CN103867162A - 一种热采井环空隔热的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热采井环空隔热系统，其包括真空泵（1）、隔热油管（3）、耐高温高压封隔器（5）和套管（7），隔热油管居中放置于套管中，耐高温高压封隔器在隔热油管和套管之间形成封闭的油套环空，隔热油管的外壁设有隔热涂层（4），真空泵用于对油套环空抽真空，以降低油套环空内的热对流系数。本发明还涉及一种利用上述隔热系统进行热采井环空隔热的方法。根据本发明的热采井环空隔热系统和方法，可减小热量在井筒的热损失，降低对套管的损害，提高热采的效果。本发明的热采井环空隔热系统和方法适用于稠油井注热流体开采的技术领域。

Description

一种热采井环空隔热的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种热采井环空隔热的系统和方法，可用于稠油井注热流体开采的技术领域。

背景技术

稠油粘度大、流动性差，常规冷采已不能满足油田高效开发的需求。因此，注热流体（热水、蒸汽或者蒸汽与非凝析气的混合物）已成为国内外开采稠油主要技术之一。在稠油井注热流体吞吐开采过程中，如果井筒隔热效果不理想，随着吞吐次数的增加，套管多次经受高温、高压热应力作用而损坏变形，将严重影响油井的正常生产；同时，随着套管温度升高，热量向地层散失加快，热能利用率降低，影响热采增油效果。

在注热过程中如何保证套管安全和尽可能减少井筒热损失是注热开采稠油面临的主要问题。而传热包括热传导、热对流和热辐射三方面，要减小热量的传递就需要从三方面进行考虑。常规的做法有三种：一是采用高热阻的真空隔热管，减少热量从油管内壁向油管外壁的传递速度；二是在油管和套管的环空中充入惰性气体，降低油管和套管间环空的导热系数，减少热量从油管外壁向套管的传递速度；三是采用隔热油管，同时配合环空连续注入氮气的方式。这三种方式主要是从热传导上考虑的，降低导热系数，从而达到减小热损失的目的。

本方法提出一种同时从传热的三个因数上进行控制的隔热工艺，达到减小井筒热损失的目的，从而实现热采环空隔热。

发明内容

本发明提供了一种热采井环空隔热的系统和方法，不仅可以在注热过程中保护套管，延长套管使用寿命，而且地面工艺简单，适用性强。通过该系统和方法可减小热量在井筒的热损失，降低对套管的损害，提高热采的效果。

根据本发明的热采井环空隔热系统，包括真空泵、隔热油管、耐高温高压封隔器和套管，隔热油管居中放置于套管中，耐高温高压封隔器在隔热油管和套管之间形成封闭的油套环空，隔热油管的外壁设有隔热涂层，真空泵用于对油套环空抽真空，以降低油套环空内的热对流系数。

优选地，真空泵连接在翼阀上，油套环空内的真空度利用真空表进行监测。更优地，油套环空内的真空度不大于0.01Pa。

优选地，隔热涂层的导热系数不大于0.03W/m.K，屏蔽热量率90%。耐高温高压封隔器气密封、耐温300℃、耐压20MPa。

另一方面，根据本发明的热采井环空隔热的方法，使用上述的热采井环空隔热系统，包括以下步骤：

1）、根据井深结构、注热参数选择隔热油管及隔热涂层；

2）、放置耐高温高压封隔器；

3）、放置注热管柱，安装注热井口装置；

4）、连接注热管线和抽真空管线，注热管线加装保温层，抽真空管线采用高压硬管线；

5）、试压，确保注热管线、抽真空管线及注热井口装置不发生侧漏；

6）、打开翼阀，开启真空泵进行抽真空，待真空度不大于0.01Pa时开始注热；

7）、热流体注入期间，监测翼阀处的真空表，以维持不大于0.01Pa的真空度。

根据本发明的热采井环空隔热的系统和方法，其具有如下特点：

（1）在隔热油管的外壁增加隔热涂层，可显著降低隔热油管向外辐射热量，同时涂层的低导热性也能够减小热传导；

（2）在油套环空指定位置放置耐高温高压封隔器后形成一个封闭的油套环空，通过真空泵对油套环空进行抽真空，降低热对流系数；

（3）可对油套环空的真空度进行监测，可根据需要适时抽真空；

（4）地面工艺比较简单，仅需要一台真空泵；

（5）适用于海上稠油热采高强度注热的特点，有效降低套管损坏发生的概率，延长套管使用寿命。

附图说明

图1是本发明的热采井环空隔热系统的布置示意图。

图中：1-真空泵，2-真空表，3-隔热油管，4-隔热涂层，5-耐高温高压封隔器，6-翼阀，7-套管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

根据本发明的热采井环空隔热方法，其对隔热油管的外壁进行隔热涂层处理，在油套环空的指定位置放置耐高温高压封隔器，使用真空泵通过采油树的翼阀对油套环空进行抽真空，达到要求后开始注热作业，在翼阀上安装有真空表，在注热期间可监测油套环空的真空度。通过该方法可减小热量在井筒的热损失，降低对套管的损害，提高热采的效果。

如图1所示，根据本发明的热采井环空隔热系统包括真空泵1、隔热油管3、耐高温高压封隔器5和套管7，隔热油管3居中放置于套管7中，耐高温高压封隔器5在隔热油管3和套管7之间形成封闭的油套环空，隔热油管3的外壁设有隔热涂层4，真空泵1用于对油套环空抽真空，以降低油套环空内的热对流系数。

在注热流体之前，先在套管7内放置耐高温高压封隔器5，一般在顶部防砂封隔器以上。该封隔器要求气密封、耐温300℃、耐压20MPa，通过该封隔器可封闭套管与产层，使得套管7和隔热油管3之间的油套环空形成一个封闭的空间。通过连接在翼阀6的真空泵1，对油套环空抽真空，以降低油套环空内的热对流系数。其中，油套环空内的真空度还可从真空表2处进行监测并根据需要进行抽真空。

另外，在隔热油管3的外壁涂上了隔热涂层4，以显著降低隔热油管3向外辐射的热量，同时隔热涂层的低导热性也能减小热传导。

本发明以油套环空形成真空作为主要隔热措施，同时辅助隔热涂层。选择真空泵时，可根据其抽气量、极限真空、功率及压力等进行选择。优选地，使其真空度不大于0.01Pa。因为当真空度为10–0.01Pa区间，随着真空度的提高，热导率急速下降；当真空度优于10^-3Pa时，热导率趋近恒定值。因此，为达到较好的绝热目的，要求真空度不大于0.01Pa。

更优地，在隔热油管外壁的隔热涂层要求其导热系数不大于0.03W/m.K，屏蔽热量率90%。

下面对本发明的热采井环空隔热方法进行具体说明。

1.根据井深结构、注热参数（注入速度、注入温度及注入量）选择隔热油管及隔热涂层；

2.放置耐高温高压封隔器；

3.放置注热管柱，安装注热井口装置；

4.连接注热管线和抽真空管线。注热管线加装保温层，减少热损失，防止人员烫伤，抽真空管线采用高压硬管线；

5.试压，确保两条管线及井口装置不发生侧漏；

6.打开套管的翼阀，开启真空泵进行抽真空，待真空范围不大于0.01Pa时可开始注热；

7.热流体注入期间，监测翼阀处的真空表。

对比采用隔热油管加环空充氮的方式、环空连续注氮气隔热的方式和采用隔热涂层加环空抽真空的方式，在相同工艺下计算这三种隔热工艺的总热损失，井筒的总热损失分别为51232KJ/h、38492KJ/h和12020KJ/h。由此可见，采用本发明的隔热涂层加环空抽真空的方式的热损失更少，可以起到更好的隔热效果，减小热量的损失。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种热采井环空隔热系统，其特征在于，包括真空泵（1）、隔热油管（3）、耐高温高压封隔器（5）和套管（7），所述隔热油管居中放置于所述套管中，所述耐高温高压封隔器在所述隔热油管和所述套管之间形成封闭的油套环空，所述隔热油管的外壁设有隔热涂层（4），所述真空泵用于对所述油套环空抽真空，以降低油套环空内的热对流系数。

2.根据权利要求1所述的热采井环空隔热系统，其特征在于，所述真空泵连接在翼阀（6）上，所述油套环空内的真空度利用真空表（2）进行监测。

3.根据权利要求1所述的热采井环空隔热系统，其特征在于，所述油套环空内的真空度不大于0.01Pa。

4.根据权利要求1所述的热采井环空隔热系统，其特征在于，所述隔热涂层的导热系数不大于0.03W/m.K，屏蔽热量率90%。

5.根据权利要求1所述的热采井环空隔热系统，其特征在于，所述耐高温高压封隔器气密封、耐温300℃、耐压20MPa。

6.一种热采井环空隔热的方法，使用权利要求2所述的热采井环空隔热系统，其特征在于，包括以下步骤：

1）、根据井深结构、注热参数选择隔热油管及隔热涂层；

2）、放置耐高温高压封隔器；

3）、放置注热管柱，安装注热井口装置；

4）、连接注热管线和抽真空管线，注热管线加装保温层，抽真空管线采用高压硬管线；

5）、试压，确保注热管线、抽真空管线及注热井口装置不发生侧漏；

6）、打开翼阀，开启真空泵进行抽真空，待真空度不大于0.01Pa时开始注热；

7）、热流体注入期间，监测翼阀处的真空表，以维持不大于0.01Pa的真空度。

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