井筒降粘技術(shù)在稠油油藏開采中的應(yīng)用與分析

尤慶民++李延青++尚艷萍++趙艷芳

摘要：化學(xué)降粘是一種經(jīng)濟(jì)有效的井筒降粘工藝，是目前國內(nèi)外井筒降粘的發(fā)展趨勢(shì)；該工藝應(yīng)著重開展適合不同油田油藏特點(diǎn)的化學(xué)降粘劑的研制，結(jié)合油田的實(shí)際情況，對(duì)化學(xué)降粘工藝進(jìn)行完善、配套，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?？招臈U電加熱是目前井筒電加熱降粘的主要工藝，它具有工藝簡單、操作成本高的特點(diǎn)，受各種因素影響大，加熱深度受限；高礦化度的地層水對(duì)降低其使用壽命有一定的影響。摻稀降粘工藝是以犧牲稀油資源為代價(jià)； 油井含水達(dá)到一定程度，產(chǎn)出液出現(xiàn)反向乳化的情況下，降粘效果較差，本文調(diào)研了常用的幾種降粘工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：稠油開采；粘度；井筒降粘技術(shù)；電加熱降粘

稠油儲(chǔ)量巨大，具有重要的開采價(jià)值和需要，但其開采難度大，粘度高流動(dòng)性差就是一個(gè)重要方面。井筒降粘技術(shù)就是通過各種方法降低稠油在開采過程中井筒內(nèi)的流動(dòng)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(yīng)探索合理的降粘措施以達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)開采。

1 井筒化學(xué)降粘

1. 1 化學(xué)降粘原理

井筒化學(xué)降粘技術(shù)是通過向井筒流體加入化學(xué)藥劑，使流體粘度降低的稠油開采技術(shù)。其作用原理是：在井筒流體中加入一定量的水溶性表面活性劑溶液，使原油以微小的油珠分散在活性水中，形成水包油乳狀液或水包油型粗分散體系，同時(shí)活性劑溶液在油管壁和抽油桿表面形成一層活性水膜，起到乳化降粘和潤濕降阻的作用。其主要的降粘機(jī)理如下：由于原油中含有天然乳化劑（膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等），當(dāng)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(nèi)相所占體積分?jǐn)?shù)； k為常數(shù)，取決于ψ，當(dāng)ψ≤0. 74時(shí)k為7， ψ≥0. 74時(shí)k為8。式中可看出，對(duì)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(shù)增加，所以含水原油乳狀液的粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)法將W /O型乳狀液轉(zhuǎn)變成O /W型乳狀液，則乳狀液的粘度將大幅度降低。

1. 2 井筒化學(xué)降粘應(yīng)用情況

化學(xué)降粘操作成本低，同時(shí)對(duì)稠油井井筒采取化學(xué)降粘后，由于化學(xué)劑的作用，地面集輸工藝也可以簡化，摻入的部分化學(xué)劑還可以重復(fù)利用，因此化學(xué)降粘是國內(nèi)井筒降粘的發(fā)展趨勢(shì)?；瘜W(xué)降粘的主要影響因素是降粘劑的降粘率，降粘率與原油及地層水的性質(zhì)有關(guān)，雖然國內(nèi)目前降粘劑產(chǎn)品較多，但都有一定的適用范圍，為了提高降粘率，需要針對(duì)具體區(qū)塊的特點(diǎn)對(duì)降粘劑開展相應(yīng)的研究和篩選。

2電加熱降粘

2. 1電加熱降粘工藝原理

目前國內(nèi)外油田應(yīng)用的電加熱采油方式主要有電熱桿加熱、電纜加熱、電熱油管加熱三種方式。其工作原理是通過對(duì)井下電加熱工具供電，將電能轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能，使井下電加熱工具發(fā)熱，提高井筒原油的溫度，利用稠油粘度的溫度敏感性，降低原油的粘度，提高原油的流動(dòng)性，使油井恢復(fù)生產(chǎn)能力。一般而言，高粘原油的粘度對(duì)溫度更敏感，隨著溫度的升高，原油粘度呈明顯下降的趨勢(shì)。在通常的油藏加熱溫度范圍內(nèi)，溫度升高10℃，稠油的粘度下降50%。另外，高粘原油的凝固過程是隨溫度降低，粘度增大，最后失去流動(dòng)性的漸變過程，而一般原油在反常點(diǎn)以下呈突變過程，這表明高粘原油的加熱降粘效果比一般原油更顯著。在電加熱降粘技術(shù)采油設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵是確定加熱深度和加熱功率及電加熱降粘技術(shù)對(duì)油井的適應(yīng)性。電加熱選井時(shí)，應(yīng)選擇含水較低的井，發(fā)揮電加熱優(yōu)勢(shì)，提高加熱井的經(jīng)濟(jì)效益。

2. 2電熱桿降粘工藝

電熱桿采油工藝中除常規(guī)采油工具外，主要由電熱桿、電三通、電控柜等組成，工作時(shí)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(duì)地層無損害的特點(diǎn)。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(nèi)，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(dòng)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(gè)伴熱段溫度一致，消除低溫區(qū)和過熱點(diǎn)，增加原油的流動(dòng)性，減少電熱損失。電熱桿規(guī)格：φ34mm×6mm，硬度>224HB，抗拉強(qiáng)度較大，工作溫度可達(dá)到260℃，加熱深度最大可達(dá)2500m。

2. 3電纜加熱降粘工藝

在生產(chǎn)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(fā)熱，熱量通過油管傳給井筒內(nèi)的原油，達(dá)到加熱井筒稠油的目的?？煽販囟葹?05℃，功率為40～60W /m。油田某井于2015年2月28日投產(chǎn)，試驗(yàn)前曾4次斷毛辮子，一次懸繩器壞，生產(chǎn)一直不正常，停井達(dá)1個(gè)月。自2013年9月份應(yīng)用油管外敷設(shè)電纜加熱技術(shù)，生產(chǎn)正常，日產(chǎn)油18t，含水37%。扁電纜捆扎在油管外壁，電纜表面溫度達(dá)60℃，

油套環(huán)空產(chǎn)生的溫度場通過管壁將能量傳遞給管內(nèi)，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(duì)蠟的溶解能力；同時(shí)油井環(huán)空溫度高于管內(nèi)原油溫度，產(chǎn)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(dá)5340. 7mPa. s，含蠟12. 9%，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量40. 8%，試驗(yàn)前油井結(jié)蠟嚴(yán)重，下扁電纜后，連續(xù)正常生產(chǎn)288天無異常。該工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是下入深度深，但與電熱桿等相比，加熱效率低，同時(shí)，電纜綁在油管外面，作業(yè)等過程也可能對(duì)其造成損害，該工藝的應(yīng)用越來越少。

2. 4 空心桿整體熱電纜加熱技術(shù)

空心桿整體熱電纜加熱是國內(nèi)目前應(yīng)用于機(jī)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(nèi)，通過泵下集中加熱器和桿壁構(gòu)成回路，當(dāng)送入工頻交流電時(shí)，依靠集膚效應(yīng)原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵下原油的直接加熱和泵上油管內(nèi)原油的全程加熱，以降低原油粘度，提高原油的流動(dòng)性，使原油順利進(jìn)泵，并依靠抽稠泵提供的動(dòng)力，把原油舉升到地面?，F(xiàn)場應(yīng)用的整體熱電纜有三芯和單芯兩種。

3 摻稀降粘工藝

摻稀降粘采油是通過油管或油套環(huán)空向油井底部注入稀油，使稀油和地層產(chǎn)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(dòng)中的阻力，增大井底生產(chǎn)壓差，使油井恢復(fù)自噴或達(dá)到機(jī)械采油條件的一項(xiàng)工藝技術(shù)。稠油摻入稀油后可起到降凝、降粘作用，但對(duì)于含蠟量和凝固點(diǎn)較低、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)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(duì)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(yīng)高于混合油的凝固點(diǎn)3～5℃，等于或低于混合凝固點(diǎn)時(shí)，降粘效果反而變差；在低溫下?lián)饺胂∮秃罂筛淖兂碛土餍停蛊鋸那偎苄泽w轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體。設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)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(chǎn)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(xiàn)：

1.崔永亮. 稠油降粘方法比較概述[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013（05）