稠油井筒举升降黏工艺优化决策技术

孙鹏博

摘  要：随着开发的不断深入，开发难度不断加大，部分高粘度稠油被逐步动用。无法正常开采及输送。目前特稠油作为该区块新的原油生产阵地，由于原油粘度高，温度对原油粘度影响显著，其开发中的难题还无成熟经验可循。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，国外一般都称之为重油。超稠油在温度低于80摄氏度后无法流动，因其粘稠难以流动，很难被开采，无法使用常规稠油开发手段实现经济有效开发。

关键词：稠油储量;降粘措施;油藏特性;优化决策

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，因而具体油井应探索合理的降粘措施以达到更好的经济开采。本文调研了常用的几种降粘工艺的应用现状。

1井筒化学降粘

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內相所占体积分数; 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。对于原油来说，含水小于25.98%时形成稳定的W /O型乳状液，含水大于74.02%时形成稳定的O / W型乳状液，在25.98%～74.02%范围内，属于不稳定区域，可形成W /O型，也可形成O/W型。乳化降粘就是添加一种表面活性剂或利用稠油中所含有的有机酸与碱反应，生成表面活性剂，其活性大于原油中天然乳化剂的活性，使W/O型乳状液转变成O /W型乳状液，从而达到降粘的目的。

2电加热降粘

2.1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。

2.2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。某井于试验前曾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2014年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。

2.3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。（1）空心杆柱内下三芯热电缆加热工艺。该加热系统主要由空心抽油杆、三芯整体热电缆、配电控制柜和井口配套装置组成。加热电缆置于空心杆中，三组导线在端部短接形成星形负载，通过芯线发热，电能转化为热能，使井筒内原油温度升高、粘度降低，流动性增强，达到降粘、清蜡、增产的目的。专用的电源控制柜控制电缆通电电流和所需的加热温度。（2）空心杆柱内下单芯整体热电缆加热工艺。该工艺系统主要由地面特种单向变压器、空心抽油杆、单芯整体热电缆、地面控制系统及井口配套装置5部分组成。其工作原理和分体式电热杆类似，交流电在空心杆柱和电缆间形成回路，产生集肤效应，集肤效应产生的热量和电缆产生的电阻热加热原油。空心杆整体热电缆加热技术可实现泵上或泵下（过泵）加热，对于原油粘度较高、进泵困难的油井，可采取过泵电加热技术，该技术是国内目前主要的电加热工艺。井筒电加热工艺是目前国内井筒降粘的主要工艺之一，但该工艺操作成本高，且受各种因素的影响较大，加热功率、加热深度、液量、含水、动液面等都能影响加热降粘效果。

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.2016（05）