摘要：超稠油属难采储量，由于其原油粘度高，开发难度比较大。而通过对地层注入过热蒸汽，可以进一步提高井底蒸汽干度，利用过热蒸汽携带热焓较高、能够更好地加热地层的优势，使超稠油原油粘度进一步降低，增加其流动性，最终改善超稠油的开发效果。

关键词：过热蒸汽

中图分类号：U664.141文献标识码：A

现有SAGD注汽管柱（封隔器、伸缩管及隔热管等）是否适合过热蒸汽注入条件，目前还没有相关的研究，这样使得过热蒸汽注入配套工艺技术在井下工具的设计、选材方面，缺少必要的科学理论依据。本文将对在石油工业中广泛使用的工具及井口主要材料的高温力学性能、高温组织在试验、统计和微观组织分析的基础上，综合评价其服役可靠性。

“过热蒸汽条件下材料性能评价”研究课题,共有4种研究材料,即注汽井口材料30CrMo;隔热油管材料N80;注汽工具材料38CrMoAlA、65Mn等。

1 过热条件下注汽井口材料30CrMo钢性能研究

1.1 化学成分

试验材料用30CrMo钢，其化学成分分析结果(质量分数)为：

Cr/0.92、Mn/0.59、Si/0.23、Ni/0.017、Mo/0.167、P/0.025，符合30CrMo钢的成分要求。

1.2 30CrMo钢的组织特征

1.2.1 显微组织

（1）制样：将12个试样分别加热到300℃、400℃并保温60分钟后，淬火，保留高温组织。与室温的6个试样，经粗磨，细磨，抛光后腐刻，所用腐蚀剂均为2%的硝酸乙醇溶液，均腐蚀2-3秒，后于Leica金相显微镜进行组织观察。

（2）组织观察与分析

室温与高温的显微组织见图1.1、图1.2所示。由图可见，30CrMo钢的基体组织为珠光体和铁素体，在图1.1a中部分组织呈半连续带状分布，按GB/T13299-1991《钢的显微组织评定方法》中带状组织C系列评级标准，确定其带状组织为1级，对材料的塑性和韧性有较大的影响(各向异性) ，铁素体晶粒基体上有1-2条连续的和几条分散的铁素体-珠

图1.1b、c的晶粒度都比图1.1a小，所以300℃、400℃下的30CrMo塑性、韧性比常温时有较大提高，但300℃下晶粒碎化且出现了部分网状铁素体等组织缺陷，导致其强度、脆性升高，韧性降低；图1.1c中晶粒最均匀。在扫描电镜下可以明显看出板条状珠光体的片间距，高温时和室温下差别不大。

1.3 30CrMo钢的性能研究

1.3.1 硬度

不同温度下硬度值测量结果如表1.1所示，不同温度下的硬度值比较结果如图1.5所示。

可以看出30CrMo钢的硬度值随温度变化不大，300℃和400℃分别比室温升高0.8%和降低1.3%。

表1.1 不同温度下硬度值(HV)

1.3.2 拉伸性能

沿30CrMo钢管上纵向取样，按GB 6397-86加工成常温拉伸试样，按GB4338-84加工成高温拉伸试样, 试样尺寸如图1.6所示，在CMT 5105微机控制电子万能试验机上进行恒应变速率拉伸实验，拉伸速率为3mm/min。

300℃和400℃高温情况下，屈服强度分别下降6.8%和5.3%；抗拉强度分别升高3.3%和下降5.5%，延伸率分别升高8%和37.8%，断面收缩率分别升高7.3%和18.7%。在强度变化不大的情况下，塑性获得了很大的提升。

a_高温拉伸试样

b_低温拉伸试样

图1.6 、低温拉伸圆形比例试样及尺寸

1.3.3 疲劳强度

沿纵向取样, 加工成光滑疲劳试样，如图所示1.9所示

分别进行室温、400℃的拉压对称循环疲劳实验, 设定循环周期1×105为疲劳寿命, 试验交变载荷的频率为500周/min，应力比R=-1；应力幅值根据抗拉强度设定，如表1.9所示，采用插值法设定实验方案，结果如表1.9所示

厚度为3.2mm

图1.9 30CrMo钢疲劳试样

表1.9 疲劳实验方案及结果

疲劳强度具有很好的适应性，可以在300-400℃环境下服役。

2 结论

SAGD过热蒸汽注入井下工具及井口的研究及实验，可完善超稠油油藏的SAGD开采工艺，可以大大提高井底的干度和蒸汽携带的热焓，能够进一步提高中深层超稠油开采效果。对辽河油田稠油油藏开发方式的转变具有深远的意义，为SAGD开采超稠油油藏的产业化应用提供技术支持。随着油井产量的增加必将产生显著的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]王家宏.中国水平井技术应用评价及实例分析[M].北京：石油工业出版社，2002.

[2]万仁溥.采油工程手册[M].北京：石油工业出版社，2000.8.