滨南油区矿物绝缘加热降粘工艺技术研究与应用

高强

摘 要：通过对滨南油区稠油井井况和原油物性研究，针对常规电缆加热工艺存在的热转换率低及电缆易老化的问题，通过应用矿物绝缘内置加热器降粘技术，形成一项高效的电加热降粘工艺，为滨南油区稠油降粘开采开辟新的技术路径。

关键词：稠油油藏；矿物绝缘；电加热；降粘

1 引言

滨南油区稠油井开采以热力开采为主，以蒸汽热采和电热降粘开采为主技术手段。蒸汽热采作为传统和成熟的热采工艺运用较为广泛。但由于地层非均质、蒸汽超覆、油水流动比差异大，造成蒸汽在高渗透地带无效串流，严重影响了蒸汽吞吐和蒸汽驱的开发效果。

电热开采作为代替传统热采工艺的新技术手段正被逐步推广和使用。胜利油田所采用电热开采主要为电热杆加热，通过电热杆在井筒里将电能转化为热能，通过重新建立井筒热力场，使井筒举升过程中的稠油被加热、升温、降粘，达到顺利举升的目的，是开采稠油、高凝油、高含蜡油藏行之有效的方法。该方法见效快，易于操作，不伤害地层。

空心杆电加热能有效地保障井筒内流体的温度，进而降低稠油举升过程中的粘度，使原油顺利举升到井口。但由于受电热杆构成材料和发热原理的限制，其内部导线采用硅橡胶或氟塑料作为绝缘，长期运行温度一般不超过150℃，为确保其正常运行，使用温度通常在80～100℃之间。随着运行时间的推移，其硅橡胶或氟塑料绝缘层会逐渐老化直至失效。因此，电功率和发热温度受到较大限制，无法实现更高的运行温度来进一步降低稀油掺入量，而稀油的使用需配套掺稀管网或车辆运输，投入较大，且稀油资源有限，对稠油开采成本的进一步降低形成了瓶颈。

因此，开展稠油井矿物绝缘电缆空心杆电加热技术的研究，研发机械强度高、耐高温、耐腐蚀特性的专用电缆，对于实现稠油井的有效举升，提高稠油油藏油井的开发效果，具有重要意义。

2 矿物绝缘加热电缆加热原理

加热电缆通过作业设备下入油管或空心抽油杆内，首端高频电源进入，导体电阻受电发热，所产生的热量在井筒内与油液均匀、充分换热，一方面补偿稠油举升过程中向岩层散热的热量损耗，另一方面加热原油使其达到合适的出油温度，从而降低稠油粘度，减少掺稀比，提升产油量，降低生产成本。三芯一体化矿物绝缘加热器，在单芯电缆的基础上，将三根发热线芯集成在同一个不锈钢护套内，在电缆内部实现尾端星型连接，单根超长900m无外观接点、整体等径方便常用下井设备施工作业。

3 三芯一体矿物绝缘内置加热器的入井施工工艺

3.1入井安装方案设计

在外观上，一体化电缆类似于连续油管，且具有很高的机械强度，因此其下井可借助连续油管工艺。采用分体式连续管注入头，将一体化电缆置入空油管内，接通电电源将产生的热量直接传递给油管内介质。作业时，先将一体化电缆整盘运抵现场，做好电缆放线支架并安放好电缆盘。用吊车将注入头吊起悬空与采油树正上方后，将电缆引出注入头，然后采用开机将新型加热电缆下井。下井到位后参照连续油管的井口密封及悬挂方式，进行密封悬挂，同时配套通用防噴器和弹簧球应急防喷器。新型矿物绝缘加热电缆通过专用接线盒与电力电缆对接。

3.2井下工艺配套设计

新型矿物绝缘内置加热器为整体预制，发热段和冷段为一体等径，使用连续管注入头进行下井作业。

为防止一体化电缆下井作业过程中在井筒油管接箍或空心抽油杆接箍部位卡阻，其尾端头部制作成一段外径与一体化电缆一致的锥形实心结构，在下井作业过程中起到很好的导向作用，同时提高了尾端的抗磨、抗压、抗撞击强度，可以承受井下高温高压的特殊环境，无需配套其它井下组件。

3.3地面工艺配套

井口组件包括电缆专用接线盒和电缆安全密封组件。根据三芯一体化头部封杯的结构特点设计研究了一种专用于三芯一体化电缆与电力电缆对接的接线盒。接线盒用于一体化电缆冷段引出线芯与电力电缆线芯对接，并起密封、绝缘的作用。其结构根据新型矿物绝缘内置加热器的特点专门设计，具有安装方便，结构简单可靠，环境适应性强等优点。外部电源采用0.6/1kV硅橡胶绝缘及护套电力电缆穿管埋地敷设经接线盒接入，接线盒入口设置防爆密封填料函。

4 现场试验与效果

在单家寺油田单56扩区块共现场实施2井次，该区块50℃时地面脱气原油密度一般0.982～0.996g/cm3，地面脱气原油粘度一般变化范围在5.0～10×104mPa·s之间，属于特稠油油藏。通过该工艺的实施，有效的延长了特稠油井生产周期，日油、累油均得到了增加，取得了较好的效果，主要表现在：

（1）增液增油明显：油井生产周期延长35天，单井增油165t；

（2）节能降耗显著：油井能耗降低明显，电热效率提高16.5%，单井日节电199KWh。

5 结论及认识

（1）通过对单芯矿物绝缘加热电缆的结构设计、材料选型及生产工艺方面进行优化改进，完成了新型三芯一体矿物绝缘电缆开发研制。

（2）新型矿物绝缘内置加热器系统经现场试验均达到项目指标要求。电加热热转换率提高了16.5%，高于15%的目标值。

（3）通过本先导试验，验证了新型矿物绝缘内置加热器生产、入井和配套工艺的可行性，以及新型矿绝缘内置加热器降粘工艺的井筒适应性，形成了一项经济高效的电加热降粘技术。

参考文献：

[1] 程仲富. 塔河油田超深超稠油矿物绝缘电缆加热技术研究[J] . 长江大学学报，2017， 21（14）：32-35

[2] 李震、张昊、朱海峰等. 矿物绝缘电伴热在海洋石油工程中的应用设计[J].海洋工程装备与技术，2017， 3（4）：145-149