王錦程(中國石油遼河油田公司建設(shè)工程公司， 124010)

稠油開采中熱力測(cè)試方法的研究

王錦程(中國石油遼河油田公司建設(shè)工程公司， 124010)

稠油熱采工藝是遼河油田稠油開采常用的有效開采工藝之一，其注汽溫度最高可達(dá)350℃。利用液體膨脹劑在此高溫下產(chǎn)生的體積膨脹力和飽和蒸汽壓力，為熱采工藝中使用的部分井下工具提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)工具的工藝動(dòng)作。通常應(yīng)用最廣泛的這類工具就是熱力封隔器，由于動(dòng)力來源于熱力，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)坐封，減少了現(xiàn)場(chǎng)操作步驟，節(jié)約了生產(chǎn)成本。本文主要對(duì)其中一種熱力封隔器使用的熱膨脹藥劑的熱膨脹力進(jìn)行測(cè)試和研究，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

稠油熱采;熱膨脹力;熱力封隔器;膨脹劑

0 引言

飽和蒸汽壓是液體工質(zhì)最基本的物性參數(shù)之一，是化工、生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)過程中的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，所以掌握測(cè)量飽和蒸汽壓的方法具有很大的實(shí)際意義。液體飽和蒸汽壓的測(cè)量方法主要有三種：靜態(tài)法，動(dòng)態(tài)法和飽和氣流法。動(dòng)態(tài)法是指在不同外界壓力下測(cè)定液體的沸點(diǎn)，又稱沸點(diǎn)法。動(dòng)態(tài)法與其它兩種方法相比具有操作簡(jiǎn)單，結(jié)果比較準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，適用于蒸汽壓不太高的液體。

在封閉體系中，當(dāng)液相的蒸發(fā)速度與相應(yīng)汽相的凝聚速度相等時(shí)，體系達(dá)到動(dòng)平衡，此時(shí)的蒸汽壓為該溫度下某液體工質(zhì)的飽和蒸汽壓。液體的飽和蒸汽壓等于外界壓強(qiáng)時(shí)的溫度為液體的沸點(diǎn)，因此沸點(diǎn)是隨外界壓強(qiáng)變化的，當(dāng)液體所受的壓強(qiáng)增大時(shí)，它的沸點(diǎn)升高；壓強(qiáng)減小時(shí)，沸點(diǎn)降低。當(dāng)外界壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa)時(shí)，稱之為該液體的正常沸點(diǎn)。

遼河油田是中國重要的稠油生產(chǎn)基地，有著豐富的稠油、高凝油資源，其開采方式目前多采用稠油熱采工藝技術(shù)。在常規(guī)的稠油熱采工藝中，注汽溫度最高可達(dá)350℃，注汽壓力可達(dá)17MPa。稠油注汽開采中使用的熱力封隔器在設(shè)計(jì)中利用了高溫下液體膨脹劑膨脹產(chǎn)生的熱力為其提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)隨溫度升高自動(dòng)坐封的功能，便于操作的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。本文研究了一種熱力測(cè)試方法，利用熱力測(cè)試裝置模擬稠油熱采工藝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行熱力測(cè)試，并將測(cè)試數(shù)據(jù)列表，為熱力封隔器等井下工具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供參考。

1 稠油熱采熱膨脹力的應(yīng)用

稠油熱采的內(nèi)部因素很有利于熱膨脹力的應(yīng)用。Y361的使用是熱膨脹力在稠油熱采中的應(yīng)用典型。Y361的結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是利用一些金屬在高溫下具有一定的延展性，在熱膨脹力的作用下，將桶狀的金屬密封筒膨脹成鼓形，達(dá)到密封的目的，稱為金屬膨脹密封結(jié)構(gòu)；一種是利用液缸壓縮高溫彈性膠筒密封，液缸內(nèi)的膨脹劑受熱膨脹推動(dòng)活塞壓縮膠筒，達(dá)到密封的目的，稱為熱力壓縮式結(jié)構(gòu)。二者的區(qū)別在于金屬密封結(jié)構(gòu)是徑向膨脹，而壓縮式結(jié)構(gòu)是軸向膨脹。

2 熱膨脹力測(cè)試裝置

熱膨脹力測(cè)試裝置采用高強(qiáng)度鋼材加工而成，主要由頂蓋、活塞、液缸、護(hù)帽、密封圈和楔塊構(gòu)成?；钊拿娣e為4000mm2，容積初始高度為25mm，最大容積高度可達(dá)75mm。熱膨脹力測(cè)試裝置與平板硫化機(jī)配合使用。本試驗(yàn)采用的平板硫化機(jī)的型號(hào)為XLB-D500×500/1000Ⅲ，其液缸面積為50000mm2，合模力范圍為0～100t，壓力表量程為0～25MPa，溫度范圍為20～250℃，兩平板之間的行程為0～300mm。平板硫化機(jī)是橡膠加工成型中必不可少的設(shè)備，能給模具提供一定的壓力和溫度，可改變兩平板間的行程。這些特性正好能夠滿足熱力的測(cè)試要求。在試驗(yàn)前先將熱膨脹力測(cè)試裝置倒置，用注射器將熱膨脹劑從孔道注入液缸內(nèi)腔，待注滿后，用鐵錘將楔塊釘入孔道，堆焊牢固、磨平。將裝料完畢的測(cè)試裝置準(zhǔn)備待用。

3 熱力測(cè)試方法的應(yīng)用

水和水蒸汽由于具有容易獲得、有適宜的熱力性質(zhì)且不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是熱力應(yīng)用的主要工質(zhì)。熱力系統(tǒng)中用作工質(zhì)的水蒸汽距液態(tài)不遠(yuǎn)，工作過程中常有集態(tài)的變化，故不宜做理想氣體處理，因此在實(shí)際應(yīng)用中需要從工程學(xué)的角度利用這些數(shù)據(jù)還需要做一些試驗(yàn)去修正所用的參數(shù)。我們通過熱力測(cè)試試驗(yàn)得出的熱力測(cè)試數(shù)據(jù)，可為稠油熱采工藝中井下工具的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

4 結(jié)語

(1)熱膨脹力測(cè)試裝置可以測(cè)量25～250℃溫度范圍內(nèi)各溫度下膨脹劑所能夠產(chǎn)生的最大膨脹壓力。

(2)熱膨脹力測(cè)試裝置也可通過改變體系容積測(cè)量不同裝藥量下膨脹劑產(chǎn)生的熱膨脹壓力。

(3)熱膨脹力測(cè)試方法安全、準(zhǔn)確，能夠?yàn)闊崃Ψ飧羝鞯脑O(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)所需參考數(shù)據(jù)。

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王錦程(1984-)，男，福建泉州人，助理工程師，2008年7月畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，工作于遼河油田建設(shè)工程公司，現(xiàn)主要從事工藝管線及化工設(shè)備安裝。