井楼油田高浅3区过热蒸汽吞吐集输系统适应性评价

王文一，陈彩云，贾爱红，袁燕丽，王静伟 （河南油田分公司第二采油厂，河南唐河473400）

井楼油田高浅3区过热蒸汽吞吐集输系统适应性评价

王文一，陈彩云，贾爱红，袁燕丽，王静伟 （河南油田分公司第二采油厂，河南唐河473400）

根据井楼油田高浅3区过热蒸汽地面管线的管径、长度、保温层厚度的尺寸数据，计算从75t/h燃煤锅炉出口到高浅3区井口地面管线中过热蒸汽物性变化；根据区块各个吞吐井的温度、压力、过热度或者干度、井筒尺寸及油层中深，对各个井的井底蒸汽物性进行计算，确定锅炉出口到井底是否为过热蒸汽，针对井底蒸汽特点，从而采取合理的注采参数，为区块开发效果的改善提供依据。

集输系统；过热蒸汽；适应性评价

1 地面管线注过热蒸汽沿程参数计算

1.1 质量守恒方程

管线中的过热蒸汽是等质量流过程，因此有：

式中，ρ1、ρ2分别为入口截面处和出口截面处过热蒸汽密度，kg/m3；v1、v2分别为入口截面处和出口截面处过热蒸汽流速，m/s；A 为注汽管线的截面积，m2；is为注入蒸汽的流速，kg/s。

1.2 动量定理

考虑到井筒中过热蒸汽重力的冲量，由动量定理可得：

式中，dp为过热蒸汽微元段的压力降，Pa；ρ为微元体内过热蒸汽平均密度，kg/m3；dz为微元段的长度，m；g为重力加速度，g＝9.81m/s2；θ为管斜角，（°）；τf为过热蒸汽微元段所受的摩擦力，N。

1.3 能量守恒

考虑过热蒸汽流动中与井筒壁摩擦产生的能量损失，建立能量守恒方程：

式中，dQ为微元段单位时间内向井筒传递的热量，W；dW 为微元段单位时间内摩擦力做功，W；hm为微元段内过热蒸汽焓，kJ/kg；ν为微元段内过热蒸汽平均流速，m/s。

高浅3区2009年各个吞吐井注汽状况统计见表1，注过热蒸汽地面管线的管径、长度、保温层厚度的尺寸数据见表2。表2中吞吐井先共用第一段管线，其长度为1100m，管径为159mm，保温层厚度为100mm；其中L917井、L916井和L907井等3口井自第一段管线的出口端进入共用的800m管线，而后蒸汽分流进入该3口井共用的89mm管线，最后蒸汽经60mm管线进入各个吞吐井；其余各井均经114mm管线而直接分流入60mm管线进入吞吐井。根据计算模型可估算高浅3区注过热蒸汽过程中地面管线的沿程热损失，从而得到不同管线出口端的蒸汽温度、压力、过热度或者蒸汽干度。

2 地面管线动态分析

根据表1和2的统计结果，可以选取第一段管线和第二段管线作为地面共用注汽管线，因此地面共用管线总长度为1900m，总注汽量为12079.3m3，注汽速度可达70.4m3/h，因此注汽天数可取7.15d。已知75t锅炉出口温度可达350℃、出口压力达到8.5MPa，因此其过热蒸汽的过热度为50.6℃。

表1 高浅3区注过热蒸汽井注汽状况统计表

表2 高浅3区过热蒸汽地面管线尺寸统计表

高浅3区在共用管线内部分井过热蒸汽即变为湿饱和蒸汽，转相距离为1195m处，即过热蒸汽进入114mm管线后95m处蒸汽干度开始低于1，此时蒸汽温度为278.8℃，压力变为6.25MPa，温度下降幅度达到20.33%，压力下降幅度达到了26.47%。

由图1可知，过热蒸汽温度和压力均随着管线距离的增加而逐渐降低；当管线长度达到1100m处时，温度和压力都出现突然降低，其原因是该处为159mm变为114mm的接头处，由于114mm管线细，过热蒸汽流动阻力大，使得热损失和压力损失大；至1195m处变为湿饱和蒸汽，温度和压力下降幅度又开始变缓，至地面共用管线出口端时，蒸汽温度变为259.57℃，压力变为4.64MPa，蒸汽干度为97.66%，仍然为高干度蒸汽。

图1 高浅3区地面共用管线中过热蒸汽物性变化曲线

图2 地面共用管线出口端蒸汽物性随注汽速度的变化曲线

表3 高浅3区地面共用管线出口端蒸汽物性计算结果表

3 注汽井筒动态分析

自共用管线出口端，L916井和L917井共同使用一条分支管线，其长度为100m的89mm管线，而后再各自进入进井管线；而其他井仍然在114mm管线中流动，其共用长度分别为200、500和900m。根据前面计算结果，地面分支管线的入口蒸汽温度为258.64℃，压力为4.57MPa，蒸汽干度为98.45%，流量根据吞吐井注汽量进行分配［1］。计算结果见表4。高浅3区井口蒸汽为过热蒸汽的井包括：LGQ13井、L964井、L943井、L935井、L9311井、L9310井、L929井和L917井，其余各井的井口蒸汽均为湿饱和蒸汽。由计算结果可知，井口为过热蒸汽的吞吐井，过热蒸汽达到井底虽然均变为湿饱和蒸汽，但是其干度仍然较高，因此其携热量、波及能力、蒸馏效应仍然明显，开发效果好。

表4 高浅3区各吞吐井井底蒸汽物性计算结果表

4 结 论

1）高浅3区吞吐井井底蒸汽均变为湿饱和蒸汽，但大部分井为高干度蒸汽。

2）高浅3区地面管线中蒸汽的速度应控制在10～20t/h之间，可同时向2～4口井供汽。

3）高浅3区可采取高干度蒸汽的注采参数，不采取过热度为20℃的注采参数。

［1］周体尧，程林松，何春百，等.注过热蒸汽井筒沿程参数及加热半径计算模型 ［J］.石油勘探与开发，2010，37（2）：83～88.

Adaptability of Superheated Steam Soaking Gathering System in Gaoqian 3Area of Jinglou Oilfield

WANG Wen－yi，CHEN Cai－yun，JIA Ai－hong，YUAN Yan－li，WANG Jing－wei（Author's Address：The2nd Oil Production Plant，Henan Oilfield Company，SINOPEC，Tanghe473400，Henan，China）

According to the pipe diameters，its length，size of insulation thickness of the superheated steam in Gaoqian 3Area，the physical changes of pipeline from the 75t/h fuel boiler outlet to Gaoqian 3Area were calculated.Based on the temperature，pressure，superheat or dryness，wellbore size and depth of reservoirs of each stimulation wells in the block，the physical property in the well bottom is calculated to determine whether the steam from boiler outlet to the well bottom is superheated steam.According to the features of steam in the bottom，reasonable parameters of steam injecting are taken to provide a basis for improving the effect of oil development.

gathering system；superheated steam；adaptability evaluation

TE375.44

A

1000－9752（2011）06－0322－04

2011－03－31

王文一 （1971－），男，1992年重庆石油学校毕业，工程师，现主要从事油藏动态分析管理工作。

［编辑］ 萧 雨