智能雙頻電加熱采油技術在淺層稠油井的現場試驗

甘惠娟 楊春華 鄭立軍 鐘世銘 邱楊

摘 要：二連探區稠油儲層原油性質差，同時受到儲層埋藏淺、地層溫度低的影響，在試油過程中采用常規舉升技術難以有效開采和測試排液，是影響二連稠油井試油效果的主要原因。通過對井內原油及儲層加熱、提升溫度是解決稠油開采的有效方法。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，對井筒和地層同時進行加熱，可根據稠油性質調控加熱溫度，提高地層溫度，進而提高稠油在地層中的流動能力，實現采油井增油的目的。通過淺層稠油井L34X井現場試驗表明，該工藝對地層實現了有效加溫，取得該井真是的產能，工藝應用效果良好。

關鍵詞：雙頻電加熱;稠油;試油;二連探區

1 研究背景

二連探區資源豐富，油氣顯示好，具有良好的油源條件，發育較好的砂礫巖儲集體，砂體厚度較大。儲油巖性多為小湖盆、窄相帶、混雜堆積的砂（礫）巖體，且巖石中富含火山巖碎屑，具有儲層低孔低滲（平均孔隙度14%左右，測井解釋評價滲透率14×10-3μm2）、孔隙結構復雜、非均質性強等特征。其中中淺層稠油儲層埋藏深度在700-1200m左右，地層溫度在31-48℃，具有埋藏淺，地層溫度低的特點，加之儲層內的原油性質差，具有稠油特征。常規試油結果以低產油層、干層主，試油效果不理想。

2 原油性質情況

原油的性質是影響原油在儲層中流動的重要影響因素，而原油流動能力的高低直接影響試油的效果。因此，對原油性質的準確認識，是制定試油措施的根本依據。

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

與二連探區常規原油性質對比表明（見表2），稠油50℃粘度高達2495mPa·s，膠瀝含量達到54.8%，初餾點高達197.3℃，300℃餾分僅為12.9%。稠油性質在密度、粘度、膠瀝含量、蠟含量初餾點及300℃餾分指標平均值上，較常規原油性質，均表現出較差的特征。

提高稠油在地層中流動能力是提高稠油產出的最有效的方法，而原油粘度直接影響原油的流動性，原油粘度對溫度敏感性強，隨著溫度的升高，原油粘度下降明顯，因此，采用對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。加熱系統具備給井筒加熱和給地層加熱兩項功能。

通過下入井內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，產生熱能，通過熱傳導，對井筒進行加熱。

利用低頻效應對地層加熱。低頻效應是在低頻電場的作用下，液體中帶電粒子在低頻電場中劇烈運動、摩擦碰撞，使液體本身發熱，使得液體溫度上升。低頻效應并不是在任何條件下都能夠發生的，它需要在一定的電壓和某一特定的頻率范圍內才能發生，因此要求能夠發生低頻效應的液體必須具備兩個條件：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，能夠在低頻范圍內振動。原油中瀝青質和膠質分子含有帶電微粒。同時，瀝青質和膠質的分子量十分巨大，它們的振動頻率很低，滿足低頻效應的發生。二連探區的稠油中瀝青質和膠質含量較高，更加有力于低頻效應的產生。

4 智能雙頻電加熱系統

智能雙頻電加熱系統由電加熱部分和電動采油泵部分組成（見圖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空內，其中底部油層加熱器位（見圖2）于電泵下方。電動采油泵部分包括電泵控制柜、采油管柱、電泵電纜和電泵，電泵控制柜通過電泵電纜與電泵連接，電泵通過采油管柱送入井筒內油層部位。

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

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

5 現場試驗

L34X井是二連探區的一口淺層稠油井，試油井段707.20-721.00m，厚度6.20m，電測解釋油層、差油層。常規試油采用MFE測射聯作+二開抽汲排液，排液期間無液產出。通過測試反映地層能量較充足，近井儲層物性較好，遠處橫向上持續變差，儲層有效滲透率44.4×10-3μm2。復試采用螺桿泵排液間歇排液，也無液產出。兩次試油結果均為干層。地層溫度從L34X井原油物性分析可以看出（見表4），原油密度0.8876g/cm3，50℃粘度216.9mPa·s，凝固點28℃，膠質+瀝青含量24.8%，蠟質含量29.1%，初餾點118℃，300℃餾分18%，屬于中密度，中低粘度，較低餾分原油，原油油質偏差。從原油表觀特征可以看出，原油近乎凝固狀態，表現為稠油特征（見圖3）。

由上式計算，L34X井地層溫度為33℃，地層原油粘度為265.7mPa·s，當地層溫度加熱到150℃的時候，原油粘度為123.5mPa·s。原油粘度降低到原來的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能力。

本井采用智能雙頻電加熱采油工藝對地層及井筒加熱，采用抽汲方式進行排液（見圖5）。加熱棒下深731.09m，加熱區域覆蓋整個試油井段。從井下排液監測電子壓力計實測的溫度、壓力曲線可以看出（見圖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能為產油0.1m3/d。通過雙頻加熱系統+抽汲排液工藝的現場試驗，證實了該試油為低產油層，工藝獲得成功。

采用雙頻加熱系統后取得原油樣品與前期試油原油性質進行對比（見表5），原油性質有明顯的差別，原油粘度為89mPa·s，粘度顯著降低，使得原油的流動能力增強。同時，300℃餾分減少，膠瀝含量增加，說明原油的輕質部分減少，可以認為在加熱過程中，發生了輕質部分優先流動的現象。

6 結論與認識

智能雙頻電加熱采油技術應用低頻效應對地層加熱，可以有效的提高地層溫度，使得稠油粘度降低，進而提高稠油的流動能力，為超稠油、特稠油的開采提供先進的技術。

通過淺層稠油井L34X井現場試驗，儲層實現了有效的加溫，通過工藝應用后原油性質分析，粘度降低明顯，提升了原油在地層及井筒內的流動，取得該井真是的產能。

參考文獻：

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

作者簡介：

甘惠娟（1977- ），女，工程師，2007年畢業于長江大學石油工程專業，從事油氣田開發工作。