《SAGD油井间歇注汽技术》
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[摘 要]稠油油藏利用SAGD方式进行开采时,需根据油藏状况及开采效果实时调整注汽量或进行间歇性注汽.常规SAGD开采方式需依靠注汽封隔器来实现长期有效的密封,但一般的封隔器无法实现降温后的二次密封,致使间歇性往往效果不佳.辽河油田科研人员针对此问题开展了高温间歇注汽工艺技术的研究,综合应用真空隔热油管、Y441强制解封封隔器、多级长效密封器等技术,成功研制了以高温长效密封件为核心的新型SAGD间歇注汽管柱.
[关键词]SAGD；间歇性注汽；长效密封
中图分类号：TE345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0020-01
1.间歇注汽技术工艺原理
SAGD间歇注汽工艺技术是涉及整体SAGD管柱的坐封、解封、长效密封、整体管柱热补偿以及整体管柱长效隔热的综合性的配套技术.注汽管柱的工艺原理如下：按顺序连接下入SAGD间歇注汽管柱,下到即定位置后,从井口投球杆缓慢打压坐封封隔器,压力达20MPA时,管柱封隔器坐封,完成丢手,实现注汽通道畅通.之后安装井口设备注汽,封隔器密封件起到了初期密封油套环空的目的,随着注汽压力和温度的升高,管柱组合下端的多级密封器扩张密封油套环空,起到长久密封的目的,多级长效密封器设计有多级膨胀腔体,可以再多轮次注气时,有效解决因井内温压下降而导致膨胀现收缩影响密封效果的情况.注汽过程中,伸缩管可有效平衡注汽过程中管柱长度随温度的变化.
2.配套工具的研制
2.1 真空隔热套管
真空隔热套管的结构如图1所示,主要由①接箍、②外管、③内管、④隔热系统等组成.在结构上采用给内管施加预应力的方法来补偿内外管的不同热伸长量.由于内管在常温下处于拉伸状态,当温度逐渐升高,拉应力也随之减少,温度继续升高,内管由受拉状态转变为受压状态.由于内管的预伸长降低了受热伸长后的压应力,保证了隔热油管的正常工作.隔热系统采用多层铝箔间隔层,环空抽真空并填加吸气剂.多层隔热材料,就是利用高反射率的铝箔构成的反射屏面层层反射,对辐射热流造成很高的热阻.环空抽成高真空,在高真空情况下,绝热系统中主要以辐射透过率高、导热率低的玻璃布阻止屏面的直接接触,玻璃布孔率大,可增加屏面有效的反射面积.环空中的吸气剂在注蒸汽过程中吸附渗入钢管中的气体,保持真空系统的真空度.
图1 真空隔热套管示意图
2.2 Y441强制解封封隔器
Y441强制解封封隔器主要由密封机构、液动坐封锁紧装置、锚定机构、解封与补偿机构等几部分组成.卡瓦双向锚定.多级液缸的设计,提高了锚定的可靠性,卡瓦采用多自由度设计,以及解封机构的优化设计,使管柱的解封更加灵活、可靠.该封隔器密封机构外表面主要采用延展性与柔韧性俱佳的紫铜材料进行处理,不仅可最大限度降低密封件在起下与坐封过程中的损毁程度,同时可起到耐磨防腐的作用,确保其在多轮次间歇的注汽条件下仍具有可靠的密封性能.在封隔器的两端两端加防突机构,以确保该封隔器可在较长时间保持较好的密封效果；同时该封隔器增加了弹性补偿机构,使密封锚定可以得到补偿,而且在解封时,弹性储能机构使下锥体强制弹出,强化了解封效果.
2.3 多级长效密封器
为了解决SAGD多轮次间歇注气,在以往的多级长效密封器基础上重新设计研制了多级膨胀腔体,该结构应用了采用多腔体软金属密封结构以及张力互相补偿原理.软金属材质的支撑环在高温和挤压作用下变形,可随时补偿多级膨胀腔对油套环空密封的不足,从而提高了整体管柱的长效密封效果和解封性能.在未膨胀前膨胀腔体设计的形状为“M”型,膨胀后为“m”型.在进行多轮次注气时,井内温度压力下降的情况下,膨胀体会出现收缩的的情况,影响密封效果.“M”型的设计结构恰能解决这个问题.其具体原理为：当温度压力升高的时候,膨胀液体汽化后,膨胀腔随之膨胀,密封油套环控,当温度压力下降的时候,必然会出现横向和纵向收缩的情况.变形后的膨胀金属呈现“m”型,由于受到张力的影响,位于波谷的金属张力要明显大于波峰的张力,所以,即使回缩也不会影响到密封效果,另外,纵向上的回缩更能加大波峰和波谷的张力值,所以此种形状的膨胀金属完全能满足多轮次间歇注气的要求.
2.4 自调压式伸缩管
为提高伸缩管的长效动密封性能,以确保伸缩管在开采长期注汽过程中具有可靠的热补偿性能,自调压式伸缩管在结构上增加了除垢装置,在伸缩过程中除垢装置能够在内外管滑动的过程中自动清除内管外壁的垢质和其他杂质,以减少密封件的磨损；改变原来弹性密封方式基础为压力密封补偿方式,能够通过作用补偿体对密封件产生相对的随压力变化的壓紧力,由此减小补偿密封件的损耗,以保证伸缩管的活动密封效果；隔热型外管设计可以确保注汽过程中伸缩管部分的热损失最小,从而保障多轮次注汽管柱的整体隔热效果.
2.5 隔热管接箍密封器
隔热管接箍密封器采用特殊的结构设计,在管柱连接过程中,使该密封器与隔热管内隔层之间形成由具有较好隔热性能的材料所填充的密闭隔热层,使隔热管接箍处完全密闭填充,实现了隔热管接箍出的二次密封,减少了接箍处蒸汽绕流、减压对蒸汽流动的影响,从而大大降低了隔热管接箍处的热点损失,确保高温高压湿饱和蒸汽再无泄漏与减压且热损失较小条件下的顺畅流入.
3.结论
本文通过上述研究得到如下几点结论：（1）优选的高温密封材料,性能可靠,密封性能良好满足现场使用要求；（2）SAGD间歇注汽工艺管柱及配套工具无论坐封、解封、密封性能良好；（3）SAGD间歇注汽工艺管柱能够实现3-4轮间歇注汽；（4）SAGD间歇注汽工艺管柱无论从管柱结构、工具配套等方面都能满足需要,能够实现SAGD注汽工艺的各项要求.
参考文献
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