橋東油田電泵井井筒電加熱清蠟技術(shù)的應(yīng)用

張峰(勝利油田石油開(kāi)發(fā)中心有限公司)

目前油田常用的井筒清蠟技術(shù)有：機(jī)械清蠟、熱力清蠟、化學(xué)清蠟和微生物清蠟，這幾種清蠟技術(shù)相對(duì)于電加熱清蠟在海上工作環(huán)境中存在著成本高不易操作的問(wèn)題。電加熱清蠟操控簡(jiǎn)單，不需停井，但當(dāng)前常用的井筒電加熱裝置對(duì)于海上采油平臺(tái)不能滿足安全環(huán)保生產(chǎn)要求，為此勝利油田石油開(kāi)發(fā)中心有限公司對(duì)井筒電加熱技術(shù)進(jìn)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(wú)法正常生產(chǎn)的問(wèn)題，收到了良好的效果并獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1、應(yīng)用背景

橋東油田位于萊州灣西部的極淺海海域，海底地勢(shì)平坦，水深0～13m，根據(jù)海調(diào)報(bào)告，萊州灣海域年平均氣溫在11～12℃。橋東油田區(qū)域構(gòu)造上屬于青東凹陷。青東12斷塊屬橋東油田內(nèi)部一個(gè)構(gòu)造復(fù)雜的斷塊，地溫梯度為3.67℃/100m,青東12區(qū)塊所產(chǎn)原油密度0.8347g/cm3，50℃原油粘度5.12mPa.s，凝固點(diǎn)32℃，含蠟16.39%，原油屬輕質(zhì)高含蠟原油，目前青東12區(qū)塊開(kāi)井一口為青東12井。

青東12井在投產(chǎn)后由于井筒近井口段溫度受環(huán)境溫度影響低于原油凝點(diǎn)，所以，青東12井在連續(xù)生產(chǎn)一段時(shí)間后，井口附近原油流動(dòng)性變差并開(kāi)始出現(xiàn)結(jié)蠟的現(xiàn)象，井筒出蠟導(dǎo)致井口堵塞情況加重，井口產(chǎn)量與開(kāi)井初期比呈遞減趨勢(shì)，直至井口不出液。

2、電泵井電加熱清蠟裝置組成和技術(shù)參數(shù)

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(tǒng)三部分組成。將鋼管護(hù)套加熱電纜通過(guò)特制井口三通裝置直接引入井筒中，通過(guò)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(nèi)壁產(chǎn)生集膚效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)油管內(nèi)部原油自下而上的全過(guò)程加熱（圖2）。這樣引入加熱電纜確保了井口生產(chǎn)閥門的正常使用，實(shí)現(xiàn)了井控安全。

2.2 電加熱清蠟裝置技術(shù)參數(shù)的確定

電泵井電加熱裝置設(shè)計(jì)主要根據(jù)油井深度及原油物性特征來(lái)設(shè)計(jì)。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(dǎo)熱系數(shù)

△t——達(dá)到原油正常流動(dòng)所需的提高溫度簡(jiǎn)稱溫升

表1 室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 青東12井電加熱使用效果統(tǒng)計(jì)表

A——散熱系數(shù) 油井管柱環(huán)空部分流動(dòng)的和不流動(dòng)氣體或液體耗散的熱量與管柱內(nèi)正常生產(chǎn)穩(wěn)定后每米應(yīng)生成的熱量比值

L——加熱深度m

它的具體關(guān)系是：

P總=Qλ△tAL

式中導(dǎo)熱系數(shù)λ和散熱系數(shù)A是通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)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(dòng)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(chǎn)資料可知，井口出液溫度小于32℃，低于原油蠟質(zhì)的凝點(diǎn)，要想保證該油井的正常生產(chǎn)所需溫升必須提高15℃以上。通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)可知含水0.2%純油井筒溫升15℃為基點(diǎn)所需加熱功率為64KW（表1）。

海上油田開(kāi)發(fā)油井井筒管柱必須配備井下安全閥和過(guò)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(tǒng)額定加熱功率100KW，系統(tǒng)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(yùn)行電壓700V。

在通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)計(jì)算確定了青東12井井筒所需的加熱電纜發(fā)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(tǒng)在輸入380V50Hz的三相電流經(jīng)整流濾波后變成530V直流電壓。又經(jīng)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(jīng)過(guò)中頻變壓器輸送到φ16mm加熱電纜輸入端，直到加熱深度點(diǎn)，經(jīng)回路接頭與電纜的護(hù)管內(nèi)壁形成回路，通電后兩個(gè)載流體基本形成方向相反，大小相等的電流。電纜的外護(hù)管內(nèi)壁產(chǎn)生集膚效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)加熱清蠟的目的。

鋼管護(hù)套加熱電纜是裝置中重要組成部分，電纜外皮由鋼管護(hù)套經(jīng)電阻焊焊接制成，管內(nèi)采用銅棒作為通電導(dǎo)體，管與銅桿之間采用耐高溫絕緣材料，有效的解決了常規(guī)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(zhǎng)了電纜的使用壽命（圖3）。

3、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

電泵井電加熱清蠟技術(shù)在青東12井應(yīng)用后取得了良好效果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

青東12井井深2981.23m，所采油層為沙河街組沙四段儲(chǔ)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(chǎn)10天就因井筒蠟堵不出液，需要?jiǎng)佑么贿M(jìn)行熱洗井才能恢復(fù)生產(chǎn)。

201 2 年2月25日青東12井在安裝電加熱裝置后開(kāi)井生產(chǎn)，開(kāi)井后井口出液溫度始終保持在原油凝點(diǎn)以上，生產(chǎn)正常平穩(wěn)（表2）。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中電加熱技術(shù)參數(shù)如下:加熱電纜下深580m,電加熱裝置系統(tǒng)額定加熱功率100KW，系統(tǒng)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(yùn)行電壓700V。

4、經(jīng)濟(jì)效益

青東12井在應(yīng)用電加熱裝置所取得的經(jīng)濟(jì)效益從兩方面來(lái)衡量：

用2012年青東12井應(yīng)用電加熱裝置的生產(chǎn)狀況與2009年試采生產(chǎn)相比，平均每月多產(chǎn)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(chǎn)，就必須定期動(dòng)用船只對(duì)青東12井井筒進(jìn)行熱洗。熱洗井每船次花費(fèi)25萬(wàn)元，按照青東12井每月洗井3次/月的頻率，全年生產(chǎn)8個(gè)月計(jì)算，應(yīng)用電加熱清蠟裝置全年可節(jié)約600萬(wàn)的洗井費(fèi)用。青東12井在應(yīng)用電加熱清蠟技術(shù)后獲得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。

5、結(jié)論

(1)改進(jìn)后的電泵井井筒電加熱清蠟技術(shù)有效解決了青東12井所產(chǎn)原油在井筒中蠟堵的情況，增加了單井原油產(chǎn)量,為橋東油田青東12區(qū)塊高含蠟原油的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新的途徑。也為海上采用電泵井開(kāi)發(fā)高含蠟原油提供了有益借鑒。

(2)該項(xiàng)技術(shù)涉及的裝置都經(jīng)過(guò)安全驗(yàn)證，完全滿足海上安全環(huán)保生產(chǎn)要求，同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)所需設(shè)備組成簡(jiǎn)單，操控方便。

(3)該技術(shù)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(wèn)題。