空心桿電加熱技術在海上J油田的應用

周海軍，程少華，高永華，丁鵬飛，于洪旭，李孟超，康 鵬，馮明星，崔國亮

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司 天津 300452；2.中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300459)

0 引 言

金縣1-1海上油田原油粘度高的稠油井比較多，由于油井井口溫度較低，而且地層原油黏度較高，膠質、瀝青質堵塞導致產液量進一步下降，亟需有效的降粘工藝措施來提高單井產量。海上油田常用的降粘解堵工藝受海上平臺油井生產管柱、作業(yè)成本、作業(yè)空間等多種因素的制約，主要有熱洗、鋼絲作業(yè)、連續(xù)油管降粘解堵、隔熱油管降粘解堵及滴注降粘劑等工藝措施。鋼絲降粘解堵受井斜影響降粘解堵不徹底，連續(xù)油管降粘解堵成本高還受制平臺空間及吊車承載影響，隔熱油管、長期滴注降粘劑成本高。為滿足海上J油田低產低效井防蠟需要，解決此生產難題，有必要進行海上油井降粘解堵工藝技術的優(yōu)化，設計一套適合海上J油田的電熱桿高凝析層防蠟、稠油井增溫降粘管柱工藝，完善高效加熱降粘解堵技術體系，實現(xiàn)油井正常生產，提高油井產能[1-9]。

由于多數(shù)油田井口的溫度低于析蠟點，很多技術人員都采用電加熱方式對井筒進行加熱，使電能轉化為熱能，來提高井筒流體的溫度，增加井筒內原油的流動性。陳余萬[10]通過試驗研究了對油井井筒電加熱工藝的清防蠟效果。李常友等[11]根據(jù)勝利油田結臘井開采過程中的情況，研發(fā)出泵下電加熱工藝，該工藝也適用于海上油田潛油電泵生產管柱，利用篩管式井下電加熱器來對潛油電泵以下的流體加熱增溫，并利用鎧裝的氧化鎂無機絕緣電纜自身發(fā)熱來對井筒進行輔助加熱，能有效解決潛油泵結臘油井中液體難舉升的難題。李偉超等[12]探討了海上油田結臘井電加熱工藝進行現(xiàn)場應用的可行性方案，研究了上油田結臘井的粘溫特性曲線，并通過數(shù)值方法推算出了井筒電加熱功率大小對原油產液量高低的影響。

隨著海上 J油田的開發(fā)，含蠟原油產量不斷上升，其影響可能越來越大。針對海上 J油田的井下生產情況，為了保障井筒能正常生產，認識其結蠟特點，制定合理的防蠟、除蠟方案并開展相關研究，解決海上J油田油井結蠟的問題，對保障油田的正常生產具有重要的理論意義和實用價值。

1 電加熱工藝管柱設計

根據(jù)海上油田管柱特點，設計電加熱工藝管柱，如圖1所示。可以看出，電加熱管柱主要由深井安全閥、加熱電纜、空心抽油桿組成。

圖1 海上油田電加熱工藝管柱示意圖Fig.1 Schematic diagram of electric heating process pipe string in offshore oilfield

按照實際應用工況，在海上J油田某井進行了現(xiàn)場應用，檢驗空心抽油桿電加熱防蠟工藝技術的可行性；檢驗桿纜連接頭、環(huán)空安全閥、免拆井口采油樹、抽油桿懸掛器工作的可靠性；檢驗電纜投送的可行性及安全性。通過試驗發(fā)現(xiàn)設計中需要完善的問題，為工具的優(yōu)化提供參考。

該井投產初期生產比較正常，2012年2月13日計量數(shù)據(jù)顯示，頻率 30Hz，產液量 57m3/d，產油量56m3/d，含水2.0%。2016年11月16日計量數(shù)據(jù)顯示，產液量 43.62m3/d，產油量 42.01m3/d，含水3.70%，產氣量0.14×104m3/d。

該井井筒蠟堵需要定期清蠟，主要方式有鋼絲清蠟、加熱車清蠟、連續(xù)油管清蠟，清蠟作業(yè)影響油井產油，并對儲層產生一定傷害，影響部分產能，所以必須采用合適的降粘技術防止油管結蠟，以保障該井正常生產。

2 溫度場模擬

該井生產參數(shù)：斜深 3200m，垂深 2200m，泵掛深度 1800m，產液量 60m3/d。考慮到 800m左右對應井斜為 59°，滿足抽油桿下放加熱及加熱電纜投放要求，故按照下入抽油桿深度 800m進行模擬計算。外部管柱組合為：EU油管隔熱油管普通油管 945.3m，環(huán)境溫度按照-20℃計。模擬效果如圖2所示。

圖2 產液量60m3/d下海上J油田B1井電加熱模擬計算Fig.2 Simulation of electric heating of B1 well in 1-1 well in offshore J oilfield with a liquid production of 60m3/d

從圖2中可以看出，本次使用中頻柜功率為100～150kW，對應加熱起始點溫度為 43.03℃，井口溫度為36.37～42.69℃。

3 工藝管柱施工設計

3.1 下入電泵生產管柱

管柱組合：壓力計電纜+抽油桿 10根+變扣+扶正器+變扣+電機+保護器+分離器+電泵+泵頭+單流閥油管及短節(jié)(945.3m)+液控滑套+油管及短節(jié)+變扣隔熱油管及短節(jié)(700m)+變扣+深井安全閥+變扣油管及短節(jié)+過電纜封隔器油管及短節(jié)(800m)+改造雙公短節(jié)+油管掛。其中雙公短節(jié)采用工程技術提供的改造雙公，將生產管柱固定在頂層甲板。

3.2 下空心抽油桿管柱

3.3 安裝免拆井口采油樹，試啟泵生產

①拆掉防噴器及升高管，從升高管下面的變徑法蘭和油管四通間拆開；②組裝采油樹；③安裝采油樹之后，連接采油樹電纜穿透器和地面接線盒。

3.4 停泵，下入加熱電纜

3.4.1 熱電纜工具串組合

電纜銅頭+16mm熱電纜+中頻柜+變壓器+電源。

3.4.2 測試熱電纜與桿纜接頭連接

連接成功后，做電纜與采油樹的密封，并接地。連好地面設備(電纜鋪設線路由平臺負責)，試通電運行。

3.4.3 調整開井頻率

開井低頻(根據(jù)現(xiàn)場情況以 10～15Hz頻率起泵)生產后，根據(jù)生產情況，逐步調整至正常生產水平。

3.5 地面電纜鋪設和流程改造

開關間至油井加熱中頻柜：電纜經過電纜橋架到電加熱中頻控制柜下部，開孔穿出到電加熱控制柜。

油井加熱中頻控制柜至井口油井加熱防爆接線盒：電纜從油井加熱控制柜下部穿線孔穿出，沿電纜橋架至井口防爆接線箱下部經穿線孔穿出，到油井加熱防爆接線箱外余10m左右。

油井加熱電纜，下到油井空心桿內 800m左右，從采油樹電加熱電纜穿線孔穿出，經過電潛泵電纜同一個穿線孔，穿到采油樹下層甲板，經過下層甲板到油井加熱防爆接線箱下部，經過穿線孔，穿到電加熱防爆接線箱。

3.6 井口流程改造

由于新加采油樹與原有尺寸不一致，采油樹法蘭孔面與翼閥法蘭面有一定夾角，導致管線偏離，生產翼閥無法安裝，需將管線進行改造，現(xiàn)場配管將法蘭與采油樹翼閥連接：

①將法蘭盤連接好并將鋼圈和配套螺栓緊固；②對管線按流程使用壓力的 1.5倍進行水壓試驗，試壓過程中逐步緩慢升壓，穩(wěn)壓階段仔細檢查各法蘭與焊道無滲漏為準，壓力升到 25MPa時開始穩(wěn)壓，穩(wěn)壓 30min無滲漏為合格；③焊接管線法蘭跨接線及支架，對焊接好的管線進行回裝，恢復生產。

4 效果評價

海上J油田某井結束流程改造作業(yè)后，目前已經啟泵進行生產。生產井施工前后測得的生產參數(shù)如表1所示。從表中可以看出，進行井筒溫度場模擬，加熱后井口實測溫度為 51.5℃，理論模擬與實測數(shù)據(jù)基本一致。隨著溫度升高，產液量增加了 4.5m3/d，說明電加熱工藝具有很好的清蠟效果。

表1 效果評價表Tab.1 Effect evaluation form

5 結 論

根據(jù)J油田的情況，設計的空心電加熱清防蠟管柱工藝能夠免拆井口進行撈電纜，增加施工作業(yè)效率，并且配有環(huán)空安全閥，保證施工安全。根據(jù)油井的生產和油藏參數(shù)，建立井筒的溫度場模擬，能對實際增溫效果進行有效預測。此工藝現(xiàn)場應用結果表明，對井筒結蠟的稠油井有很好的加熱清防蠟效果。

結蠟可能是膠質、瀝清質等堵塞物降低了井筒內原油的流動性，導致產液量下降。減少過流面積，導致產液里及堵塞物堵塞井筒。海上油田電熱桿加熱降粘工藝成功開發(fā)，為海上油田高含蠟稠油油藏的高效開發(fā)提供了一套新的工藝思路和方案，解決油田高含蠟稠油的生產難題。