蒸汽竄流是蒸汽管道補償器損壞因素之一蒸汽吞吐開(kāi)采中，要對蒸汽注入井中，必然會(huì )有相應的蒸汽竄流現象產(chǎn)生，蒸汽竄流導致兩個(gè)不利的影響后果：一是有可能誘發(fā)生產(chǎn)井失控，油井產(chǎn)生變動(dòng)后從而使得地層大量出砂，最終導致蒸汽管道波紋補償器周?chē)惶涂蘸笫ゼs束。二是蒸汽驅替的效果變差，蒸汽竄流使得生產(chǎn)井蒸汽管道受到周?chē)涂斩ゼs束以及地層中熱應力的雙向作用下，加快了蒸汽管道的損壞和變形。

當蒸汽吞吐次數增加后，井距變小，蒸汽串流會(huì )隨著(zhù)地層間、油井間的變化越來(lái)越嚴重，最終導致注熱蒸汽時(shí)油層受熱面進(jìn)一步加大，局部形成熱連通域，被蒸汽竄流的油井，蒸汽管道波紋補償器局部?jì)任鈮?，形成強大的沖擊波，造成蒸汽管道損壞。

蒸汽吞吐形成的殘余應力導致蒸汽管道不銹鋼波紋補償器損壞對粘度較高的稠油而言，開(kāi)采的方式主要是對油井進(jìn)行注入熱蒸開(kāi)采，包括蒸汽驅和蒸汽吞吐，蒸汽的注入溫度和壓力根據實(shí)際油層情況而定，其中導致蒸汽管道損壞的原因之一就是蒸汽吞吐多個(gè)循環(huán)周期中會(huì )產(chǎn)生的殘余應力。在淺地層的稠油井所注入的蒸汽溫度不高，通常在°：左右，蒸汽吞吐產(chǎn)生的殘余應力不是特別大，蒸汽管道損壞率較低；而較深地層的稠油井所注入的蒸汽溫度高達300℃左右，殘余應力相應就比較大了，從而蒸汽管道損壞情況相對較高。在稠油熱注蒸汽開(kāi)采過(guò)程中，蒸汽吞吐包括個(gè)周期分別是注蒸汽階段、停注燜井階段和采油作業(yè)階段，當采油到一定程度時(shí)轉入下一個(gè)循環(huán)，三個(gè)階段交替進(jìn)行。當進(jìn)入到停注燜井階段時(shí)，溫度開(kāi)始降低，但這時(shí)蒸汽管道受到周?chē)s束，無(wú)法自由收縮，拉伸熱應力此時(shí)就將產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)幾個(gè)蒸汽吞吐作業(yè)周期之后，一旦這個(gè)熱應力大于管材的屈服強度，這個(gè)蒸汽管道拉伸熱應力將會(huì )導致蒸汽管道發(fā)生脫扣和斷裂。當拉伸熱應力交替變化時(shí)，蒸汽管道可能受到壓縮和拉伸兩種應力交替作用，這種情況下蒸汽管道更容易發(fā)生疲勞斷裂。

蒸汽吞吐井中蒸汽管道膨脹節損壞主要發(fā)生在前個(gè)周期，其中第三個(gè)周期損壞最為嚴重。這主要是由于蒸汽管道疲勞損壞加劇以及蒸汽吞吐過(guò)程中殘余應力不斷加劇引起的。

隨著(zhù)注氣輪次的增加，殘余應力不斷加劇，這時(shí)蒸汽管道性能和井況也越來(lái)越差，注蒸汽輪次的加劇使得蒸汽管道不銹鋼波紋管補償器不斷在加熱一降溫一加熱一降溫過(guò)程中循環(huán)，這引起的殘余應力會(huì )進(jìn)一步加劇蒸汽管道的損傷。產(chǎn)生殘余應力的機理第章熱應力補償器原理與結構設計壓秦圖殘余應力機理形成圖如圖所示，當溫度上升時(shí)，蒸汽管道的壓縮應力增加，如線(xiàn)所示。如果管路的屈服強度高于溫度升高時(shí)產(chǎn)生的熱應力，殘余應力就不回產(chǎn)生了，到冷卻時(shí)管路受到的應力就會(huì )沿著(zhù)線(xiàn)回到點(diǎn)了。如果屈服強度低于溫度升高時(shí)產(chǎn)生的熱應力，那么熱應力到達屈服強度后就會(huì )沿著(zhù)線(xiàn)繼增大。如果應力增加的幅度過(guò)大，管柱受到的壓縮力就有可能致使蒸汽管道與水泥環(huán)間相脫離，最終造成蒸汽管道的損壞；如果在蒸汽管道受壓損壞前溫差不再升高，那么蒸汽管道金屬波紋補償器的應力狀態(tài)就會(huì )位于圖中的點(diǎn)，隨著(zhù)燜井階段蒸汽管道中溫度下降，應力將沿著(zhù)線(xiàn)返回，當管內的壓縮應力降低到點(diǎn)時(shí)，管路還沒(méi)有恢復到初始溫度，隨著(zhù)溫度繼續降低將會(huì )有拉伸應力的產(chǎn)生，其應力沿著(zhù)線(xiàn)進(jìn)行變化，達到點(diǎn)時(shí)，蒸汽管道就達到了其拉伸屈服，隨著(zhù)溫度的繼續降低，應力就會(huì )沿著(zhù)線(xiàn)變化，而降到初始溫度時(shí)，殘余拉應力就形成了，當蒸汽管道受到的拉應力超過(guò)了抗拉強度時(shí)，蒸汽管道波紋補償器會(huì )發(fā)生拉伸失效。上述就是在第個(gè)注蒸汽循環(huán)時(shí)，蒸汽管道直埋補償器中應力隨溫度變化的關(guān)系。如果蒸汽管道在第個(gè)注蒸汽循環(huán)沒(méi)有遇到損壞，在第個(gè)注蒸汽循環(huán)時(shí)，隨著(zhù)溫度的升高，蒸汽管道中應力將從點(diǎn)沿著(zhù)線(xiàn)向點(diǎn)變化。因為鮑辛格效應，蒸汽管道所受的應力不會(huì )達到線(xiàn)，而是在點(diǎn)就屈服了，發(fā)生屈服之后的蒸汽管道應力將會(huì )沿線(xiàn)增加，從而在第次注蒸汽的溫度達到最大時(shí)，即蒸汽管道直埋波紋補償器應力增加至而點(diǎn)的壓縮應力相對于比點(diǎn)而言較小。同時(shí)，在第次注蒸汽循環(huán)后，蒸汽管道的應力將會(huì )到達點(diǎn)，使得其拉伸應力會(huì )比第次循環(huán)中的點(diǎn)大，從而形成了更大的殘余應力，致使應力和溫度的循環(huán)向著(zhù)拉伸應力方向發(fā)生偏移。隨著(zhù)熱采井中注蒸汽循環(huán)次數的不斷增加，蒸汽管道內產(chǎn)生的殘余拉應力將會(huì )越來(lái)越大，最終致使蒸汽管道發(fā)生損壞。