塔河油田超深超稠油矿物绝缘电缆加热技术研究

Q 总 =Q 升 +Q 散 ;Q 升 为混合液升温所需热量 , ;Q 散 为散热量 , ㊂ 式中 ,Q 总 为总发热量 , J J J 油井升温热量计算公式为 :
平均岩层温度 , 按梯度 2 . 2ħ/ 1 0 0 m㊁ 年平均气温 1 1ħ 取值 ㊂
4] 油井散热量计算公式 [ 为:
( ) 1
) ( ) Q 升 =0 . 0 1 1 5 7ˑm ˑC ˑ ( t t 2 0 y ;C 为原油比热容 , 取2 / ( ; 式中 ,m 为日产油量 , 为加热区平均油温 , ħ ; ㊃K) t . 5 k J k t t g 0 为加热区 y ) 2 π λ h( t t y 0 ( ) Q散 = T 3 ( ) l n D +2 σ -l n D / ( ; h 为加热区 长 度 ,m;D 为 油 井 套 管 直 径 ,mm; 式中 , λ 为加热区岩层综合导热系数 , W m㊃K) ㊂ σ 为岩层计算厚度 ,mm;T 为时间 , s 2 π λ k= ( l n D +2 σ) n D -l 则油井散热计算公式为 : 记: ( ) 4 ( ) 5 ( ) 6 ( ) 7
㊃s ,为超深超稠油 塔河油田稠油油藏平均埋深 5 4 0 0~7 0 0 0 m, 地面原油黏度 1 0 0 0 0~1 8 0 0 0 0 0 m P a
可靠 ㊁ 运行成本低而成为一种重要的节约掺稀油措施 ㊂ 但塔河油田在引进电加热降黏工艺时发现常规工 艺存在两方面问题制约其节约稀油效果 : 一是塔河油田超稠油黏温拐点深度随黏度增大有进一步加深的 趋势 , 普遍达到 2 0 0 0 m 以上 , 导致现有电加 热 杆 加 热 因 下 深 导 致 节 约 稀 油 效 果 不 佳 ; 二 是 塔 河 油 田 掺 稀生产 , 井口混合液量较大 , 对电加 热 杆 的 发 热 功 率 要 求 较 高 , 而 常 规 电 加 热 杆 因 绝 缘 层 耐 温 等 级 较 低 , 长时间生产易发生故障 ㊂ 因此 , 急需要 研 制 一 种 加 热 深 度 超 过 2 0 0 0 m 且发热量较高的新型加热设 备以满足塔河超深超稠油井井筒加热降黏的需要 ㊂
第1 4卷 第2 1期
程仲富 : 塔河油田超深超稠油矿物绝缘电缆加热技术研究
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2 工艺设计
2 . 1 导体及功率设计 发热导体决定矿物绝缘电缆发热功率和下深 ㊂ 优选米电阻低 ㊁ 耐温和强度高的 T 2 铜 , 从而保证满 足功率需求的同时电缆直径最小 ㊂ 发热导体设计与加热功率有关 , 加热功率设计方案如下 :
[ )2 文章编号 ]1 6 7 3 1 4 0 9( 2 0 1 7 1 0 0 3 2 0 4
] 1 ㊂ 为保证原油 油藏 ㊂ 由于埋藏深黏度高 , 原油在举升过程中 , 随着温度压力的降低 , 逐渐失去流动性 [ ] 2, 3 ㊂其中电加热降黏因工艺 在井筒中的流动性 , 该油田主要采用掺稀 ㊁ 化学降黏及电加热等降黏技术 [
图 1 单根矿物绝缘加热电缆结构示意图
[ 收稿日期 ] 2 0 1 7 0 7 2 5 [ 基金项目 ] 中国石油化工股份有限公司重大科技项目 (2 )㊂ 0 1 6 Z X 0 5 0 1 4 0 0 5 [ 作者简介 ] 程仲富 (1 9 8 0 ), 男 , 硕士 , 工程师 , 现主要从事稠油开采及油田化学助剂应用方面的研究工作 , 6 6 9 2 6 6 7 0@q . c o m㊂ q
1 结构及原理
作为绝缘层 , 其结构示意图如图 1 所示 ㊂ 新型矿物绝缘电缆以铜作为发热导体 , 优质不锈钢为护套 , 导体与护套之间填充致密无机矿物材料 矿物绝缘电缆 以 3 根 单 芯 电 缆 分 别 连 接 三 相 交 流 电 ,
并在末端星接 ㊂ 通电后 , 电缆依靠铜导体自 身 电 阻 产 生 热 量 , 热量通 过 耐 高 温 矿 物 绝 缘 层 和 不 锈 钢 护 套 传 递 给 原 油 , 从而实现加热降黏 ㊂ 与其他电加热 工 艺 相 比 , 采 用 该 设计结构主要有以下优点 :以矿物材料做绝缘层能显著提 高电缆的耐 温 能 力 , 耐 温 -3 0~6 0 0ħ , 可 有 效 降 低 设 备 故障率 ; 采用三相电生热能大幅提高电缆 发 热 功 率 , 并 提 高电能利用效率 ; 采用较高强度的优质不 锈 钢 做 护 套 , 在 保证强度需要的前提下 , 能有效提高电缆下深 ㊂
塔河油田超深超稠油矿物绝缘电缆加热技术研究
程仲富
( 中石化西北油田分公司石油工程技术研究院 , 新疆 乌鲁木齐 8 ) 3 0 0 1 1
[ 摘要 ] 塔河油田稠油具有超深超稠的特点 , 黏温拐点深度普 遍 大 于 2 0 0 0 m, 常 规 电 加 热 工 艺 由 于 下 深 及 加热效率问题导致节约稀油效果有限 ㊂ 矿 物 绝 缘 加 热 电 缆 以 连 续 高 品 质 铜 线 为 发 热 导 体 ㊁ 矿 物 氧 化 镁 材 , 耐温 -3 / 料为绝缘层 ㊁ 优质不锈钢为护套组合而成 , 抗拉强度 5 2 0 MP a 0~6 0 0ħ , 重 量 0 . 2 7 k m, 具 有 g 耐温高 ㊁ 发热量大 ㊁ 质量轻 ㊁ 强度高 的 特 点 , 能 更 好 地 适 应 产 液 量 高 ㊁ 加 热 深 度 及 发 热 量 要 求 较 高 的 稠 油井降黏需要 ㊂ 该工艺在塔河油田开展现 场 试 验 3 井 次 , 下 深 2 2 0 0~2 5 0 0 m, 加 热 功 率 2 5 0 kW, 平 均 井 [ 关键词 ] 稠油 ; 降黏 ; 掺稀 ; 矿物绝缘电缆 ; 电加热 [ 中图分类号 ]T E 3 5 7 . 4 [ 文献标志码 ]A 口温度提高 3 7 . 8ħ , 节约稀油率 6 6 . 8% , 取得了较好的节约稀油效果 ㊂
[ 引著格式 ] 程仲富. 塔河油田超深超稠油矿物绝缘电缆加热技术研究 [ ] . 长江大学学报 ( 自科版 ), 2 ): 3 J 0 1 7, 1 4 (2பைடு நூலகம்1 2~3 5 .
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长江大学学报 ( 自科版 ) 2 0 1 7年 第1 4卷 第2 1期 ) 2 J o u r n a l o fY a n t z eU n i v e r s i t a t S c iE d i t 0 1 7, V o l . 1 4N o . 2 1 g y (N