全铠加热电缆

看看



河南油田使用电加热效果论政报告































北京鼎域特种电缆有限责任公司









　高凝油在开采过程中因凝固点高、结蜡严重造成原油在井筒内的流动能力差、举升困难，引起井堵、井卡，甚至抽油杆拉断等，影响油井的正常生产。应用井下电缆加热技术，在空心杆内下入加热电缆，使空心抽油杆和加热电缆组成集肤效应加热体，利用集肤效应加热原理使原油在井筒内得到降粘、举升，提高出油温度，避免原油举升过程中结蜡凝固现象，保正油井的正常生产，取得良好效果。
我们在魏岗油田近年新投产的张店、东庄、杨坡等区块，原油物性均表现出高凝高含蜡的特点，原油物性见表1　。
表1
区块名称 生产层位 密度 粘度70℃mPa.s 含蜡
％ 胶质沥青质％ 含硫
％ 凝固点℃
张店 H2Ⅱ、ⅢH3Ⅰ、Ⅱ 0.8245--0.8613 4.04---31.84 23.7--56.42 2.88--17.7 0.06--0.26 42--51
东庄 H2ⅡⅢH3Ⅰ 0.8421--0.8957 6.42--156.1 41.27--53.86 7.56--17.59 0.08--0.17 44--57
杨坡 H2ⅡⅢH3Ⅰ 0.859--0.8686 9.47--14.83 39.91--48.7 13.6--18.19 0.16--0.23 42.5--49.9

表2
区块名称 井深－温度 凝固点℃ 对应井深M
张店 0.0413H+10.76 42--51 756--974
东庄 0.036H+12.77 44--57 867--1228
杨坡 0.0461H-0.3168 42.5--49.9 929--1089

三个区块的地温梯度如表2。原油在井下1228－800 M即达到凝固点，造成原油在井筒内流动能力差、举升困难，开采难度大，采用抽油机、螺杆泵等常规开采方式均无法正常生产，堵井、井卡频繁，甚至抽油杆拉断等，作业次数多，影响开发效果（表3为部分油井投产后的生产状况）。曾采用井下分段油管外加热，也不能正常生产。因而，必须采取措施给井筒油流增温降粘，提高出油温度，减少结蜡影响，确保原油顺利从地下举升到地面，配合适当地面加温工艺，保正油井正常生产。目前，采取井下电加热技术是一种较好的办法。
表3
井号 新投日期 生产方式 井口温度℃ 作业情况（次） 产量T/D
Z31 06/1/2002 螺杆泵 55 5 2
Z33 03/8/2002 电泵、螺杆泵 55 8 3
S79 09/20/2002 螺杆泵 55 6 1.5

一、 井下电缆电加热原理
井下电缆电加热技术是依据电流集肤效应，电流的集肤效应又叫趋肤效应，是电子在导体内总


是沿着阻力最小的路线流动，而电子在导体表层附近运行的阻力要比在内部小得多，电子在磁场的作用下逐步向周边发散移动，于是移向了导线的表层附近，形成了集肤效应。集肤效应随电流频率的增加而加强。井下加热电缆是一种特殊结构的电缆，其结构如图1。
　　

图 1　
该电缆插入空心抽油杆内，与电路连接器(回路接头)形成回路。通电后使两个载流导体基本上形成电流方向相反、其值大小相等的条件，当变电流通过时，产生交变磁场，在抽油杆中形成涡流，在空心杆内壁产生很强的集肤效应和邻近效应，在集肤效应、铁损、邻近效应和屏蔽效应的共同作用下，产生热量实现电热转换。由于加热体在油管内部，故产生的热量随时被所举升的介质（油流）带走，实现了对油管内部原油自下而上的全过程加热。发热量的大小，可由加热电功率控制、调整，对原油起到降粘、清蜡的作用。
三、　　装置构成
　　空心抽油杆电热采油装置主要由空心抽油杆、加热电缆、电控柜、特种变压器四个部分组成。如图2：

1、变压器　2、控制柜　3、输入电缆　4、输出电缆　5、接线盒
6、加热电缆　7、空心抽油杆　8、油 管　 9、套 管　10、接 头
图2　
四、　现场应用管柱设计
下井管柱由于使用了空心抽油杆和加热电缆，同时由于原油物性的特殊性，生产管柱与一般油井有一定差别，需考虑以下因素：1、抽油机悬点载荷；2、储层供液能力；3、泵挂深度；4、加热电缆下入深度。
1、悬点静载荷　由于使用了空心抽油杆和加热电缆及3〞油管的组配，相同深度下悬点载荷与常规实心杆有所增加，具体计算公式如下：
Wju=qrgL+qegL1+(Ap-Ar)LρL+(pt-pc)(Ap-Ar)-0.1LfAp
式中：Wju---上行程悬静载荷，N; ρL ---油管内流体密度，㎏/m³;
qr---每米抽油杆质量，㎏/m(组合杆可分段计算); qe---每米电缆质量，㎏/m;
g---重力加速度，9.8m/s²; L------泵深，m;
L1-----电缆下入深度，m; Lf------动液面，m;
Ap------柱塞面积，m²; Ar------底部抽油杆截面积，m²;
Pt------油管压力，MPa; Pc------套管压力，MPa;
惯性载荷与摩擦载荷在现场应用中可不考虑。上行程悬

开采原油、降粘、化蜡。