稠油热采井管柱腐蚀特性研究
发布时间：2020-12-27 16:51
稠油粘度较高但对温度非常敏感,因此热力采油是稠油开采的主要方式,而周期性蒸汽吞吐技术是稠油开采的主要方法之一。热采周期内管柱温度以及内部介质环境随着吞吐周期的推进而不断发生变化,管柱极易发生腐蚀破坏,因此需要对蒸汽吞吐采油井管柱的腐蚀特性进行研究。本文将蒸汽吞吐过程分阶段进行讨论,通过计算各阶段井筒内热流体温度分布以及井筒内热量的传递得到井筒温度分布变化规律。根据不同阶段管柱的温度分布以及管柱服役介质环境利用高温高压反应釜开展模拟腐蚀实验,得到不同阶段管柱的腐蚀特性,联立各阶段实验结果得到蒸汽吞吐工艺下整个周期的热采井管柱在不同工况下的腐蚀特性,并对腐蚀剩余强度进行了分析,对剩余寿命进行了预测。注汽阶段主要讨论不同氧气或者二氧化碳分压环境下温度对管柱腐蚀的影响,采油阶段主要讨论含氧气或含二氧化碳环境下采出水含盐浓度以及温度对管柱腐蚀的影响。改变相关影响因子,对K55钢和L80钢进行腐蚀实验,实验结果表明:不同气体环境下腐蚀速率的大小以及随温度变化趋势不同;不同气体环境下试样表面腐蚀产物膜的致密性是影响腐蚀速率的重要因素,产物膜致密性越好,腐蚀速率越低。介质含盐量对管柱的腐蚀规律存在一个...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热采井井筒结构
160 天。2.5.2 井筒温度分布将表 2-2 中数据代入前文建立的注汽传热模型，焖井采油传热模型以及井筒传热模型中，根据该油井的具体工况，计算得到稠油热采井完整周期内的井筒温度分布。图 2-2 为在注汽阶段时，不同时刻不同深度的热流体温度。从图 2-2 中可以看出，由于井口初始注汽参数为常数，注汽阶段井口温度几乎保持不变，不同注汽时间井筒内热流体温度曲线整体呈下降趋势，随着注汽深度的增加而降低，但是温度变化梯度略有不同。从注汽开始至注汽结束，井口与井底温差保持在 7℃以内。随着注汽时间的增加，井口与井底热流体温度差逐渐减小。
西安石油大学硕士论文20图2-3为稠油井管柱一个开采周期内的温度的变化趋势。从图中可以看出，注汽开始，高温流体通过油管，油管迅速升温，且在注汽阶段内只有很小的温度变化。注汽结束时油管温度不再升高，此时油管达到温度最大值。由于隔热油管保温层的效果，内油管与外油管温差较大，高达100℃之多。拐点发生在焖井采油阶段的开始，焖井时井筒温度不再升高，采油时，井底加热原油源源不断的从地下采出，井筒温度迅速下降。当吞吐周期进行四分之一的时间（1000h）后，井筒最高温度已经下降至150℃。当经过半个周期（2000h）后，井筒温度已经接近50℃，且下降速度极为缓慢慢，温度曲线趋于平缓，当温度降低至一定程度时，需要重新向井筒内注汽，开启下一个采油周期。图2-3采油周期内井筒温度分布2.6本章小结本章运用传热学及相关知识，研究了稠油井吞吐采油过程中井筒内热流体的传热现象，建立了注汽阶段油管内高温流体的传热模型和采油阶段油管内油水混合物的传热模型。计算了井筒各个环节传热热阻，通过简化传热模型，结合地层温度场分布，得到了高温流体与地层之间的井筒径向以及轴向的传热模型，基于此模型结合实例计算得到整个井筒油管的温度分布，以及整个吞吐采油周期内井筒温度的变化规律。注汽阶段热采井井筒温度迅速升高，注汽结束时井筒温度达到最大值，随后井筒温度开始下降，先快后慢。井筒径向温度分布差异较大，内油管至外油管温度迅速下降，外油管至套管温度缓慢下降，井筒轴向温度梯度较小，故不同管柱井口与井底温差不大。热采井管柱服役期间不断经历温度变化与介质变化，易腐蚀损坏，且不同温度区间腐蚀程度不同，本章计算得到整个蒸汽吞吐过程中井筒管柱的不同阶段的温度分布，为稠油热采井管柱腐蚀实验的开展奠定了基矗
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同材质油套管钢的CO2腐蚀行为[J]. 谢涛,林海,许杰,窦蓬,陈毅,刘海龙. 表面技术. 2017(01)
[2]高含盐采出水冷冻脱盐技术研究[J]. 罗臻. 油气田环境保护. 2016(06)
[3]热采井注蒸汽与注多元热流体井筒流动与传热对比分析[J]. 韩冰冰,程文龙,年永乐,王昌龙,杨磊. 工程热物理学报. 2016(09)
[4]热采井硫化氢的治理技术研究[J]. 张守献,王刚,袁长忠,徐闯,徐鹏,潘永强. 环境工程. 2016(S1)
[5]基于实际气体状态方程的多元热流体井筒传热模型[J]. 程文龙,韩冰冰. 石油学报. 2015(11)
[6]多相流全瞬态温度压力场耦合模型求解及分析[J]. 何淼,柳贡慧,李军,李梦博,查春青,李根. 石油钻探技术. 2015(02)
[7]泡沫玻璃隔热油管和真空隔热油管隔热效果的数值模拟分析[J]. 周成龙,徐永香,盛宏至,朱国金. 化学工程与装备. 2015(01)
[8]稠油热采井井筒温度模型研究及应用[J]. 刘广天,单学军. 科学技术与工程. 2014(22)
[9]电化学方法研究不同镀层在模拟服役环境中不同阶段的腐蚀行为[J]. 谈天,陈彤,董勇军,洪毅成,高义斌,张俊喜. 腐蚀科学与防护技术. 2014(04)
[10]稠油开采国内外现状及开发技术[J]. 付喜庆. 内蒙古石油化工. 2014(01)
硕士论文
[1]腐蚀管道剩余强度评价及剩余寿命预测软件开发[D]. 王利波.西安石油大学 2014
[2]油气管道腐蚀后剩余强度的评价研究[D]. 高建华.东北石油大学 2013
[3]稠油井筒注汽过程热损计算[D]. 王丰.大庆石油学院 2008
本文编号：2942116
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热采井井筒结构
160 天。2.5.2 井筒温度分布将表 2-2 中数据代入前文建立的注汽传热模型，焖井采油传热模型以及井筒传热模型中，根据该油井的具体工况，计算得到稠油热采井完整周期内的井筒温度分布。图 2-2 为在注汽阶段时，不同时刻不同深度的热流体温度。从图 2-2 中可以看出，由于井口初始注汽参数为常数，注汽阶段井口温度几乎保持不变，不同注汽时间井筒内热流体温度曲线整体呈下降趋势，随着注汽深度的增加而降低，但是温度变化梯度略有不同。从注汽开始至注汽结束，井口与井底温差保持在 7℃以内。随着注汽时间的增加，井口与井底热流体温度差逐渐减小。
西安石油大学硕士论文20图2-3为稠油井管柱一个开采周期内的温度的变化趋势。从图中可以看出，注汽开始，高温流体通过油管，油管迅速升温，且在注汽阶段内只有很小的温度变化。注汽结束时油管温度不再升高，此时油管达到温度最大值。由于隔热油管保温层的效果，内油管与外油管温差较大，高达100℃之多。拐点发生在焖井采油阶段的开始，焖井时井筒温度不再升高，采油时，井底加热原油源源不断的从地下采出，井筒温度迅速下降。当吞吐周期进行四分之一的时间（1000h）后，井筒最高温度已经下降至150℃。当经过半个周期（2000h）后，井筒温度已经接近50℃，且下降速度极为缓慢慢，温度曲线趋于平缓，当温度降低至一定程度时，需要重新向井筒内注汽，开启下一个采油周期。图2-3采油周期内井筒温度分布2.6本章小结本章运用传热学及相关知识，研究了稠油井吞吐采油过程中井筒内热流体的传热现象，建立了注汽阶段油管内高温流体的传热模型和采油阶段油管内油水混合物的传热模型。计算了井筒各个环节传热热阻，通过简化传热模型，结合地层温度场分布，得到了高温流体与地层之间的井筒径向以及轴向的传热模型，基于此模型结合实例计算得到整个井筒油管的温度分布，以及整个吞吐采油周期内井筒温度的变化规律。注汽阶段热采井井筒温度迅速升高，注汽结束时井筒温度达到最大值，随后井筒温度开始下降，先快后慢。井筒径向温度分布差异较大，内油管至外油管温度迅速下降，外油管至套管温度缓慢下降，井筒轴向温度梯度较小，故不同管柱井口与井底温差不大。热采井管柱服役期间不断经历温度变化与介质变化，易腐蚀损坏，且不同温度区间腐蚀程度不同，本章计算得到整个蒸汽吞吐过程中井筒管柱的不同阶段的温度分布，为稠油热采井管柱腐蚀实验的开展奠定了基矗
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同材质油套管钢的CO2腐蚀行为[J]. 谢涛,林海,许杰,窦蓬,陈毅,刘海龙. 表面技术. 2017(01)
[2]高含盐采出水冷冻脱盐技术研究[J]. 罗臻. 油气田环境保护. 2016(06)
[3]热采井注蒸汽与注多元热流体井筒流动与传热对比分析[J]. 韩冰冰,程文龙,年永乐,王昌龙,杨磊. 工程热物理学报. 2016(09)
[4]热采井硫化氢的治理技术研究[J]. 张守献,王刚,袁长忠,徐闯,徐鹏,潘永强. 环境工程. 2016(S1)
[5]基于实际气体状态方程的多元热流体井筒传热模型[J]. 程文龙,韩冰冰. 石油学报. 2015(11)
[6]多相流全瞬态温度压力场耦合模型求解及分析[J]. 何淼,柳贡慧,李军,李梦博,查春青,李根. 石油钻探技术. 2015(02)
[7]泡沫玻璃隔热油管和真空隔热油管隔热效果的数值模拟分析[J]. 周成龙,徐永香,盛宏至,朱国金. 化学工程与装备. 2015(01)
[8]稠油热采井井筒温度模型研究及应用[J]. 刘广天,单学军. 科学技术与工程. 2014(22)
[9]电化学方法研究不同镀层在模拟服役环境中不同阶段的腐蚀行为[J]. 谈天,陈彤,董勇军,洪毅成,高义斌,张俊喜. 腐蚀科学与防护技术. 2014(04)
[10]稠油开采国内外现状及开发技术[J]. 付喜庆. 内蒙古石油化工. 2014(01)
硕士论文
[1]腐蚀管道剩余强度评价及剩余寿命预测软件开发[D]. 王利波.西安石油大学 2014
[2]油气管道腐蚀后剩余强度的评价研究[D]. 高建华.东北石油大学 2013
[3]稠油井筒注汽过程热损计算[D]. 王丰.大庆石油学院 2008
本文编号：2942116
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