稠油井筒舉升降黏工藝優化決策技術

孫鵬博

摘 ?要：隨著開發的不斷深入，開發難度不斷加大，部分高粘度稠油被逐步動用。無法正常開采及輸送。目前特稠油作為該區塊新的原油生產陣地，由于原油粘度高，溫度對原油粘度影響顯著，其開發中的難題還無成熟經驗可循。超稠油是指稠油粘度大于50000mPa.s 毫帕·秒的石油。稠油因其粘度高，密度大，國外一般都稱之為重油。超稠油在溫度低于80攝氏度后無法流動，因其粘稠難以流動，很難被開采，無法使用常規稠油開發手段實現經濟有效開發。

關鍵詞：稠油儲量;降粘措施;油藏特性;優化決策

稠油儲量巨大，具有重要的開采價值和需要，但其開采難度大，粘度高流動性差就是一個重要方面。井筒降粘技術就是通過各種方法降低稠油在開采過程中井筒內的流動阻力問題。不同的油井不同的油藏特性需要采用不同的降粘措施，因而具體油井應探索合理的降粘措施以達到更好的經濟開采。本文調研了常用的幾種降粘工藝的應用現狀。

1井筒化學降粘

降粘機理如下：由于原油中含有天然乳化劑（膠質、瀝青質等），當原油含水后，易形成W /O型乳狀液[2]，使原油粘度急驟增加。原油乳狀液的粘度可用Richarson公式表示：

式中：μ為乳狀液粘度;μ0外相粘度; ψ內相所占體積分數; k為常數，取決于ψ，當ψ≤0.74時k為7， ψ≥0.74時k為8。式中可看出，對于W /O型乳狀液，由于乳狀液的粘度與油的粘度成正比，并隨含水率的增加而呈指數增加，所以含水原油乳狀液的粘度遠遠超過不含水原油的粘度;而O /W型乳狀液，由于乳狀液的粘度與水的粘度成正比，與原油含水率的增加成反比，而水在50℃的粘度僅為0.55mPa·s，遠遠低于原油的粘度，而且含水越高，原油乳狀液粘度越小。所以如果能設法將W /O型乳狀液轉變成O /W型乳狀液，則乳狀液的粘度將大幅度降低。對于原油來說，含水小于25.98%時形成穩定的W /O型乳狀液，含水大于74.02%時形成穩定的O / W型乳狀液，在25.98%～74.02%范圍內，屬于不穩定區域，可形成W /O型，也可形成O/W型。乳化降粘就是添加一種表面活性劑或利用稠油中所含有的有機酸與堿反應，生成表面活性劑，其活性大于原油中天然乳化劑的活性，使W/O型乳狀液轉變成O /W型乳狀液，從而達到降粘的目的。

2電加熱降粘

2.1電熱桿降粘工藝

電熱桿采油工藝中除常規采油工具外，主要由電熱桿、電三通、電控柜等組成，工作時通以交流電即可。與其它井筒加熱工藝相比，該工藝具有投資少、熱效率高、對地層無損害的特點。電熱桿由空心桿及電纜芯等組成，電纜芯通常采用直徑5mm左右銅絲、外包絕緣體，固定于空心桿內，在空心桿與電纜之間充滿淀子油，目的為平衡電纜芯工作溫度，避免局部溫度過高而燒壞。目前，電熱桿加熱采用自控溫裝置，自控溫電熱桿工藝可自動控制溫度，PTC自控溫電熱桿可使每一單位的溫度自控自限，使整個伴熱段溫度一致，消除低溫區和過熱點，增加原油的流動性，減少電熱損失。電熱桿規格：φ34mm×6mm，硬度>224HB，抗拉強度較大，工作溫度可達到260℃，加熱深度最大可達2500m。

2.2電纜加熱降粘工藝

在生產高凝油和稠油的油井中，將三芯加熱電纜利用卡箍固定在油管外部，電纜接在三相電源兩線之間，通電后電纜發熱，熱量通過油管傳給井筒內的原油，達到加熱井筒稠油的目的。可控溫度為705℃，功率為40～60W /m。某井于試驗前曾4次斷毛辮子，一次懸繩器壞，生產一直不正常，停井達1個月。自2014年應用油管外敷設電纜加熱技術，生產正常，日產油18t，含水37%。扁電纜捆扎在油管外壁，電纜表面溫度達60℃，油套環空產生的溫度場通過管壁將能量傳遞給管內，使井口出油溫度由原來的20℃提高到30℃以上，原油溫度升高，增加了對蠟的溶解能力;同時油井環空溫度高于管內原油溫度，產生逆溫差，從而起到防蠟降粘作用。如油田某井原油粘度高達5340.7mPa.s，含蠟12.9%，膠質、瀝青質含量40.8%，試驗前油井結蠟嚴重，下扁電纜后，連續正常生產288天無異常。該工藝最大的優點是下入深度深，但與電熱桿等相比，加熱效率低，同時，電纜綁在油管外面，作業等過程也可能對其造成損害，該工藝的應用越來越少。

2.3空心桿整體熱電纜加熱技術

空心桿整體熱電纜加熱是國內目前應用于機采井主要的井筒加熱工藝。加熱電纜通過空心桿及泵的中心通道下入井內，通過泵下集中加熱器和桿壁構成回路，當送入工頻交流電時，依靠集膚效應原理，實現對泵下原油的直接加熱和泵上油管內原油的全程加熱，以降低原油粘度，提高原油的流動性，使原油順利進泵，并依靠抽稠泵提供的動力，把原油舉升到地面。現場應用的整體熱電纜有三芯和單芯兩種。（1）空心桿柱內下三芯熱電纜加熱工藝。該加熱系統主要由空心抽油桿、三芯整體熱電纜、配電控制柜和井口配套裝置組成。加熱電纜置于空心桿中，三組導線在端部短接形成星形負載，通過芯線發熱，電能轉化為熱能，使井筒內原油溫度升高、粘度降低，流動性增強，達到降粘、清蠟、增產的目的。專用的電源控制柜控制電纜通電電流和所需的加熱溫度。（2）空心桿柱內下單芯整體熱電纜加熱工藝。該工藝系統主要由地面特種單向變壓器、空心抽油桿、單芯整體熱電纜、地面控制系統及井口配套裝置5部分組成。其工作原理和分體式電熱桿類似，交流電在空心桿柱和電纜間形成回路，產生集膚效應，集膚效應產生的熱量和電纜產生的電阻熱加熱原油。空心桿整體熱電纜加熱技術可實現泵上或泵下（過泵）加熱，對于原油粘度較高、進泵困難的油井，可采取過泵電加熱技術，該技術是國內目前主要的電加熱工藝。井筒電加熱工藝是目前國內井筒降粘的主要工藝之一，但該工藝操作成本高，且受各種因素的影響較大，加熱功率、加熱深度、液量、含水、動液面等都能影響加熱降粘效果。

3摻稀降粘工藝

摻稀降粘采油是通過油管或油套環空向油井底部注入稀油，使稀油和地層產出的稠油充分混合，從而降低稠油的粘度和稠油液柱壓力及稠油流動中的阻力，增大井底生產壓差，使油井恢復自噴或達到機械采油條件的一項工藝技術。稠油摻入稀油后可起到降凝、降粘作用，但對于含蠟量和凝固點較低、膠質和瀝青質含量較高的高粘原油，其降凝、降粘作用較差;所摻稀油的相對密度和粘度越小，降凝、降粘效果也越好;摻入量越大，降凝、降粘作用越顯著;一般來說，稠油與稀油的混合溫度越低，降粘效果越好。混合溫度應高于混合油的凝固點3～5℃，等于或低于混合凝固點時，降粘效果反而變差;在低溫下摻入稀油后可改變稠油流型，使其從屈服假塑性體轉變為牛頓流體。設計的技術參數主要有：摻稀比、摻稀溫度、摻稀方式、井下工具、摻入深度、摻稀地面工藝及產量配置等。摻稀油方式有空心抽油桿注入、單管柱注入、油管注入和套管注入4種。

參考文獻

[1]崔永亮.稠油降粘方法比較概述[J].科技創新與應用.2016（05）