智能双频电加热采油技术在浅层稠油井的现场试验

甘惠娟 杨春华 郑立军 钟世铭 邱杨

摘 要：二连探区稠油储层原油性质差，同时受到储层埋藏浅、地层温度低的影响，在试油过程中采用常规举升技术难以有效开采和测试排液，是影响二连稠油井试油效果的主要原因。通过对井内原油及储层加热、提升温度是解决稠油开采的有效方法。目前主要采用的方法是工频电源加热，该方法存在加热效率低、加热效果差等不足。而智能双频电加热采油技术，对井筒和地层同时进行加热，可根据稠油性质调控加热温度，提高地层温度，进而提高稠油在地层中的流动能力，实现采油井增油的目的。通过浅层稠油井L34X井现场试验表明，该工艺对地层实现了有效加温，取得该井真是的产能，工艺应用效果良好。

关键词：双频电加热;稠油;试油;二连探区

1 研究背景

二连探区资源丰富，油气显示好，具有良好的油源条件，发育较好的砂砾岩储集体，砂体厚度较大。储油岩性多为小湖盆、窄相带、混杂堆积的砂（砾）岩体，且岩石中富含火山岩碎屑，具有储层低孔低渗（平均孔隙度14%左右，测井解释评价渗透率14×10-3μm2）、孔隙结构复杂、非均质性强等特征。其中中浅层稠油储层埋藏深度在700-1200m左右，地层温度在31-48℃，具有埋藏浅，地层温度低的特点，加之储层内的原油性质差，具有稠油特征。常规试油结果以低产油层、干层主，试油效果不理想。

2 原油性质情况

原油的性质是影响原油在储层中流动的重要影响因素，而原油流动能力的高低直接影响试油的效果。因此，对原油性质的准确认识，是制定试油措施的根本依据。

从原油性质分析表明（见表1），原油密度0.9243～ 0.9672g/cm3，50℃粘度534～6759mPa·s，凝固点24～32℃，胶质+沥青含量49.1～57.6%，蜡质含量5.9～11.7%，初馏点150～242℃，300℃馏分9～17.6%，各项指标显示，原油具有中高密度、高粘度、高胶沥、高初馏点、低馏分特征，原油性质差，属于典型的稠油范畴。

与二连探区常规原油性质对比表明（见表2），稠油50℃粘度高达2495mPa·s，胶沥含量达到54.8%，初馏点高达197.3℃，300℃馏分仅为12.9%。稠油性质在密度、粘度、胶沥含量、蜡含量初馏点及300℃馏分指标平均值上，较常规原油性质，均表现出较差的特征。

提高稠油在地层中流动能力是提高稠油产出的最有效的方法，而原油粘度直接影响原油的流动性，原油粘度对温度敏感性强，随着温度的升高，原油粘度下降明显，因此，采用对地层加热升温的方式，降低原油粘度，提高原油的采出程度。

3 智能双频电加热技术原理

双频加热装置，底部连接电磁加热器的钢凯电缆和连接井口引出装置。加热系统具备给井筒加热和给地层加热两项功能。

通过下入井内的钢凯电缆自身形成回路，采用频率在10～6000Hz、电压在100～250V的变频电源，在不同频率的交替推送电流下，产生热能，通过热传导，对井筒进行加热。

利用低频效应对地层加热。低频效应是在低频电场的作用下，液体中带电粒子在低频电场中剧烈运动、摩擦碰撞，使液体本身发热，使得液体温度上升。低频效应并不是在任何条件下都能够发生的，它需要在一定的电压和某一特定的频率范围内才能发生，因此要求能够发生低频效应的液体必须具备两个条件：一是液体中必须有带电粒子;二是带电粒子的分子量比较大，能够在低频范围内振动。原油中沥青质和胶质分子含有带电微粒。同时，沥青质和胶质的分子量十分巨大，它们的振动频率很低，满足低频效应的发生。二连探区的稠油中沥青质和胶质含量较高，更加有力于低频效应的产生。

4 智能双频电加热系统

智能双频电加热系统由电加热部分和电动采油泵部分组成（见图1）。电加热部分包括双频加热控制柜、防爆传输电缆、底部加热电缆和底部油层加热器，双频加热控制柜通过防爆传输电缆与底部油层加热器连接，底部加热电缆和底部油层加热器连接为一体并一起下入油套环空内，其中底部油层加热器位（见图2）于电泵下方。电动采油泵部分包括电泵控制柜、采油管柱、电泵电缆和电泵，电泵控制柜通过电泵电缆与电泵连接，电泵通过采油管柱送入井筒内油层部位。

加热电缆为防爆钢铠电缆，主要作用为传输电源，根据生产需要调整频率进行伴热和加热。油层加热器和防爆电缆连接，为专用电镀焊接，具有良好的导电性。井下加热器配合泵加热稠油降粘进行采油，套管上附着传输电缆实现电加热。

双频加热的极限温度为300℃，额定电压为1000V。底部油层加器发热的极限温度500℃，额定电压为1000V。双频加热每米发热功率300～400W，加热最高温度200℃～ 300℃，加热量值高，有效的对储层稠油提温处理。与工频加热、中频加热相比，具有加热功率高，温度高等优点（见表3）。

5 现场试验

L34X井是二连探区的一口浅层稠油井，试油井段707.20-721.00m，厚度6.20m，电测解释油层、差油层。常规试油采用MFE测射联作+二开抽汲排液，排液期间无液产出。通过测试反映地层能量较充足，近井储层物性较好，远处横向上持续变差，储层有效渗透率44.4×10-3μm2。复试采用螺杆泵排液间歇排液，也无液产出。两次试油结果均为干层。地层温度从L34X井原油物性分析可以看出（见表4），原油密度0.8876g/cm3，50℃粘度216.9mPa·s，凝固点28℃，胶质+沥青含量24.8%，蜡质含量29.1%，初馏点118℃，300℃馏分18%，属于中密度，中低粘度，较低馏分原油，原油油质偏差。从原油表观特征可以看出，原油近乎凝固状态，表现为稠油特征（见图3）。

由上式计算，L34X井地层温度为33℃，地层原油粘度为265.7mPa·s，当地层温度加热到150℃的时候，原油粘度为123.5mPa·s。原油粘度降低到原来的46.5%，原油粘度下降明显，可有效的提高稠油在地层中的流动能力。

本井采用智能双频电加热采油工艺对地层及井筒加热，采用抽汲方式进行排液（见图5）。加热棒下深731.09m，加热区域覆盖整个试油井段。从井下排液监测电子压力计实测的温度、压力曲线可以看出（见图5），排液期间井底最高为150.26℃，基本维持在100℃以上。抽汲排液确定本层产能为产油0.1m3/d。通过双频加热系统+抽汲排液工艺的现场试验，证实了该试油为低产油层，工艺获得成功。

采用双频加热系统后取得原油样品与前期试油原油性质进行对比（见表5），原油性质有明显的差别，原油粘度为89mPa·s，粘度显著降低，使得原油的流动能力增强。同时，300℃馏分减少，膠沥含量增加，说明原油的轻质部分减少，可以认为在加热过程中，发生了轻质部分优先流动的现象。

6 结论与认识

智能双频电加热采油技术应用低频效应对地层加热，可以有效的提高地层温度，使得稠油粘度降低，进而提高稠油的流动能力，为超稠油、特稠油的开采提供先进的技术。

通过浅层稠油井L34X井现场试验，储层实现了有效的加温，通过工艺应用后原油性质分析，粘度降低明显，提升了原油在地层及井筒内的流动，取得该井真是的产能。

参考文献：

[1]卢中原.渤海油田稠油测试井智能双频加热降黏技术[J].油气井测试，2018（12）.

作者简介：

甘惠娟（1977- ），女，工程师，2007年毕业于长江大学石油工程专业，从事油气田开发工作。