春光油田春10井区注汽工艺研究(2)

　　（三）注汽管柱
　　根据隔热方式的选择结果，为保证井底蒸汽干度，同时提高蒸汽吞吐效果、高效利用蒸汽热能，采用Ф114×76mm隔热油管+封隔器注采一体化管柱，以减少注汽前后起下油管作业，焖井放喷后直接转抽，提高油井开发效果。
　　1.水平井均匀注汽工艺
　　根据非均匀注汽有限元模拟结果及分析，按热采水平井（水平段为100m）常规注汽管口位于水平段端部、中部以及距离注汽管柱跟趾端各1/4L处的两点作为注汽点进行注汽后温度分布模拟。
　　（1）取注汽管柱跟端作为注汽点，注汽结束后的温度分布如图1所示，可以看出端部单点注汽情况下，加热区主要集中在注汽管柱跟端，宽度约为40m，热能波及范围有限。相对于整个水平段长度100m，开采范围较小，造成整个水平井段注采极不均衡，影响储层的整体开发。
　　（2）取注汽管柱中点作为注汽点，注汽结束后的温度分布如图2所示，可以看出中部单点注汽情况下，加热区围绕注汽管柱中点对称分布，宽度约为50m。与端部单点注汽相比，加热区范围略有增大，但热能波及范围仍然有限，相对于整个水平段长度100m，开采范围较小，造成整个水平井段注采极不均衡，影响储层的整体开发。（3）取距离注汽管柱跟趾端各1/4L处的两点作为注汽点，注汽结束后的温度分布如图3所示。可以看出，温度在两个注汽点处最高，随着远离注汽点处温度逐渐下降。与单点注汽相比，两点均匀注汽情况下水平井的加热区范围明显增大，整个注汽井段皆受热，有利于储层均衡动用。
　　由以上数值模拟结果可知：普通注汽管柱蒸汽加热井段只有50～70m左右，会造成储层内过早气窜或锥进，驱扫面积减少，热能利用率下降，影响水平井的采收率。春10井区新部署井水平段长200～300m，为了改善水平段吸汽剖面，提高注汽效果，采用均匀注汽工艺。
　　2.水平井杆管扶正防磨工艺
　　由于水平井的实际井眼轨迹是三维的，因此使得上下运动的抽油杆柱在工作时，处于复杂的应力状态，从而导致抽油杆柱的偏磨现象增多，断脱次数增加。因此，为保证井下杆柱正常工作，防止杆柱与油管内壁接触，需合理设计抽油杆柱及扶正器间距。为了减轻杆管偏磨，减少维护作业，延长使用寿命，在斜井段安装加重杆、扶正器和防脱器。
　　3.注汽管柱受力分析
　　（1）注汽时油管柱伸长量计算
　　油管柱伸长量=ΔL内管热伸长+y油管重力伸长-ΔL预应力伸长
　　ΔL内管热伸长=α×T
　　式中：α--管材热伸长率m/℃
　　T--隔热管内蒸汽平均温度℃
　　y■=■
　　式中：K--隔热管每米质量，kg/m
　　L--管柱长度，m
　　E--管材弹性模量，N/m2
　　S--隔热管截面积，m2
　　△L■=■
　　式中：L--管柱长度，m
　　？茁--材料的热膨胀系数，m/℃
　　l--每根隔热管长度m
　　注汽过程中，随着注汽温度的增加，封隔器的内腔压力逐渐增大，当注汽温度小于250℃、封隔器未坐封时，管柱处于自由伸长状态；当温度达到250℃、封隔器坐封时，注汽管柱继续伸长，伸长量靠伸缩管来补偿，即整套管柱只需克服250℃～350℃范围内管柱的热伸长量。
　　按114×76mm隔热油管（管材热伸长率13.9×10-6m/℃，管材弹性模量9.80655×105MPa）下深1010m，注汽温度350℃计算，得出油管柱伸长量为3.24m；250℃时，管柱伸长为1.85m；考虑伸缩管的伸缩余量及安全性能，要求井下补偿器的补偿距离≥1.39m。
　　注：单井管柱设计时需考虑实际油管柱型号及下入深度情况，计算管柱伸长量，优化设计补偿长度。
　　（2）注汽前抽油杆柱最小上提距离的确定
　　最小上提距离由以下几个因素构成：抽油杆柱自重引起的长度变形量；压力差作用于抽油杆柱所引起的变形量；抽油杆柱在上端不受力时，在油管中弯曲所引起的长度变形量；温差所引起的变形量；能保证正常注汽时，柱塞下部与泵筒上部应有的最小距离。