稠油粘度較高但對溫度非常敏感,因此熱力采油是稠油開采的主要方式,而周期性蒸汽吞吐技術是稠油開采的主要方法之一。熱采周期內(nèi)管柱溫度以及內(nèi)部介質(zhì)環(huán)境隨著吞吐周期的推進而不斷發(fā)生變化,管柱極易發(fā)生腐蝕破壞,因此需要對蒸汽吞吐采油井管柱的腐蝕特性進行研究。本文將蒸汽吞吐過程分階段進行討論,通過計算各階段井筒內(nèi)熱流體溫度分布以及井筒內(nèi)熱量的傳遞得到井筒溫度分布變化規(guī)律。根據(jù)不同階段管柱的溫度分布以及管柱服役介質(zhì)環(huán)境利用高溫高壓反應釜開展模擬腐蝕實驗,得到不同階段管柱的腐蝕特性,聯(lián)立各階段實驗結果得到蒸汽吞吐工藝下整個周期的熱采井管柱在不同工況下的腐蝕特性,并對腐蝕剩余強度進行了分析,對剩余壽命進行了預測。注汽階段主要討論不同氧氣或者二氧化碳分壓環(huán)境下溫度對管柱腐蝕的影響,采油階段主要討論含氧氣或含二氧化碳環(huán)境下采出水含鹽濃度以及溫度對管柱腐蝕的影響。改變相關影響因子,對K55鋼和L80鋼進行腐蝕實驗,實驗結果表明:不同氣體環(huán)境下腐蝕速率的大小以及隨溫度變化趨勢不同;不同氣體環(huán)境下試樣表面腐蝕產(chǎn)物膜的致密性是影響腐蝕速率的重要因素,產(chǎn)物膜致密性越好,腐蝕速率越低。介質(zhì)含鹽量對管柱的腐蝕規(guī)律存在一個... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱采井井筒結構

160 天。2.5.2 井筒溫度分布將表 2-2 中數(shù)據(jù)代入前文建立的注汽傳熱模型，燜井采油傳熱模型以及井筒傳熱模型中，根據(jù)該油井的具體工況，計算得到稠油熱采井完整周期內(nèi)的井筒溫度分布。圖 2-2 為在注汽階段時，不同時刻不同深度的熱流體溫度。從圖 2-2 中可以看出，由于井口初始注汽參數(shù)為常數(shù)，注汽階段井口溫度幾乎保持不變，不同注汽時間井筒內(nèi)熱流體溫度曲線整體呈下降趨勢，隨著注汽深度的增加而降低，但是溫度變化梯度略有不同。從注汽開始至注汽結束，井口與井底溫差保持在 7℃以內(nèi)。隨著注汽時間的增加，井口與井底熱流體溫度差逐漸減小。

西安石油大學碩士論文20圖2-3為稠油井管柱一個開采周期內(nèi)的溫度的變化趨勢。從圖中可以看出，注汽開始，高溫流體通過油管，油管迅速升溫，且在注汽階段內(nèi)只有很小的溫度變化。注汽結束時油管溫度不再升高，此時油管達到溫度最大值。由于隔熱油管保溫層的效果，內(nèi)油管與外油管溫差較大，高達100℃之多。拐點發(fā)生在燜井采油階段的開始，燜井時井筒溫度不再升高，采油時，井底加熱原油源源不斷的從地下采出，井筒溫度迅速下降。當吞吐周期進行四分之一的時間（1000h）后，井筒最高溫度已經(jīng)下降至150℃。當經(jīng)過半個周期（2000h）后，井筒溫度已經(jīng)接近50℃，且下降速度極為緩慢慢，溫度曲線趨于平緩，當溫度降低至一定程度時，需要重新向井筒內(nèi)注汽，開啟下一個采油周期。圖2-3采油周期內(nèi)井筒溫度分布2.6本章小結本章運用傳熱學及相關知識，研究了稠油井吞吐采油過程中井筒內(nèi)熱流體的傳熱現(xiàn)象，建立了注汽階段油管內(nèi)高溫流體的傳熱模型和采油階段油管內(nèi)油水混合物的傳熱模型。計算了井筒各個環(huán)節(jié)傳熱熱阻，通過簡化傳熱模型，結合地層溫度場分布，得到了高溫流體與地層之間的井筒徑向以及軸向的傳熱模型，基于此模型結合實例計算得到整個井筒油管的溫度分布，以及整個吞吐采油周期內(nèi)井筒溫度的變化規(guī)律。注汽階段熱采井井筒溫度迅速升高，注汽結束時井筒溫度達到最大值，隨后井筒溫度開始下降，先快后慢。井筒徑向溫度分布差異較大，內(nèi)油管至外油管溫度迅速下降，外油管至套管溫度緩慢下降，井筒軸向溫度梯度較小，故不同管柱井口與井底溫差不大。熱采井管柱服役期間不斷經(jīng)歷溫度變化與介質(zhì)變化，易腐蝕損壞，且不同溫度區(qū)間腐蝕程度不同，本章計算得到整個蒸汽吞吐過程中井筒管柱的不同階段的溫度分布，為稠油熱采井管柱腐蝕實驗的開展奠定了基矗

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同材質(zhì)油套管鋼的CO2腐蝕行為[J]. 謝濤,林海,許杰,竇蓬,陳毅,劉海龍.  表面技術. 2017(01)
[2]高含鹽采出水冷凍脫鹽技術研究[J]. 羅臻.  油氣田環(huán)境保護. 2016(06)
[3]熱采井注蒸汽與注多元熱流體井筒流動與傳熱對比分析[J]. 韓冰冰,程文龍,年永樂,王昌龍,楊磊.  工程熱物理學報. 2016(09)
[4]熱采井硫化氫的治理技術研究[J]. 張守獻,王剛,袁長忠,徐闖,徐鵬,潘永強.  環(huán)境工程. 2016(S1)
[5]基于實際氣體狀態(tài)方程的多元熱流體井筒傳熱模型[J]. 程文龍,韓冰冰.  石油學報. 2015(11)
[6]多相流全瞬態(tài)溫度壓力場耦合模型求解及分析[J]. 何淼,柳貢慧,李軍,李夢博,查春青,李根.  石油鉆探技術. 2015(02)
[7]泡沫玻璃隔熱油管和真空隔熱油管隔熱效果的數(shù)值模擬分析[J]. 周成龍,徐永香,盛宏至,朱國金.  化學工程與裝備. 2015(01)
[8]稠油熱采井井筒溫度模型研究及應用[J]. 劉廣天,單學軍.  科學技術與工程. 2014(22)
[9]電化學方法研究不同鍍層在模擬服役環(huán)境中不同階段的腐蝕行為[J]. 談天,陳彤,董勇軍,洪毅成,高義斌,張俊喜.  腐蝕科學與防護技術. 2014(04)
[10]稠油開采國內(nèi)外現(xiàn)狀及開發(fā)技術[J]. 付喜慶.  內(nèi)蒙古石油化工. 2014(01)

碩士論文
[1]腐蝕管道剩余強度評價及剩余壽命預測軟件開發(fā)[D]. 王利波.西安石油大學 2014
[2]油氣管道腐蝕后剩余強度的評價研究[D]. 高建華.東北石油大學 2013
[3]稠油井筒注汽過程熱損計算[D]. 王豐.大慶石油學院 2008



本文編號：2942116