春光油田超稠油井筒降黏技術應用分析

馬 海，王海娟，柴細瓊，杜亞軍

（中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院，河南南陽 473132）

稠油具有密度大、黏度高，膠質、瀝青質、石蠟等高分子化合物含量高，流動阻力大，井筒舉升難的特點[1-3]，因此必須在舉升采油過程中采取井筒降黏的方法改善稠油在井筒中的流動性。目前國內外油田在稠油開采過程中常用的井筒降黏工藝主要有：井筒摻高溫蒸汽伴熱降黏、空心桿電加熱降黏、套管摻稀油降黏和套管摻化學劑降黏等技術。國內新疆油田和塔河油田在稠油開采過程中均形成了以摻稀降黏為主導的井筒降黏工藝，有效改善了稠油舉升效果。春光油田春10井區油層溫度下原油黏度為52489～86751 mPa·s，屬于超稠油，黏度隨溫度變化敏感，原油舉升過程中，隨著溫度逐漸降低，黏度不斷上升，流動性變差。為此，在春10井區開展了一系列井筒降黏工藝的現場試驗，但單項降黏工藝的適應性和區塊及單井的矛盾日益突出，不能滿足開采要求。因此，如何優選一套適合春光超稠油舉升采油的井筒降黏工藝體系，對保證春光超稠油的順利開發具有重要意義。

1 套管摻蒸汽降黏工藝

（1）工藝原理。通過在油套環空之間下入小直徑連續管，將高溫蒸汽通過連續小管注入套管環空，通過減壓閥控制蒸汽流量，注入油套環空中的高溫蒸汽和原油混合，使原油溫度升高、黏度變小。由于對連續小管中的蒸汽進行了降壓控制，高溫蒸汽的干度大幅降低，但由于小直徑連續管的沿程摩阻較大，蒸汽到達井底后基本變成了液態的高溫水，蒸汽熱焓大幅降低。

（2）應用效果：在春10井區共開展了8口井套管摻蒸汽現場試驗，由于蒸汽熱效率高，所有試驗井井口出油溫度均達到55～60 ℃，對井筒原油起到一定的加熱降黏作用，一定程度上改善了舉升效果。摻蒸汽前生產狀況：日產液53.4 t，日產油28.8 t含水46.1%；摻蒸汽后產狀：日產液70.3 t日產油34.0 t，含水51.6%。但由于春10井區超稠油采油管柱為隔熱油管，油套環空中蒸汽不能有效加熱隔熱油管內的原油，且蒸汽有效受熱段長度僅為 100～150 m，蒸汽熱能利用率較低，階段增油效果不明顯，并且蒸汽摻入量也難以計量，因此該工藝存在一定的局限性。

2 空心桿電加熱降黏工藝

（1）工藝原理：通過在空心桿內插入全鎧集膚效應加熱電纜，使空心桿和全鎧集膚效應加熱電纜組成集膚效應加熱體，利用集膚效應加熱原理[4-5]，通過熱傳導使原油在井筒內得到降黏。空心桿集膚效應電加熱采油裝置主要由空心桿、加熱電纜、地面變頻控制柜和特種變壓器構成。空心桿集膚效應電加熱采油裝置的加熱原理是：加熱電纜通過電纜引入器插入空心桿內，與電路連接器形成回路產生集膚效應，在集膚效應作用下產生熱量實現電熱轉換，對油管內部原油實現自下而上全程加熱。加熱溫度的大小可根據單井的不同情況通過調節地面變頻控制柜的加熱功率進行自動調整。

（2）應用效果。春光油田累計在45口井上開展了空心桿電加熱現場試驗，電加熱工藝參數：加熱溫度大于55 ℃，加熱功率大于45 kW，加熱深度900～1000 m。通過工藝效果對比分析發現，在相同情況下電加熱措施井在周期生產時間、周期產油量和周期油汽比等方面均有了較大的改善（表1）。空心桿電加熱降黏工藝能有效改善井筒原油的流動性，延長周期生產時間，減少注汽等作業頻次，提高生產時效和周期油汽比，改善周期生產效果。同時，由于水的比熱是原油的2倍，對于綜合含水較高的油井，電加熱耗電量大，經濟效益差，因此該工藝不適用于綜合含水高于40%的油井。

表1 電加熱現場試驗井生產效果統計

3 井筒乳化降黏工藝

（1）工藝原理：該工藝通過將降黏劑直接注入油套環空與稠油混合，通過乳化降黏作用，降低原油黏度，改善舉升效果。該工藝作用原理是：在井筒中加入一定的水溶性表面活性劑溶液，使原油以微小的油珠分散在活性水中，形成水包油乳狀液，同時活性劑溶液在油管壁和抽油桿表面形成一層活性水膜，起到乳化降黏和潤濕降阻的作用。

該工藝適用范圍：抽油機最大載荷大于80 kN或存在光桿滯后的油井；含水大于30%的油井；井口出油溫度小于55 ℃的油井。

（2）應用效果：分析現場1口措施井的應用效果。該井措施前光桿滯后0.5 m，通過套管擠注降黏劑，抽油機最大負荷由70 kN下降至56 kN，上行最大電流由23 A下降至16 A，光桿滯后和抽油機工況得到改善。該工藝累計開展了38口井現場試驗，平均擠注周期 3天，單擠注周期降黏劑加量 80～100 kg，措施后光桿滯后現象得到緩解，周期生產時間延長，油汽比有所提高。經統計，38口試驗井累計加降黏劑4.228 t，增油880 t。同時根據室內實驗，抽油泵入口處降黏劑的最優質量分數為 1%～2%，但當光桿出現滯后或者抽油機載荷過大時，泵入口處降黏劑的質量分數相應提高到2%～4%。

4 套管摻稀降黏工藝

（1）工藝原理：稀油加熱后經地面摻稀管線注入油套環空，根據“相似相容”原理[6]，使稀油和地層產出的稠油充分的混合，從而降低稠油的黏度。稠油摻入稀油后可起到降黏、降凝的作用，但對于膠質、瀝青質含量較高的原油其降黏效果較差。一般情況下，所摻輕質油的黏度與相對密度越小，降黏效果越好，摻入的稀油量越大，降黏效果越好，但摻稀量多，則會降低油井產量[6-8]。因此稠油摻稀采油工藝應根據油井的產液能力、原油物性以及室內實驗評價結果對不同區塊、不同油井進行摻稀參數的設計，設計的摻稀技術參數主要有摻稀比、摻稀溫度、摻稀時機以及摻稀深度等。

根據室內實驗及現場試驗評價結果，春光的稠油摻稀的稀稠體積比例為0.3～0.5，摻稀溫度為80 ℃左右，摻稀深度為900 m，且當符合以下任意條件即可摻稀：井口出油溫度小于55 ℃；抽油機最大載荷大于80 kN；油井產出液綜合含水小于60%。

（2）應用效果：統計并分析了45口井累計78個吞吐周期生產效果（表2），采用套管摻稀降黏工藝后的油井周期生產時間大幅延長，周期產油明顯提高，油汽比大福提升，有效改善了周期生產效果。通過測試25口措施井的示功圖發現，在單周期同一生產階段，相比未采取降黏措施工藝的油井，套管摻稀工藝的油井抽油機最大載荷明顯變小，抽油機降載率達到21%，舉升效果和電機工況得到了明顯改善。同時，為提高工藝針對性，生產過程中需要加強對混合液黏度和密度的監測，及時調整、優化摻稀參數，努力實現“一井一策”。

表2 摻稀井與未摻稀井周期生產效果對比

5 綜合評價及結論

套管摻蒸汽、空心桿電加熱、井筒乳化降黏和套管摻稀油等井筒降黏工藝均能有效降低井筒中的原油黏度，改善原油在舉升過程中的流動性。現場應用時應根據每種工藝的技術特點和不同油井的工況，適時選擇不同的降黏工藝。每種降黏工藝技術特點的不同決定了其適用范圍的不同（表3），相比其他幾種降黏工藝，套管摻稀降黏工藝具有投入少、運行成本低的優勢，目前已成為春10井區超稠油應用最廣泛的井筒降黏工藝。同時結合春10井區超稠油井舉升現狀，通過優化，建立了“以套管摻稀降黏為主體，以邊遠井電加熱、載荷異常井乳化降黏為輔助”的井筒降黏工藝技術體系，滿足了春光油田超稠油生產的需要。

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表3 4種井筒降黏工藝綜合評價

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