橋東油田電泵井井筒電加熱清蠟技術的應用

張峰(勝利油田石油開發中心有限公司)

目前油田常用的井筒清蠟技術有：機械清蠟、熱力清蠟、化學清蠟和微生物清蠟，這幾種清蠟技術相對于電加熱清蠟在海上工作環境中存在著成本高不易操作的問題。電加熱清蠟操控簡單，不需停井，但當前常用的井筒電加熱裝置對于海上采油平臺不能滿足安全環保生產要求，為此勝利油田石油開發中心有限公司對井筒電加熱技術進行改造，成功的在海上電泵井中引入電加熱裝置，有效解決了由于井筒蠟堵造成的電泵井無法正常生產的問題，收到了良好的效果并獲得了可觀的經濟效益。

1、應用背景

橋東油田位于萊州灣西部的極淺海海域，海底地勢平坦，水深0～13m，根據海調報告，萊州灣海域年平均氣溫在11～12℃。橋東油田區域構造上屬于青東凹陷。青東12斷塊屬橋東油田內部一個構造復雜的斷塊，地溫梯度為3.67℃/100m,青東12區塊所產原油密度0.8347g/cm3，50℃原油粘度5.12mPa.s，凝固點32℃，含蠟16.39%，原油屬輕質高含蠟原油，目前青東12區塊開井一口為青東12井。

青東12井在投產后由于井筒近井口段溫度受環境溫度影響低于原油凝點，所以，青東12井在連續生產一段時間后，井口附近原油流動性變差并開始出現結蠟的現象，井筒出蠟導致井口堵塞情況加重，井口產量與開井初期比呈遞減趨勢，直至井口不出液。

2、電泵井電加熱清蠟裝置組成和技術參數

2.1 電加熱清蠟裝置組成

青東12井井筒電加熱裝置是由電纜引入裝置、加熱電纜和電源控制系統三部分組成。將鋼管護套加熱電纜通過特制井口三通裝置直接引入井筒中，通過在井筒中下入電纜托裝置固定加熱電纜，使加熱電纜與電路連接器(回路接頭)形成回路。在油管內壁產生集膚效應，實現了對油管內部原油自下而上的全過程加熱（圖2）。這樣引入加熱電纜確保了井口生產閥門的正常使用，實現了井控安全。

2.2 電加熱清蠟裝置技術參數的確定

電泵井電加熱裝置設計主要根據油井深度及原油物性特征來設計。井筒所需加熱功率P總受以下幾方面因素影響：

Q——井筒液體流量

λ——導熱系數

△t——達到原油正常流動所需的提高溫度簡稱溫升

表1 室內模擬實驗數據

表2 青東12井電加熱使用效果統計表

A——散熱系數 油井管柱環空部分流動的和不流動氣體或液體耗散的熱量與管柱內正常生產穩定后每米應生成的熱量比值

L——加熱深度m

它的具體關系是：

P總=Qλ△tAL

式中導熱系數λ和散熱系數A是通過室內試驗得出，鋼鎧電纜的伏安特性決定井筒出液的流量Q，原油要正常流動所需提高的溫度既溫升△t以及加熱深度L視井況而定。

由青東12井生產資料可知，井口出液溫度小于32℃，低于原油蠟質的凝點，要想保證該油井的正常生產所需溫升必須提高15℃以上。通過室內模擬實驗可知含水0.2%純油井筒溫升15℃為基點所需加熱功率為64KW（表1）。

海上油田開發油井井筒管柱必須配備井下安全閥和過電纜封隔器，為滿足井筒中安全裝置的要求，加熱電纜下深確定為580m。電加熱裝置系統額定加熱功率100KW，系統3相輸入電壓380V中頻電源300-500Hz，中頻變壓器容量120KA中頻變壓器輸出電流60A-70A.。鋼鎧加熱電纜額定電壓2000V工作運行電壓700V。

在通過室內模擬實驗計算確定了青東12井井筒所需的加熱電纜發熱功率后，選取適合的電源組合，以滿足加熱電纜的需要。青東12井電加熱控制系統在輸入380V50Hz的三相電流經整流濾波后變成530V直流電壓。又經逆變電路在主控板的控制下變成300—2000Hz的單相中頻電壓，最后經過中頻變壓器輸送到φ16mm加熱電纜輸入端，直到加熱深度點，經回路接頭與電纜的護管內壁形成回路，通電后兩個載流體基本形成方向相反，大小相等的電流。電纜的外護管內壁產生集膚效應，實現加熱清蠟的目的。

鋼管護套加熱電纜是裝置中重要組成部分，電纜外皮由鋼管護套經電阻焊焊接制成，管內采用銅棒作為通電導體，管與銅桿之間采用耐高溫絕緣材料，有效的解決了常規電纜表皮易破損這一缺陷，提高了電纜的耐高溫和抗老化性能，延長了電纜的使用壽命（圖3）。

3、現場應用效果

電泵井電加熱清蠟技術在青東12井應用后取得了良好效果，對現場應用情況進行介紹。

青東12井井深2981.23m，所采油層為沙河街組沙四段儲層，油層深度為2199.5-2204.3m,油層溫度76℃。該井于2009年1月試采，平均每月生產10天就因井筒蠟堵不出液，需要動用船只進行熱洗井才能恢復生產。

201 2 年2月25日青東12井在安裝電加熱裝置后開井生產，開井后井口出液溫度始終保持在原油凝點以上，生產正常平穩（表2）。實際生產過程中電加熱技術參數如下:加熱電纜下深580m,電加熱裝置系統額定加熱功率100KW，系統3相輸入電壓380V，中頻電源300-500Hz，中頻變壓器容量120KA中頻變壓器輸出電流60A-70A.。加熱電纜工作運行電壓700V。

4、經濟效益

青東12井在應用電加熱裝置所取得的經濟效益從兩方面來衡量：

用2012年青東12井應用電加熱裝置的生產狀況與2009年試采生產相比，平均每月多產原油為851.2噸。如果不采用電加熱裝置，要維持青東12井生產，就必須定期動用船只對青東12井井筒進行熱洗。熱洗井每船次花費25萬元，按照青東12井每月洗井3次/月的頻率，全年生產8個月計算，應用電加熱清蠟裝置全年可節約600萬的洗井費用。青東12井在應用電加熱清蠟技術后獲得了顯著經濟效益。

5、結論

(1)改進后的電泵井井筒電加熱清蠟技術有效解決了青東12井所產原油在井筒中蠟堵的情況，增加了單井原油產量,為橋東油田青東12區塊高含蠟原油的開發開辟了新的途徑。也為海上采用電泵井開發高含蠟原油提供了有益借鑒。

(2)該項技術涉及的裝置都經過安全驗證，完全滿足海上安全環保生產要求，同時，該項技術所需設備組成簡單，操控方便。

(3)該技術也可以與潛油螺桿泵舉升工藝配套使用,解決井筒蠟堵的問題。