智能雙頻電加熱采油技術(shù)在淺層稠油井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

甘惠娟 楊春華 鄭立軍 鐘世銘 邱楊

摘 要：二連探區(qū)稠油儲(chǔ)層原油性質(zhì)差，同時(shí)受到儲(chǔ)層埋藏淺、地層溫度低的影響，在試油過(guò)程中采用常規(guī)舉升技術(shù)難以有效開(kāi)采和測(cè)試排液，是影響二連稠油井試油效果的主要原因。通過(guò)對(duì)井內(nèi)原油及儲(chǔ)層加熱、提升溫度是解決稠油開(kāi)采的有效方法。目前主要采用的方法是工頻電源加熱，該方法存在加熱效率低、加熱效果差等不足。而智能雙頻電加熱采油技術(shù)，對(duì)井筒和地層同時(shí)進(jìn)行加熱，可根據(jù)稠油性質(zhì)調(diào)控加熱溫度，提高地層溫度，進(jìn)而提高稠油在地層中的流動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)采油井增油的目的。通過(guò)淺層稠油井L34X井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該工藝對(duì)地層實(shí)現(xiàn)了有效加溫，取得該井真是的產(chǎn)能，工藝應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞：雙頻電加熱;稠油;試油;二連探區(qū)

1 研究背景

二連探區(qū)資源豐富，油氣顯示好，具有良好的油源條件，發(fā)育較好的砂礫巖儲(chǔ)集體，砂體厚度較大。儲(chǔ)油巖性多為小湖盆、窄相帶、混雜堆積的砂（礫）巖體，且?guī)r石中富含火山巖碎屑，具有儲(chǔ)層低孔低滲（平均孔隙度14%左右，測(cè)井解釋評(píng)價(jià)滲透率14×10-3μm2）、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)等特征。其中中淺層稠油儲(chǔ)層埋藏深度在700-1200m左右，地層溫度在31-48℃，具有埋藏淺，地層溫度低的特點(diǎn)，加之儲(chǔ)層內(nèi)的原油性質(zhì)差，具有稠油特征。常規(guī)試油結(jié)果以低產(chǎn)油層、干層主，試油效果不理想。

2 原油性質(zhì)情況

原油的性質(zhì)是影響原油在儲(chǔ)層中流動(dòng)的重要影響因素，而原油流動(dòng)能力的高低直接影響試油的效果。因此，對(duì)原油性質(zhì)的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，是制定試油措施的根本依據(jù)。

從原油性質(zhì)分析表明（見(jiàn)表1），原油密度0.9243～ 0.9672g/cm3，50℃粘度534～6759mPa·s，凝固點(diǎn)24～32℃，膠質(zhì)+瀝青含量49.1～57.6%，蠟質(zhì)含量5.9～11.7%，初餾點(diǎn)150～242℃，300℃餾分9～17.6%，各項(xiàng)指標(biāo)顯示，原油具有中高密度、高粘度、高膠瀝、高初餾點(diǎn)、低餾分特征，原油性質(zhì)差，屬于典型的稠油范疇。

與二連探區(qū)常規(guī)原油性質(zhì)對(duì)比表明（見(jiàn)表2），稠油50℃粘度高達(dá)2495mPa·s，膠瀝含量達(dá)到54.8%，初餾點(diǎn)高達(dá)197.3℃，300℃餾分僅為12.9%。稠油性質(zhì)在密度、粘度、膠瀝含量、蠟含量初餾點(diǎn)及300℃餾分指標(biāo)平均值上，較常規(guī)原油性質(zhì)，均表現(xiàn)出較差的特征。

提高稠油在地層中流動(dòng)能力是提高稠油產(chǎn)出的最有效的方法，而原油粘度直接影響原油的流動(dòng)性，原油粘度對(duì)溫度敏感性強(qiáng)，隨著溫度的升高，原油粘度下降明顯，因此，采用對(duì)地層加熱升溫的方式，降低原油粘度，提高原油的采出程度。

3 智能雙頻電加熱技術(shù)原理

雙頻加熱裝置，底部連接電磁加熱器的鋼凱電纜和連接井口引出裝置。加熱系統(tǒng)具備給井筒加熱和給地層加熱兩項(xiàng)功能。

通過(guò)下入井內(nèi)的鋼凱電纜自身形成回路，采用頻率在10～6000Hz、電壓在100～250V的變頻電源，在不同頻率的交替推送電流下，產(chǎn)生熱能，通過(guò)熱傳導(dǎo)，對(duì)井筒進(jìn)行加熱。

利用低頻效應(yīng)對(duì)地層加熱。低頻效應(yīng)是在低頻電場(chǎng)的作用下，液體中帶電粒子在低頻電場(chǎng)中劇烈運(yùn)動(dòng)、摩擦碰撞，使液體本身發(fā)熱，使得液體溫度上升。低頻效應(yīng)并不是在任何條件下都能夠發(fā)生的，它需要在一定的電壓和某一特定的頻率范圍內(nèi)才能發(fā)生，因此要求能夠發(fā)生低頻效應(yīng)的液體必須具備兩個(gè)條件：一是液體中必須有帶電粒子;二是帶電粒子的分子量比較大，能夠在低頻范圍內(nèi)振動(dòng)。原油中瀝青質(zhì)和膠質(zhì)分子含有帶電微粒。同時(shí)，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)的分子量十分巨大，它們的振動(dòng)頻率很低，滿足低頻效應(yīng)的發(fā)生。二連探區(qū)的稠油中瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量較高，更加有力于低頻效應(yīng)的產(chǎn)生。

4 智能雙頻電加熱系統(tǒng)

智能雙頻電加熱系統(tǒng)由電加熱部分和電動(dòng)采油泵部分組成（見(jiàn)圖1）。電加熱部分包括雙頻加熱控制柜、防爆傳輸電纜、底部加熱電纜和底部油層加熱器，雙頻加熱控制柜通過(guò)防爆傳輸電纜與底部油層加熱器連接，底部加熱電纜和底部油層加熱器連接為一體并一起下入油套環(huán)空內(nèi)，其中底部油層加熱器位（見(jiàn)圖2）于電泵下方。電動(dòng)采油泵部分包括電泵控制柜、采油管柱、電泵電纜和電泵，電泵控制柜通過(guò)電泵電纜與電泵連接，電泵通過(guò)采油管柱送入井筒內(nèi)油層部位。

加熱電纜為防爆鋼鎧電纜，主要作用為傳輸電源，根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整頻率進(jìn)行伴熱和加熱。油層加熱器和防爆電纜連接，為專用電鍍焊接，具有良好的導(dǎo)電性。井下加熱器配合泵加熱稠油降粘進(jìn)行采油，套管上附著傳輸電纜實(shí)現(xiàn)電加熱。

雙頻加熱的極限溫度為300℃，額定電壓為1000V。底部油層加器發(fā)熱的極限溫度500℃，額定電壓為1000V。雙頻加熱每米發(fā)熱功率300～400W，加熱最高溫度200℃～ 300℃，加熱量值高，有效的對(duì)儲(chǔ)層稠油提溫處理。與工頻加熱、中頻加熱相比，具有加熱功率高，溫度高等優(yōu)點(diǎn)（見(jiàn)表3）。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

L34X井是二連探區(qū)的一口淺層稠油井，試油井段707.20-721.00m，厚度6.20m，電測(cè)解釋油層、差油層。常規(guī)試油采用MFE測(cè)射聯(lián)作+二開(kāi)抽汲排液，排液期間無(wú)液產(chǎn)出。通過(guò)測(cè)試反映地層能量較充足，近井儲(chǔ)層物性較好，遠(yuǎn)處橫向上持續(xù)變差，儲(chǔ)層有效滲透率44.4×10-3μm2。復(fù)試采用螺桿泵排液間歇排液，也無(wú)液產(chǎn)出。兩次試油結(jié)果均為干層。地層溫度從L34X井原油物性分析可以看出（見(jiàn)表4），原油密度0.8876g/cm3，50℃粘度216.9mPa·s，凝固點(diǎn)28℃，膠質(zhì)+瀝青含量24.8%，蠟質(zhì)含量29.1%，初餾點(diǎn)118℃，300℃餾分18%，屬于中密度，中低粘度，較低餾分原油，原油油質(zhì)偏差。從原油表觀特征可以看出，原油近乎凝固狀態(tài)，表現(xiàn)為稠油特征（見(jiàn)圖3）。

由上式計(jì)算，L34X井地層溫度為33℃，地層原油粘度為265.7mPa·s，當(dāng)?shù)貙訙囟燃訜岬?50℃的時(shí)候，原油粘度為123.5mPa·s。原油粘度降低到原來(lái)的46.5%，原油粘度下降明顯，可有效的提高稠油在地層中的流動(dòng)能力。

本井采用智能雙頻電加熱采油工藝對(duì)地層及井筒加熱，采用抽汲方式進(jìn)行排液（見(jiàn)圖5）。加熱棒下深731.09m，加熱區(qū)域覆蓋整個(gè)試油井段。從井下排液監(jiān)測(cè)電子壓力計(jì)實(shí)測(cè)的溫度、壓力曲線可以看出（見(jiàn)圖5），排液期間井底最高為150.26℃，基本維持在100℃以上。抽汲排液確定本層產(chǎn)能為產(chǎn)油0.1m3/d。通過(guò)雙頻加熱系統(tǒng)+抽汲排液工藝的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證實(shí)了該試油為低產(chǎn)油層，工藝獲得成功。

采用雙頻加熱系統(tǒng)后取得原油樣品與前期試油原油性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)表5），原油性質(zhì)有明顯的差別，原油粘度為89mPa·s，粘度顯著降低，使得原油的流動(dòng)能力增強(qiáng)。同時(shí)，300℃餾分減少，膠瀝含量增加，說(shuō)明原油的輕質(zhì)部分減少，可以認(rèn)為在加熱過(guò)程中，發(fā)生了輕質(zhì)部分優(yōu)先流動(dòng)的現(xiàn)象。

6 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

智能雙頻電加熱采油技術(shù)應(yīng)用低頻效應(yīng)對(duì)地層加熱，可以有效的提高地層溫度，使得稠油粘度降低，進(jìn)而提高稠油的流動(dòng)能力，為超稠油、特稠油的開(kāi)采提供先進(jìn)的技術(shù)。

通過(guò)淺層稠油井L34X井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)了有效的加溫，通過(guò)工藝應(yīng)用后原油性質(zhì)分析，粘度降低明顯，提升了原油在地層及井筒內(nèi)的流動(dòng)，取得該井真是的產(chǎn)能。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧中原.渤海油田稠油測(cè)試井智能雙頻加熱降黏技術(shù)[J].油氣井測(cè)試，2018（12）.

作者簡(jiǎn)介：

甘惠娟（1977- ），女，工程師，2007年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè)，從事油氣田開(kāi)發(fā)工作。