油管电加热间歇加热制度优化_李大龙.pdf

2023 年 第 4 期 化学工程与装备 2023 年 4 月 Chemical Engineering&Equipment 91 油管电加热间歇加热制度优化 油管电加热间歇加热制度优化 李大龙（大庆油田第五采油厂工艺研究所，黑龙江 大庆 163513）摘 要：摘 要：随着油田开发的深入，对清防蜡制度的认识有了进一步的提高，针对某开发区扶杨油层原油含蜡量、粘度以及凝固点较高，应用油管电加热技术虽然可以能够有效解决水敏性高的扶杨油层井因热洗污染地层以及降黏、消除井筒结蜡的目的，但能耗较高。为此，有必要优化电加热井间歇加热制度，从清蜡和防蜡两方面探究，依据扶杨井热洗周期、生产参数以及不同周期性加热制度进行优化，给出电加热最佳启停制度，实现稠油井节能生产。该优化方法为扶杨油层油管电加热清防蜡制度提供了良好的可借鉴经验，也为稠油井高效节能开发提供了新思路。关键词：关键词：电加热；清防蜡；加热制度；节能 引 言 引 言 某井区扶余油层井与水驱萨葡油层井对比具有原油粘度大、产液量低、泵径小、泵挂深等特点，平均热洗周期短，维护工作量大，常规清防蜡方式难以保证维持油井正常生产时率，因此，有必要应用油管电加热清防蜡措施试验研究。通过调研，某区块扶余油层电加热清防蜡措施共应用 20 口井，电加热清防蜡工艺技术在扶杨油层应用效果较好，能够避免蜡卡现象的发生，但是在应用过程中，由于电加热井缺乏有效的加热制度，导致耗电量较大，为此，从清蜡和防蜡两方面考虑，开展扶余油层电加热井清防蜡优化试验研究。1 电加热井清防蜡优化试验 1 电加热井清防蜡优化试验 1.1 依据热洗周期，对电加热清蜡制度进行优化 从电加热井加热清蜡角度出发，分析扶杨油层井热洗周期现状及原因，让试验井在生产过程中先结蜡，待试验井到达热洗周期时启动电加热开始清蜡，并适当延长试验井热洗周期，对加热制度进行优化。（1）选取 5 口电加热试验井，当试验井到热洗周期时，启动电加热清蜡，测试试验井加热化蜡时间、电流、载荷等数据，当试验井生产数据恢复正常时，停止加热。该试验井的累计加热时间为该井况条件、热洗制度条件下所需化蜡的时间。（2）适当延长试验井热洗周期，将热洗周期优化为原热洗周期 1.5 倍时，此时启动电加热开始清蜡，测试试验井加热时间、电流、载荷等数据。当试验井生产数据恢复正常时，停止加热。该试验井的累计加热时间为优化后热洗制度条件下所需化蜡的时间。通过延长扶杨油层井热洗周期，记录优化前后测试数据，从优化前后对比结果看，平均单井全年加热次数由 17次降低到 10 次，在保证试验井正常生产的前提下，减少了耗电。表 1 试验井优化前后数据统计表 表 1 试验井优化前后数据统计表 优化前 优化后 井号 热洗 周期（d）年加热次数 每次化蜡时间（h）年化蜡时间 热洗 周期（d）年加热次数 每次化蜡时间（h）年化蜡时间（h）年化蜡时间差值（h）年节电(KWh)XA-1 34 11 22 242 51 7 25 175 67 2345 XA-2 42 9 20 180 63 5 22 110 70 2450 XA-3 24 16 18 288 36 10 19 190 98 3430 XA-4 12 31 21 651 18 20 23 460 191 6685 XA-5 27 14 20 280 40.5 9 22 198 82 2870 平均 28 17 20.2 343.442 10 22.2 222 121.4 4249 1.2 依据生产参数，以极限结蜡状态为清蜡时机进行优化 1.2.1 确定电加热井启停的上、下限电流 上限电流（I 上限）的确定：油井结蜡析出过程中，抽油机载荷逐渐增加，上电流逐渐上升，当结蜡即将导致抽油DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.06392 李大龙：油管电加热间歇加热制度优化 杆下行困难时，将此时油井能够保持正常运转时的状态称为极限状态，此时电加热应当启动，并将此时电流值作为电加热启动的上限电流。下限电流（I 下限）的确定：稠油充分加热后，抽油机电流主要与泵深、冲次及井况等因素有关。油井经过一段时间连续加热，电流持续降低，直至油管内原油彻底化开，此时上电流将不在变动，电加热应当停止，并将彻底清蜡后的电流值作为电加热停止的下限电流。1.2.2 开展电加热井极限状态下清蜡加热制度优化试验（1）选取电加热井 A-6 作为试验井，通过对试验井连续加热 10 小时，实施彻底清蜡，测试此时的电流值为 43A，并将该电流值确定为该井的下限电流。（2）根据试验井日常资料，在生产过程中，该井从下限电流 43A 逐渐上升，在优化前，启动电加热时的电流为45A，加热至电流恢复到下限电流 43A 时停止加热，从试验开始至电流再次上升时作为一个周期，试验结果为日均加热6.4 小时。（3）通过对试验井持续监测，依据抽油机生产状态，当结蜡即将导致抽油杆下行困难或即将卡泵之前，逐步优化上限电流至 46A。当试验井从下限电流逐渐上升到上限电流46A 时启动电加热，加热至电流恢复下限电流 43A 时停止加热，从试验开始至电流再次上升时作为一个周期，试验结果为日均加热 5.9 小时。依据试验井生产状态，以极限结蜡状态为清蜡时机，共选取 5 口试验井，从优化前后对比结果看，平均单井日均加热时间由 6.96 小时降至 6.58 小时，在保证试验井正常生产的前提下，加热时间缩短，减少了耗电。表 2 试验井优化前后数据统计表 表 2 试验井优化前后数据统计表 井号 优化前日均加热（h）优化后日均加热（h）差值（h）年节电（KWh）XA-6 6.4 5.9 0.5 6387.5 XA-7 6.5 6.1 0.4 5110 XA-8 5.9 5.4 0.5 6387.5 XA-9 7.8 7.5 0.3 3832.5 XA-10 8.2 8.0 0.2 2555 平均 6.96 6.58 0.38 4854.5 1.3 通过采取不同的周期性加热防蜡，对电加热防蜡制度进行优化 从电加热井防蜡角度出发，采取不同的周期性加热制度，让试验井在未完全结蜡的过程中启动电加热防蜡，并实时监测试验井日耗电量变化，在保证日均加热时间不变的前提下，优化加热制度，最终总结出适合试验井的加热防蜡制度 李大龙：油管电加热间歇加热制度优化 93（1）选取 10 口电加热井，并实时监测试验井日耗电量情况。10 口电加热井原加热制度均为停 3h 启 1h，通过实时监测试验井日耗电量情况，平均日耗电情况如下：通过试验井平均日耗电量曲线变化可以看出，该井在原工作制度下虽然能够保证生产，但是日耗电最低值由171.36KWh 逐渐向上漂移至 198.65KWh。通过对试验数据进行分析，在原加热制度停 3h 启 1h 下，由于试验井每次加热1h 的“化蜡”时间不够，造成每次加热“化蜡”都不彻底，随着时间延长，“蜡”逐渐增多，最终导致抽油机日耗电最低值逐渐向上漂移，因此原制度不是理想的加热防蜡制度。（2）保证试验井日均加热时间不变，优化试验井加热防蜡制度。在优化试验井加热制度的前提是保证电加热耗电量不变，也就是保证日均加热时间不变。因此，通过反复试验，对试验井采取停 3h 启 1h、停 6h 启 2h、10 停 9h 启 3h、停 12h 启 4h、停 15h 启 5h、停 18h 启 6h 的不同周期加热制度，这 6 种制度下，电加热井日均加热时间均为 6h，因此日耗电量相同。10 口试验井在停 18h 启 6h 工作制度下，平均日耗电量曲线如下：通过试验井平均日耗电量曲线变化可以看出，在停 18h启 6h 加热制度下，由于延长了试验井“化蜡”时间，试验井“结蜡”程度低、“化蜡”彻底，抽油机日耗电最低值保持在 171.4KWh 至 177.1KWh 之间，基本平稳，没有逐渐向上漂移，与原停 3h 启 1h 的加热制度对比，平均日耗电量最低值减少 14.3KWh，年可节约耗电 5219.5KWh，因此，该制度才是合理的加热防蜡制度。表 3 试验井优化前后数据统计表 表 3 试验井优化前后数据统计表 序号 停 3h 启 1h 制度下平均耗电量最低值（KWh）停 18 启 6h 制度下平均耗电量最低值（KWh）差值（KWh）年节电（KWh）1 178.6 177.1 1.5 547.5 2 181.4 174.2 7.2 2628 3 184.3 172.8 11.5 4197.5 4 192.3 171.4 20.9 7628.5 5 195.2 174.2 21 7665 6 196.6 172.8 23.8 8687 平均 188.1 173.8 14.3 5219.5 2 现场实施情况 2 现场实施情况 由于油管电加热加热时不用停井，不影响正常生产，没有液体进入地层，不会污染地层，也没有排液周期，对油井产量没有任何影响，因此，对我厂扶杨油层已安装电加热的20 口井，均采取了有针对性的油管电加热清防蜡制度优化试验，其中防蜡加热制度优化试验应用 10 口井，清蜡加热制度优化试验应用 10 口井。3 实施效果 3 实施效果（1）通过延长扶杨油层热洗周期，对电加热清蜡制度进行优化，现场试验 5 口井，优化前后，试验井全年加热次数平均可减少 7 次，平均单井全年加热总时长由 343.4 小时降至 222 小时，年减少加热时长 121.4 小时，平均单井年可节约耗电 4249KWh。（2）通过以极限结蜡状态为清蜡时机，对电加热清蜡制度进行优化，现场试验 5 口井，优化前后，试验井平均单井日均加热时间降低 0.38 小时，平均单井年可节约耗电4854.5KWh。（3）通过采取不同的周期性加热防蜡，现场试验 10口井，根据试验井平均日耗电情况，总结出在停 18h 启 6h工作制度下抽油机日耗电最低值基本平稳，与停 3h 启 1h工作制度进行对比，在保证电加热日加热时间相同的条件下，日耗电平均减少 14.3KWh，年可节约耗电 5219.5KWh。通过对比清、防蜡加热制度优化前后效果，防蜡制度的节能效果要好于两种清蜡制度，而防蜡 （下转第 103 页）（下转第 103 页）王海彦：提高抽油机井系统效率的对策 103 强度及油井能耗，同时效降低了有功功率，提高系统效率。2.7 调适皮带最佳松紧度 我们选出 6 口不同生产状况，油田普遍采用的 V5380型和 V6350 型两种皮带型号的抽油机井，进行了精细调整皮带松紧度现场试验，摸索出不同规格型号皮带的调整松紧度量化方法。经现场试验我们发现抽油机井皮带在最松和最紧时耗电最高，系统效率最低。V5380 型皮带井最佳能耗力矩为18-19N/m，V6350 型皮带井最佳能耗力矩为 17-18N/m，皮带松紧度能耗差 2%-3%之间。2.8 调适盘根盒最佳松紧度 我们在安装电度表的井上作盘根松紧度试验。根据试验结果我们制定出抽油机井盘根松紧度实施界限：光杆不烫手，松盘根到有轻微刺刺声往回带 1 圈半左右为松紧度最佳界限。3 总结及下一步打算 3 总结及下一步打算 经过理论结合实践，我们摸索到了有效提高抽油机井系统效率的途径。提高抽油机井系统效率能够在降低能耗的同时提高其采油效率，在不影响产量的情况下节约采油成本，对目前油田提倡的节能生产有着重要意义，为经济采油的生产模式提供技术支撑。提高抽油机井系统效率，也为抽油机井的科学管理提供了经验。节能采油任重道远，我们在未来的工作中会继续钻研提高其他机采井的系统效率，力求在我们能力范围内最大限度做好机械采油的节能工作。（上接第 88 页）_（上接第 88 页）_ 对应的解决方式。同时，还应当充分结合油田开采的规定内容来进行开采工作，结合实际情况来选择对应的清蜡防蜡措施，比如机械清蜡法、微生物清蜡法或是磁防蜡技术等，在根本上促进油田开采效率与开采质量的稳步提升，保证油田可以取得预期中的经济效益。参考文献 参考文献 1 郑南.探析油田开发后期油井结蜡原因与清防蜡方法J.中国化工贸易,2019,11(33):225.2 张力军,刘潇,刘建.油田开发后期油井清防蜡方法分析J.中国化工贸易,2017,9(18):80.3 罗毅.油田开发后期油井清蜡防蜡方法探究J.石化技术,2017,24(12):25.4 申明华.基于油田开发后期油井清蜡防蜡方法的研究J.中国石油石化,2016(z2):134.5 刘万明,张喜福,张栋财.基于油田开发后期油井清蜡防蜡方法的探究J.中国化工贸易,2019,11(17):77.（上接第 93 页）_（上接第 93 页）_ 制度最佳的加热制度为停 18h 启 6h。综上所述，通过开展扶杨油层电加热井清防蜡加热制度优化试验，总结出试验井采取停 18h 启 6h 的加热防蜡制度效果最佳，可以为后续扶杨油层井的电加热清防蜡制度提供借鉴。4 结 论 4 结 论（1）针对扶杨油层原油含蜡量、粘度以及凝固点较高的生产实际，常规防蜡工艺无法保证正常生产的条件下，应用油管外电缆加热工艺，可以有效地保证生产；（2）在扶杨油层清防蜡方面，电缆油管外加热效果最好，但能耗费用较高。通过试验研究，在保证电加热日加热时间不变的前提下，延长化蜡时间可以使“结蜡”程度低、“化蜡”彻底，抽油机日耗电最低值基本平稳，在实现免热洗的同时减少耗电；（3）通过开展扶杨油层电加热井加热制度优化试验，对比清、防蜡加热制度优化前后效果，总结出试验井采取停18h 启 6h 的加热防蜡制度效果最佳，可以为后续扶杨油层井的电加热清防蜡制度提供借鉴；参考文献 参考文献 1 王晓冬,张义堂,刘慈群.垂直裂缝井产能及导流能力优化研究J.石油勘探与开发,2004,31(6):78-81.2 刘慈群.垂直裂缝地层中流体的渗流J.石油勘探与开发,1987,14(3):69-73.3 李军诗,侯建锋,胡永乐,等.压裂水平井不稳定渗流分析J.石油勘探与开发,2008,35(1):92-96.