桥东油田电泵井井筒电加热清蜡技术的应用

张峰(胜利油田石油开发中心有限公司)

目前油田常用的井筒清蜡技术有：机械清蜡、热力清蜡、化学清蜡和微生物清蜡，这几种清蜡技术相对于电加热清蜡在海上工作环境中存在着成本高不易操作的问题。电加热清蜡操控简单，不需停井，但当前常用的井筒电加热装置对于海上采油平台不能满足安全环保生产要求，为此胜利油田石油开发中心有限公司对井筒电加热技术进行改造，成功的在海上电泵井中引入电加热装置，有效解决了由于井筒蜡堵造成的电泵井无法正常生产的问题，收到了良好的效果并获得了可观的经济效益。

1、应用背景

桥东油田位于莱州湾西部的极浅海海域，海底地势平坦，水深0～13m，根据海调报告，莱州湾海域年平均气温在11～12℃。桥东油田区域构造上属于青东凹陷。青东12断块属桥东油田内部一个构造复杂的断块，地温梯度为3.67℃/100m,青东12区块所产原油密度0.8347g/cm3，50℃原油粘度5.12mPa.s，凝固点32℃，含蜡16.39%，原油属轻质高含蜡原油，目前青东12区块开井一口为青东12井。

青东12井在投产后由于井筒近井口段温度受环境温度影响低于原油凝点，所以，青东12井在连续生产一段时间后，井口附近原油流动性变差并开始出现结蜡的现象，井筒出蜡导致井口堵塞情况加重，井口产量与开井初期比呈递减趋势，直至井口不出液。

2、电泵井电加热清蜡装置组成和技术参数

2.1 电加热清蜡装置组成

青东12井井筒电加热装置是由电缆引入装置、加热电缆和电源控制系统三部分组成。将钢管护套加热电缆通过特制井口三通装置直接引入井筒中，通过在井筒中下入电缆托装置固定加热电缆，使加热电缆与电路连接器(回路接头)形成回路。在油管内壁产生集肤效应，实现了对油管内部原油自下而上的全过程加热（图2）。这样引入加热电缆确保了井口生产阀门的正常使用，实现了井控安全。

2.2 电加热清蜡装置技术参数的确定

电泵井电加热装置设计主要根据油井深度及原油物性特征来设计。井筒所需加热功率P总受以下几方面因素影响：

Q——井筒液体流量

λ——导热系数

△t——达到原油正常流动所需的提高温度简称温升

表1 室内模拟实验数据

表2 青东12井电加热使用效果统计表

A——散热系数 油井管柱环空部分流动的和不流动气体或液体耗散的热量与管柱内正常生产稳定后每米应生成的热量比值

L——加热深度m

它的具体关系是：

P总=Qλ△tAL

式中导热系数λ和散热系数A是通过室内试验得出，钢铠电缆的伏安特性决定井筒出液的流量Q，原油要正常流动所需提高的温度既温升△t以及加热深度L视井况而定。

由青东12井生产资料可知，井口出液温度小于32℃，低于原油蜡质的凝点，要想保证该油井的正常生产所需温升必须提高15℃以上。通过室内模拟实验可知含水0.2%纯油井筒温升15℃为基点所需加热功率为64KW（表1）。

海上油田开发油井井筒管柱必须配备井下安全阀和过电缆封隔器，为满足井筒中安全装置的要求，加热电缆下深确定为580m。电加热装置系统额定加热功率100KW，系统3相输入电压380V中频电源300-500Hz，中频变压器容量120KA中频变压器输出电流60A-70A.。钢铠加热电缆额定电压2000V工作运行电压700V。

在通过室内模拟实验计算确定了青东12井井筒所需的加热电缆发热功率后，选取适合的电源组合，以满足加热电缆的需要。青东12井电加热控制系统在输入380V50Hz的三相电流经整流滤波后变成530V直流电压。又经逆变电路在主控板的控制下变成300—2000Hz的单相中频电压，最后经过中频变压器输送到φ16mm加热电缆输入端，直到加热深度点，经回路接头与电缆的护管内壁形成回路，通电后两个载流体基本形成方向相反，大小相等的电流。电缆的外护管内壁产生集肤效应，实现加热清蜡的目的。

钢管护套加热电缆是装置中重要组成部分，电缆外皮由钢管护套经电阻焊焊接制成，管内采用铜棒作为通电导体，管与铜杆之间采用耐高温绝缘材料，有效的解决了常规电缆表皮易破损这一缺陷，提高了电缆的耐高温和抗老化性能，延长了电缆的使用寿命（图3）。

3、现场应用效果

电泵井电加热清蜡技术在青东12井应用后取得了良好效果，对现场应用情况进行介绍。

青东12井井深2981.23m，所采油层为沙河街组沙四段储层，油层深度为2199.5-2204.3m,油层温度76℃。该井于2009年1月试采，平均每月生产10天就因井筒蜡堵不出液，需要动用船只进行热洗井才能恢复生产。

201 2 年2月25日青东12井在安装电加热装置后开井生产，开井后井口出液温度始终保持在原油凝点以上，生产正常平稳（表2）。实际生产过程中电加热技术参数如下:加热电缆下深580m,电加热装置系统额定加热功率100KW，系统3相输入电压380V，中频电源300-500Hz，中频变压器容量120KA中频变压器输出电流60A-70A.。加热电缆工作运行电压700V。

4、经济效益

青东12井在应用电加热装置所取得的经济效益从两方面来衡量：

用2012年青东12井应用电加热装置的生产状况与2009年试采生产相比，平均每月多产原油为851.2吨。如果不采用电加热装置，要维持青东12井生产，就必须定期动用船只对青东12井井筒进行热洗。热洗井每船次花费25万元，按照青东12井每月洗井3次/月的频率，全年生产8个月计算，应用电加热清蜡装置全年可节约600万的洗井费用。青东12井在应用电加热清蜡技术后获得了显著经济效益。

5、结论

(1)改进后的电泵井井筒电加热清蜡技术有效解决了青东12井所产原油在井筒中蜡堵的情况，增加了单井原油产量,为桥东油田青东12区块高含蜡原油的开发开辟了新的途径。也为海上采用电泵井开发高含蜡原油提供了有益借鉴。

(2)该项技术涉及的装置都经过安全验证，完全满足海上安全环保生产要求，同时，该项技术所需设备组成简单，操控方便。

(3)该技术也可以与潜油螺杆泵举升工艺配套使用,解决井筒蜡堵的问题。