井筒降粘技术在稠油油藏开采中的应用与分析

尤庆民++李延青++尚艳萍++赵艳芳

摘要：化学降粘是一种经济有效的井筒降粘工艺，是目前国内外井筒降粘的发展趋势；该工艺应着重开展适合不同油田油藏特点的化学降粘剂的研制，结合油田的实际情况，对化学降粘工艺进行完善、配套，对工艺参数进行优化设计。空心杆电加热是目前井筒电加热降粘的主要工艺，它具有工艺简单、操作成本高的特点，受各种因素影响大，加热深度受限；高矿化度的地层水对降低其使用寿命有一定的影响。掺稀降粘工艺是以牺牲稀油资源为代价； 油井含水达到一定程度，产出液出现反向乳化的情况下，降粘效果较差，本文调研了常用的几种降粘工艺的应用现状。

关键词：稠油开采；粘度；井筒降粘技术；电加热降粘

稠油储量巨大，具有重要的开采价值和需要，但其开采难度大，粘度高流动性差就是一个重要方面。井筒降粘技术就是通过各种方法降低稠油在开采过程中井筒内的流动阻力问题。不同的油井不同的油藏特性需要采用不同的降粘措施，因而具體油井应探索合理的降粘措施以达到更好的经济开采。

1 井筒化学降粘

1. 1 化学降粘原理

井筒化学降粘技术是通过向井筒流体加入化学药剂，使流体粘度降低的稠油开采技术。其作用原理是：在井筒流体中加入一定量的水溶性表面活性剂溶液，使原油以微小的油珠分散在活性水中，形成水包油乳状液或水包油型粗分散体系，同时活性剂溶液在油管壁和抽油杆表面形成一层活性水膜，起到乳化降粘和润湿降阻的作用。其主要的降粘机理如下：由于原油中含有天然乳化剂（胶质、沥青质等），当原油含水后，易形成W /O型乳状液[2]，使原油粘度急骤增加。原油乳状液的粘度可用Richarson公式表示：

式中：μ为乳状液粘度；μ0外相粘度； ψ内相所占体积分数； k为常数，取决于ψ，当ψ≤0. 74时k为7， ψ≥0. 74时k为8。式中可看出，对于W /O型乳状液，由于乳状液的粘度与油的粘度成正比，并随含水率的增加而呈指数增加，所以含水原油乳状液的粘度远远超过不含水原油的粘度；而O /W型乳状液，由于乳状液的粘度与水的粘度成正比，与原油含水率的增加成反比，而水在50℃的粘度仅为0. 55mPa·s，远远低于原油的粘度，而且含水越高，原油乳状液粘度越小。所以如果能设法将W /O型乳状液转变成O /W型乳状液，则乳状液的粘度将大幅度降低。

1. 2 井筒化学降粘应用情况

化学降粘操作成本低，同时对稠油井井筒采取化学降粘后，由于化学剂的作用，地面集输工艺也可以简化，掺入的部分化学剂还可以重复利用，因此化学降粘是国内井筒降粘的发展趋势。化学降粘的主要影响因素是降粘剂的降粘率，降粘率与原油及地层水的性质有关，虽然国内目前降粘剂产品较多，但都有一定的适用范围，为了提高降粘率，需要针对具体区块的特点对降粘剂开展相应的研究和筛选。

2电加热降粘

2. 1电加热降粘工艺原理

目前国内外油田应用的电加热采油方式主要有电热杆加热、电缆加热、电热油管加热三种方式。其工作原理是通过对井下电加热工具供电，将电能转化为热力学能，使井下电加热工具发热，提高井筒原油的温度，利用稠油粘度的温度敏感性，降低原油的粘度，提高原油的流动性，使油井恢复生产能力。一般而言，高粘原油的粘度对温度更敏感，随着温度的升高，原油粘度呈明显下降的趋势。在通常的油藏加热温度范围内，温度升高10℃，稠油的粘度下降50%。另外，高粘原油的凝固过程是随温度降低，粘度增大，最后失去流动性的渐变过程，而一般原油在反常点以下呈突变过程，这表明高粘原油的加热降粘效果比一般原油更显著。在电加热降粘技术采油设计中，关键是确定加热深度和加热功率及电加热降粘技术对油井的适应性。电加热选井时，应选择含水较低的井，发挥电加热优势，提高加热井的经济效益。

2. 2电热杆降粘工艺

电热杆采油工艺中除常规采油工具外，主要由电热杆、电三通、电控柜等组成，工作时通以交流电即可。与其它井筒加热工艺相比，该工艺具有投资少、热效率高、对地层无损害的特点。电热杆由空心杆及电缆芯等组成，电缆芯通常采用直径5mm左右铜丝、外包绝缘体，固定于空心杆内，在空心杆与电缆之间充满淀子油，目的为平衡电缆芯工作温度，避免局部温度过高而烧坏。目前，电热杆加热采用自控温装置，自控温电热杆工艺可自动控制温度，PTC自控温电热杆可使每一单位的温度自控自限，使整个伴热段温度一致，消除低温区和过热点，增加原油的流动性，减少电热损失。电热杆规格：φ34mm×6mm，硬度>224HB，抗拉强度较大，工作温度可达到260℃，加热深度最大可达2500m。

2. 3电缆加热降粘工艺

在生产高凝油和稠油的油井中，将三芯加热电缆利用卡箍固定在油管外部，电缆接在三相电源两线之间，通电后电缆发热，热量通过油管传给井筒内的原油，达到加热井筒稠油的目的。可控温度为705℃，功率为40～60W /m。油田某井于2015年2月28日投产，试验前曾4次断毛辫子，一次悬绳器坏，生产一直不正常，停井达1个月。自2013年9月份应用油管外敷设电缆加热技术，生产正常，日产油18t，含水37%。扁电缆捆扎在油管外壁，电缆表面温度达60℃，

油套环空产生的温度场通过管壁将能量传递给管内，使井口出油温度由原来的20℃提高到30℃以上，原油温度升高，增加了对蜡的溶解能力；同时油井环空温度高于管内原油温度，产生逆温差，从而起到防蜡降粘作用。如油田某井原油粘度高达5340. 7mPa. s，含蜡12. 9%，胶质、沥青质含量40. 8%，试验前油井结蜡严重，下扁电缆后，连续正常生产288天无异常。该工艺最大的优点是下入深度深，但与电热杆等相比，加热效率低，同时，电缆绑在油管外面，作业等过程也可能对其造成损害，该工艺的应用越来越少。

2. 4 空心杆整体热电缆加热技术

空心杆整体热电缆加热是国内目前应用于机采井主要的井筒加热工艺。加热电缆通过空心杆及泵的中心通道下入井内，通过泵下集中加热器和杆壁构成回路，当送入工频交流电时，依靠集肤效应原理，实现对泵下原油的直接加热和泵上油管内原油的全程加热，以降低原油粘度，提高原油的流动性，使原油顺利进泵，并依靠抽稠泵提供的动力，把原油举升到地面。现场应用的整体热电缆有三芯和单芯两种。

3 掺稀降粘工艺

掺稀降粘采油是通过油管或油套环空向油井底部注入稀油，使稀油和地层产出的稠油充分混合，从而降低稠油的粘度和稠油液柱压力及稠油流动中的阻力，增大井底生产压差，使油井恢复自喷或达到机械采油条件的一项工艺技术。稠油掺入稀油后可起到降凝、降粘作用，但对于含蜡量和凝固点较低、胶质和沥青质含量较高的高粘原油，其降凝、降粘作用较差；所掺稀油的相对密度和粘度越小，降凝、降粘效果也越好；掺入量越大，降凝、降粘作用越显著；一般来说，稠油与稀油的混合温度越低，降粘效果越好。混合温度应高于混合油的凝固点3～5℃，等于或低于混合凝固点时，降粘效果反而变差；在低温下掺入稀油后可改变稠油流型，使其从屈服假塑性体转变为牛顿流体。设计的技术参数主要有：掺稀比、掺稀温度、掺稀方式、井下工具、掺入深度、掺稀地面工艺及产量配置等。掺稀油方式有空心抽油杆注入、单管柱注入、油管注入和套管注入4种。

参考文献：

1.崔永亮. 稠油降粘方法比较概述[J]. 科技创新与应用. 2013（05）