濱南油區礦物絕緣加熱降粘工藝技術研究與應用

高強

摘 要：通過對濱南油區稠油井井況和原油物性研究，針對常規電纜加熱工藝存在的熱轉換率低及電纜易老化的問題，通過應用礦物絕緣內置加熱器降粘技術，形成一項高效的電加熱降粘工藝，為濱南油區稠油降粘開采開辟新的技術路徑。

關鍵詞：稠油油藏；礦物絕緣；電加熱；降粘

1 引言

濱南油區稠油井開采以熱力開采為主，以蒸汽熱采和電熱降粘開采為主技術手段。蒸汽熱采作為傳統和成熟的熱采工藝運用較為廣泛。但由于地層非均質、蒸汽超覆、油水流動比差異大，造成蒸汽在高滲透地帶無效串流，嚴重影響了蒸汽吞吐和蒸汽驅的開發效果。

電熱開采作為代替傳統熱采工藝的新技術手段正被逐步推廣和使用。勝利油田所采用電熱開采主要為電熱桿加熱，通過電熱桿在井筒里將電能轉化為熱能，通過重新建立井筒熱力場，使井筒舉升過程中的稠油被加熱、升溫、降粘，達到順利舉升的目的，是開采稠油、高凝油、高含蠟油藏行之有效的方法。該方法見效快，易于操作，不傷害地層。

空心桿電加熱能有效地保障井筒內流體的溫度，進而降低稠油舉升過程中的粘度，使原油順利舉升到井口。但由于受電熱桿構成材料和發熱原理的限制，其內部導線采用硅橡膠或氟塑料作為絕緣，長期運行溫度一般不超過150℃，為確保其正常運行，使用溫度通常在80～100℃之間。隨著運行時間的推移，其硅橡膠或氟塑料絕緣層會逐漸老化直至失效。因此，電功率和發熱溫度受到較大限制，無法實現更高的運行溫度來進一步降低稀油摻入量，而稀油的使用需配套摻稀管網或車輛運輸，投入較大，且稀油資源有限，對稠油開采成本的進一步降低形成了瓶頸。

因此，開展稠油井礦物絕緣電纜空心桿電加熱技術的研究，研發機械強度高、耐高溫、耐腐蝕特性的專用電纜，對于實現稠油井的有效舉升，提高稠油油藏油井的開發效果，具有重要意義。

2 礦物絕緣加熱電纜加熱原理

加熱電纜通過作業設備下入油管或空心抽油桿內，首端高頻電源進入，導體電阻受電發熱，所產生的熱量在井筒內與油液均勻、充分換熱，一方面補償稠油舉升過程中向巖層散熱的熱量損耗，另一方面加熱原油使其達到合適的出油溫度，從而降低稠油粘度，減少摻稀比，提升產油量，降低生產成本。三芯一體化礦物絕緣加熱器，在單芯電纜的基礎上，將三根發熱線芯集成在同一個不銹鋼護套內，在電纜內部實現尾端星型連接，單根超長900m無外觀接點、整體等徑方便常用下井設備施工作業。

3 三芯一體礦物絕緣內置加熱器的入井施工工藝

3.1入井安裝方案設計

在外觀上，一體化電纜類似于連續油管，且具有很高的機械強度，因此其下井可借助連續油管工藝。采用分體式連續管注入頭，將一體化電纜置入空油管內，接通電電源將產生的熱量直接傳遞給油管內介質。作業時，先將一體化電纜整盤運抵現場，做好電纜放線支架并安放好電纜盤。用吊車將注入頭吊起懸空與采油樹正上方后，將電纜引出注入頭，然后采用開機將新型加熱電纜下井。下井到位后參照連續油管的井口密封及懸掛方式，進行密封懸掛，同時配套通用防噴器和彈簧球應急防噴器。新型礦物絕緣加熱電纜通過專用接線盒與電力電纜對接。

3.2井下工藝配套設計

新型礦物絕緣內置加熱器為整體預制，發熱段和冷段為一體等徑，使用連續管注入頭進行下井作業。

為防止一體化電纜下井作業過程中在井筒油管接箍或空心抽油桿接箍部位卡阻，其尾端頭部制作成一段外徑與一體化電纜一致的錐形實心結構，在下井作業過程中起到很好的導向作用，同時提高了尾端的抗磨、抗壓、抗撞擊強度，可以承受井下高溫高壓的特殊環境，無需配套其它井下組件。

3.3地面工藝配套

井口組件包括電纜專用接線盒和電纜安全密封組件。根據三芯一體化頭部封杯的結構特點設計研究了一種專用于三芯一體化電纜與電力電纜對接的接線盒。接線盒用于一體化電纜冷段引出線芯與電力電纜線芯對接，并起密封、絕緣的作用。其結構根據新型礦物絕緣內置加熱器的特點專門設計，具有安裝方便，結構簡單可靠，環境適應性強等優點。外部電源采用0.6/1kV硅橡膠絕緣及護套電力電纜穿管埋地敷設經接線盒接入，接線盒入口設置防爆密封填料函。

4 現場試驗與效果

在單家寺油田單56擴區塊共現場實施2井次，該區塊50℃時地面脫氣原油密度一般0.982～0.996g/cm3，地面脫氣原油粘度一般變化范圍在5.0～10×104mPa·s之間，屬于特稠油油藏。通過該工藝的實施，有效的延長了特稠油井生產周期，日油、累油均得到了增加，取得了較好的效果，主要表現在：

（1）增液增油明顯：油井生產周期延長35天，單井增油165t；

（2）節能降耗顯著：油井能耗降低明顯，電熱效率提高16.5%，單井日節電199KWh。

5 結論及認識

（1）通過對單芯礦物絕緣加熱電纜的結構設計、材料選型及生產工藝方面進行優化改進，完成了新型三芯一體礦物絕緣電纜開發研制。

（2）新型礦物絕緣內置加熱器系統經現場試驗均達到項目指標要求。電加熱熱轉換率提高了16.5%，高于15%的目標值。

（3）通過本先導試驗，驗證了新型礦物絕緣內置加熱器生產、入井和配套工藝的可行性，以及新型礦絕緣內置加熱器降粘工藝的井筒適應性，形成了一項經濟高效的電加熱降粘技術。

參考文獻：

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[2] 李震、張昊、朱海峰等. 礦物絕緣電伴熱在海洋石油工程中的應用設計[J].海洋工程裝備與技術，2017， 3（4）：145-149