm的连续高分子/不锈钢高温隔热管做内管，外径Φ42/36mm的空心杆做外管，将内管下入外管后建立一个内外相互密封的独立循环通道，利用地面燃气或燃煤热交换器把热载体（软化水）加热，再经循环泵加压后（2MPa左右），经过缓冲罐缓冲和分离气体后，通过特制四通接头，注入双空心杆的内空心通道。热载体在循环泵的高压驱动下，克服管壁摩阻，高速（为了减少摩阻，雷诺值选2500以下约1.5m/s）流至内空心通道的尾端，然后通过内外管环空返至地面加热炉内循环加热。 2007年11月开始在稠油热采井研究试验、推广井筒双空心杆闭式循环加热节能技术。到目前，已形成三项技术成果及配套工艺。 （一）井筒双空心抽油杆闭式循环加热技术井下管柱及加热流程 1、井下管柱 所谓的闭式循环加热技术，就是热载体与从油层产出液不相掺混，通过地面流程加温加压，循环加热。因此，双空心杆既要有着特殊的双向密封特性，又承受很大的拉力和长时间的动能、势能的转换。为了防止疲劳和断脱，承力的外管选用优质的合金结构钢35CrMo，经冷轧加工和中频调质后加工而成，杆体外径42/36mm（见表2-1）。 因内管受空间的限制，又要高度保温，选用ф25×3.5/ф22×3/ф16×2.2的高分子连续内管（见表2-1）。 表2-1 双空心杆结构及技术指标参数 强度等级 抗拉强度 屈服强度 伸长率 空心杆外径 D 793-965Mpa ≥620Mpa 10% Φ42/36mm 内管耐温 内管外径 内管孔径 密封强度 千米容积 95℃ Φ25/22/16mm Φ18/16/11.6mm ≥2.7Mpa ≈568/357L 2、加热流程 作为热载体的净化软化水首先经过地面燃气或煤热热交换器（一般在80℃以上），再经循环泵加压后（2MPa左右），经过缓冲罐（标准容积5升）、储液罐（标准容积150升）后，热载体得到有效的缓冲和气体分离，通过特制四通接头，注入双空心抽油杆的内空心通道。热载体在循环泵的高压驱动下，克服管壁摩阻，高速流至双空心杆的加热尾端，在尾端通过一个特制终端，再经过一个长度3m的沉降室，与外空心通道沟通。然后热载体通过环空返至地面加热炉内循环加热。 图2-2 井筒双空心抽油杆闭式循环加热节能技术地面流程示意图 （二）井筒双空心抽油杆闭式循环加热技术井筒温场模型研究 通过研究，初步建立了双空心抽油杆闭式循环加热技术的井筒温场模型。热载体在双空心抽油杆闭式循环中，热载体所携带的热量通过空心抽油杆外杆传给外杆与油管环空中的油水混合物，使之升温达到降粘举升的目的。采用的热载体是净化软化水。其井筒能量平衡方程组为: 式中，W1 ，W2分别为净化水和产出液的水当量，W/℃；l为加热深度，m；Kl1、Kl2和K