电加热空心杆防漏技术
空心杆电加热采油工艺适用性分析与应用
空心杆电加热采油工艺适用性分析与应用
邹会举
【期刊名称】《科学与财富》
【年(卷),期】2015(7)12
【摘要】本文分析了常规空心杆电加热采油技术中存在的缺陷,介绍了连续可调式中频电加热技术在稠油井应用的试验过程,其主要优点是减少了对高压电网的反作用影响、通过调节频率或电压来节省电能,更适宜于在地面工艺无法满足蒸汽吞吐或在偏远地带勘探试油的稠油井上使用,不愧为一种较好的工艺技术,也可广泛应用在高凝、高含蜡油井上.当然,在地层状况下浅层稠油无法流动到井筒时不宜采用该工艺.
【总页数】1页(P582)
【作者】邹会举
【作者单位】中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司试油测试大队
【正文语种】中文
【相关文献】
1.空心杆电加热举升工艺在牛心坨油田的应用
2.空心杆电加热采油技术的改进
3.高凝油空心杆内连续管热水循环采油工艺研究
4.空心杆电加热工艺在牛心坨油田降低能耗的研究
5.空心杆越泵电加热配套工艺的完善与应用
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空心杆电加热采油技术的改进
摘 要： 针对常规空心杆 电加热采 油技 术 中存在的缺 陷， 用连 续可调式 中频 电加 热技 术进 行 了改进 ， 河 应 在
南 油田杨楼 油区 １ ０多 口井的应 用表 明 ， 经过改 进 的空 心杆 电加 热试 油（ 油） 采 系统运行 安 全 可 靠， 电 节
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．
ｇ ． ４
石
油
地
质
与
工
程
２０ 年 ０７
第１ 期
油、 试采效果。比如： 在杨 ３ １ ９ ， １０ 井 试油层原油 密度为 ０ ９０ ／ｍ ， ． ６９ｇ ｃ ￣ 为特 稠油 ， 采用螺杆泵冷
采试油只维持了一天的正常生产（ 电机电流 ２ 发 ０
田曾多次 发生 ３ Ｖ高压 电网的保护 器单相烧 ５ｋ
断停电、 生产过程被迫 中断的事故 。
２ 改进 的 方 法原 理
２ １ 改进 的方 法原 理 ．
电源内部的主控 电路 、 动电路 能够根 据输 出端 驱
的电流 自动控制 与调节 中频 电源的输 出功率 ， 从 而确保加热生产稳定 、 连续 ， 避免 了高压 电网的保
２ ％左右， 用寿命长， ０ 使 具有更强的环境 自 适应能力和抗干扰能力。
关键词 ： 空心抽油杆 ｝ 电热采 油 ｝ 结构 改进 ； 用效果 应 中图分类号 ： Ｅ ５ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ｂ
１ 工频 电加热 系统存在 的缺 陷
河南油田曾在工频供电条件下进行过空心杆 过泵电热采油试 验， 并取 得成功０２ ， 。在空心杆 ］ 电加热采油技术的推广应用过程 中， 发现其存在 不少缺陷 ： ①现场测量 电网功率 因数 只有 ０ ７左 ． 右， 电能利用率低 ； ②因为实施电加热时只取 了三 相一地制输 电中的一相 一地供 电， 电网或发 电 对 机的反作用干扰大， 导致输入电压相 间极不平衡 ； ③每 口 井井下 加热需要 多大的功率是 一个未 知 数， 需要多次调试才能找准合适 的电流范围。如 果地层出砂 ， 所需要的功率又相应增大 。河南 油
双空心杆电加热井筒降黏技术
外 孔 内 孔 隔 热 保 温 屡
低 ， 日耗 电降低 。如果应 用替 代技 术 ，应首 先选择
低 液量 和 中低 含水 井 （ ０ 以下 ） ６ 。 双 空心杆 技术 是近 年发展 起来 的一 项新 型降 黏 技术 。该 技术在 井筒 工艺 和地 面加 热装置 上均 有较
触 ，对井 口原 油计 量不会 造成 影 响 。 双空 心杆 电加 热井简 降黏 技术 循环加 热 流程如
艺 技术 。电加热技术 以其地面管理简单 、维护方便 及 热效率高等特点 ，在采油厂各稠油 区块 生产 中发挥着
显著作用 ，是稠油区块井筒降黏的主要工艺之一 。 随着稠 油 区块 的持续开 发 ，大规 模应用 电加 热
技术 ，平均单井 日耗 电 ８８ｋ ・ ，全年耗 电１２２２ １ Ｗ ｈ ５ ．
×１ ｋ ・ ，全 年 附 加 电 费 达 到 ８ ３ ９万 元 。 Ｏ Ｗ ｈ １．
体在循 环 泵 的高 压驱 动下 ，高速 流 至双空心 杆 的加
热尾端 ，通过环 空返 至地 面加热 炉 内再次加 热 。该 技术地 面 流程见 图 ２ ，井 简结 构见 图 ３ 。
种是 插 接 式 内 管 ， 选 用 １ ｍｍ × １ Ｔ 的 ９ １ｍ ｉ
图 ２ 地 面 流 程
５ Ｏ
油气 田地 面工 程 第 ２ 卷 第 １ ９ １期 （００ １ ） ２ １ ． １
ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ６６ ９ ． ０ ０ １ ． ２ ｏ ：０ ３ ６ ／． ｓｎ １ ０ —８ ６ ２ １ ． １ ０ ６
图 １ 双 空 心 杆 结 构
大 突破 ，应用 了专利 产 品—— 井 筒 双空心 杆 内循 环
黄沙坨油田中频电加热可行性研究
黄沙坨油田中频电加热可行性研究【摘要】为了解决黄沙坨油田开发后期，由于地层压力下降、油层脱气等原因导致油井结蜡程度加重，影响油井正常生产的问题。
研究了电热杆井筒加热清蜡技术原理、终端器的下入深度、杆柱组合的选择以及运行制度的确定等，并通过在黄沙坨火山岩油田的应用，取得了井筒提温快，清蜡效果好，不污染油层等良好效果。
【关键词】电加热清防蜡黄沙坨油田可行性电加热采油技术是90年代初发展起来的稠油常规开采配套技术，可以分为整体电缆加热和分体电缆加热两种方式，电加热工艺中主要采用整体电加热形式。
通过几年来的应用，整体电加热技术保证了不出砂的部分稠油井的正常生产，电加热井的原油粘度从2000mpa.s-20000 mpa.s，加热深度从800-1400米，产液量从几方到50多方，加热后井口出液温度达到了50-60℃，取得较好的应用效果。
1 黄沙坨油田概况黄沙坨油田是2000年投入开发的火山岩裂缝性油田。
由于油质含蜡量较高，油井经常发生蜡卡及倒井现象，造成生产时率低，油井结蜡已成为制约生产的一大难题。
通过大量的现象分析和实践摸索，研究结蜡规律，采取相应的清防蜡工艺，解决了这一难题，本文就此进行了一些探讨。
2 方案设计原则2.1 加热深度的确定要保证油井的清防蜡效果，就要确保井内液体在井筒流至井口的过程中没有蜡的晶体析出，使井液温度一直保持在析蜡温度以上，因此，电加热装置要下至原油的析蜡点以下。
据计算分析，目前黄沙坨油井的析蜡温度为40℃，此时结蜡点约为1034米，考虑到今后由于地层压力的下降，气油比上升，析蜡温度也会升高，结蜡点下移。
当结晶温度达到45℃时，结蜡点将达到1200米。
因此，在该部分油井的电加热深度确定为1200米。
2.2 产液量的确定根据黄沙坨油田生产日报统计：共有油井68口，开井50口，平均日产液23吨，含水43%。
正常生产井日产液大于40方的6口，日产液30-40方之间井4口，日产液20-30方的油井9口中，日产液10-20方的油井11口，还有20口井产液量在10方以下，也就是说，黄沙坨油田80%油井日产液在30方以下。
空心杆电加热在唐海油田的使用
空心杆电加热油井加热时间不是固定不变的，其参考 因素有很多：油井含水率，井口出液温度，抽油机电流变 化，抽油机生产参数等。
示例：T20-10 （调整加热时间间隔） 冬季：该井原计划12h/d，利用温度测试仪，测量井 口出液温度。
T20-10井井口出液温度（生产参数：4.8/2）
不加热
3.2 加热深度
唐海油田稠油油层埋藏较深（油层中深2500m），油 层温度较高（90℃），但井筒热量损失较大，因此开采中 需进行伴热，而选择合理加热深度就成为关键。应用中将 原油凝固点作为井筒油流的最低温度，可通过以下公式确 定油井的加热深度：
理论上下入电缆的长度应该大于或者等于理论上原油 温度降到凝固点时所在的深度。但统计表显示实际下入电 缆长度却小于理论长度，是考虑地层供液能力等因素。
Jidong Oilfield, Caofeidian 063200, China Abstract：This article describes the working principle and application plan of electric heating by hollow rod as well as its usage in Tanghai Oilfield. Keywords：Tanghai Oilfield; hollow rod; electric heating
2.3 适用范围
a. 粘度：100—10000mPa.s（50℃时地面脱气油粘 度）；b. 胶质沥青：≤40%；c. 含蜡：≤45%；d. 凝固 点：≤50℃；e. 最大加热深度：1800米
3 应用方案 3.1 选井标准
空心杆电加热装置主要用于原油开采过程中有“三 高”问题的油井。根据现场实际生产情况，对于特殊出现 问题的油井，例如有原油举升困难，抽油杆负荷过重，下 行困难，抽油机载荷加大，原油进泵困难等问题的油井， 也适当采用空心杆电加热装置。
井筒电加热技术是解决高粘度、高凝固点、好含蜡稠油开采的有效方法
井筒电加热技术是解决高粘度、高凝固点、好含蜡稠油开采的有效方法
井筒电加热技术利用空心抽油杆代替实心抽油杆并下入整体加热电缆实现泵下及泵上的全程加热，解决了稠油举升困难、油管结蜡，光杆滞后等采油工艺难题。
华宁井筒电加热技术解决了高凝固点、高含蜡井开采难的问题。
高含蜡、高凝固点会造成井堵而无法正常抽吸，只得改为地层测试，开采难度很大，老友期间采油常规螺旋泵生产，经常出卡泵、抽油杆断脱的现象、生产时率很低。
采油了井筒电加热技术后可大幅改善工况。
井筒电加热技术对高含蜡、高凝固点、高粘度稠油具有较强的适应性。
井筒电加热技术中空心转子螺杆泵过泵加热技术可以解决油稠进泵困哪的问题。
空心转子螺杆泵过泵加热技术实现了加热电缆越泵，泵上，泵下同事全程加热，达到了降粘稠吸、稠油加热降粘后顺利紧绷的目的。
空心抽油杆电加热技术解决了稠油热采斜直井稠油杆滞后严重的问题。
在生产过程中，由于原油粘度高、井斜等原因，造成抽油杆之后的现象经常发生，普遍存在生产时效低，吞吐周期短的问题。
针对斜直井生产中出现的这种问题，根据生产的具体情况，华宁采用了空心抽油杆电加热技术，有效了解决了光杆滞后的问题。
华宁井筒电加热技术工艺简单，施工方便，性能安全可靠，见效快，工作寿命较自控温伴热带长，而且全套设备可以多井次重复使用，是一项有发展前途的实用技术，并将继续朝着简便、安全、高效节能的趋势发展。
空心杆井筒电加热技术
空心杆井筒电加热技术联合石油技术（辽宁）有限公司是美国联合石油公司在亚太区成立的独资石油技术服务公司。
总公司位于美国德州休斯敦石油城，是专门从事石油行业以及与石油行业相关技术的高科技跨国公司，经营范围涉及石油开发、钻采、集输、石油设备以及相关技术的开发研究和现场服务。
一、概述空心杆井筒电热工艺技术是我联合石油技术（辽宁）有限公司的重点产品。
是拌热采油技术的一种，适用于稠油井、高凝油井和含蜡井的原油在井筒内举升过程中的加温降粘和清蜡工作。
该技术采用内集肤效应原理，是通过地面的电流整合，使空心杆壁产生热能，通过热传导对油井进行加热。
通过多年的现场实践与技术研发改进。
该技术趋于成熟，目前已经广泛运用于1000多口油井，并为多个油田开采作出了贡献。
二、工作原理空心杆电加热系统是在空心抽油杆内孔中穿入电缆并与空心杆体形成回路，通以不同频率的交流电，利用内集肤效应在空心杆壁上产生热能，通过热传导，对油管内原油进行全程加热，以提高油管内原油温度，降低原油粘度，改善其流动性，从而有效地开采高粘度、高凝固点、高含蜡原油。
集肤效应加热法（Skin Electrical Current Thermo SyS简e称 SECT 法，它是由日本氮气工程公司经理安藤政夫创造的，后来推广到美国、加拿大、意大利、印度尼西亚和韩国等国家，上个世纪九十年代初传入我国，广泛应用于稠油的开采。
本系统所用电缆是铜制的，是线性电阻，而空心杆是属于铁磁质材料，产生的交流阻抗是非线性的，交流阻抗比直流电阻要大的多，电流沿着空心杆内壁流过，这是因为导线的电流与空心杆的电流方向相反，使两个相邻的导体中产生“接近效应”，使得电流驱向两导体之间。
因为电流是受磁作用的，在铁磁质的空心杆中这种作用要比在铜制导线中强的多（铁磁质材料的磁导率是铜的1000倍），所以电流明显驱向空心杆的内壁流过，实际上“接近效应”和“集肤效应”本质是一样的，所以可以说“集肤效应” 体现在空心杆的内表面。
空心杆电加热举升工艺在牛心坨油田的应用
牛 心 坨油 田 闭式 热 水循 环 管 柱 具 体 为 ： 升油 举 管下 部 安装 封 隔器 ， 加热 油管 同心 安装 ， 水从 两 油 热 管环 形 空 间注入 ， 加热 举升 油 管及其 产 出液 ， 油套 经
环空 返 出地 面 ， 出 流 体 由 中 心 油 管 举 升 至 地 面 。 产
蚀增 多 和井 下管 柱 及循 环 管 线 结 垢 严 重 ， 加 了作 增
业及 维护 费用 。
收 稿 日期 ：０ ０一ｉ ２１ ０—０ ６
作者 简 介 ： 立 龙 ， 级 工 程 师 ，９ ５年 生 ，１ ９ 杨 高 １７ ９ ７年 毕 业 于 大 庆 石 油学 院 油 藏 工程 专 业 ， 主要 从 事油 田开 发 管 理 工 作 。 现
缆 的 下 入 深 度 及 油 井 动 态 参数 ， 引进 相 应 配 套 工 艺 ， 发 了 高凝 稠 油 电 加 热抽 汲 系 统 优 化 软 件 。 电加 热 举 升 工 艺 开
在 牛 心 坨 油 田应 用取 得 了成 功 。 关 键 词 ： 心坨 油 田 ； 牛 高凝 稠 油 ； 升 工 艺 ； 心 杆 电加 热 举 空
（） 水 循 环 工 艺 复 杂 ， ２热 油井 管 理 难 度 大 。首 先， 闭式 热水 循 环管 柱密 封性 较差 ， 存在 循环 水漏 失 问题 ， 小 了生 产压 差 ， 低 了泵 效 ， 制 了油 井 的 缩 降 抑 产 量 。其次 ， 由于热 水 循 环 工 艺 井 下管 柱 结 构 上 的
６ ． ％ ， 于注水 开 发 中高含 水期 递减 阶段 。 ８５ 处
１ ２ 举 升 工 艺 现 状 ．
很少 ， 部 分 由老 区 （ 升 油 田） 给 。近 几 年 随 着 大 高 供
创新突破,挖潜增效优化热采井空心掺水杆柱管理模式
（ －） 运行及管理问题分析。 １ 、 空心杆使用年限混杂不清楚 。 造成杆断井频 繁发生。 ２ 、 大修空心杆质量存在较大问题 ， 通过抽检发现大修空心杆内腐蚀严 重， 严重存在新旧混掺现象 。 ３ ， 空心杆无报废标准， Ｔ ８ ２ 井 自２ ０ ０ ３ 年投产以来 ， 空心杆存在多轮次大修现象。 ４ 、 目前， 新空心杆使用一年半以内． 大修空心杆一
３ 、 制 定杆 柱改进 后作 业施 工操作 规程 。 由于 用筛 管替 代单流 阀后 ， 空 心杆 柱与 油管始 终保持联 通状态 ， 在 作业下杆 过程 中原油不可避 免要 进入空 心杆柱
油井交变载荷大， 造成空心杆频繁杆断、 杆卡、 杆阻等问题 ， 针对稠油电加热不
适应性及耗能高的问题， ２ ０ ０ ７ 年初， 研究优选了空心杆泵上掺水降粘举升工艺，
２ 、 设计掺水筛管替代掺水单流阀， 新设计的掺水筛管价格便宜（ 约为单流
阀 价格 的１ ／ ４ ） 结构 简单 ， 质量 可靠 （ 材料 采用４ ０ Ｃ ｒ Ｍ钢 ， 壁厚 １ ０ ＭＭ的超 强度 设 计） 保证 三年 内可重复 使 用 、 完全 不会 堵塞 、 对 掺水压 力 几乎 无损 失 。
井年限不清、 回收清洗过程中新旧混掺 ， 浪费巨大 ， 空心杆无报废标准， 大修空
心杆 质量 差 。
（ 二） 管理 改进 方面 ：
２ ０ １ ２ 年二 季度 以来 ， 我们 对Ｔ８ ２ 所有作 业井提 出， 通 过对疲劳 、 腐 蚀等状 况的精 细描述 ， 确定 了不 同类 型空 心杆可重 复使用 寿命， 即： 新 空心杆 ５ ４ Ｏ 天、 大 修空 心杆 ３ ６ ０ 天 根据 运行 管理 方面 存在 的 问题 及
电加热技术2012.10
序号 1 2
区号 采一 采一
井号 锦16-于H29 锦16-于H28
日耗电(kwh/d) 1166.16 1309.92
1.通过现场2口井测试得出：空心杆电加热平均日耗电量平均约 1238度； 2.目前我厂电加热井，主要加热阶段在下泵初期和中期，约有40% 的电加热井在生产周期的后阶段因含水上升（含水80%以上），井 筒流体粘度下降，电加热井可停止电热生产。 3.综上所述：当生产井含水上升到80%以上，按生产时间平均为60 天计算，年平均吞吐2轮； 可得出：单井年降低耗电量：60天×1口×2轮×1238度=14.85万度。
汇报人：孙立军 采油工艺研究所
2012年
汇 报 内容
采油工艺研究所
采用油井电加热技术，可以对井底原油进行加热，提高井筒温
度，降低原油粘度，改善原油流动性，有效地解决了稠油开采难、
举升难的问题，使不能正常生产的油井恢复了正常生产。
空心抽油杆电加热采油技术，其核心是采用空心杆内下入加热电缆， 电缆下到泵上位置或过泵加热。利用工频集肤效应原理，实现泵上及井 筒内流体进行加热降粘，并能减少一定量的掺油，从而保证了油井正常 生产；
下半年工作：
1.完成碳纤维加热电缆的现场试验，确定该技术的可行性和与现 有电加热技术对比的优势。 2.定期检测各电加热井不同生产阶段电流的变化，确定合理加热 温度，达到节能的目的。 3.检测现有的井下加热电缆的质量情况，对磨损严重、绝缘不达
标、电缆长度不够的进行修复和现场连焊接。
测试时间：2008年5月14日 有功功率 P(kw) 48.59 54.58 无功功率 Q(Kvar) 23.35 24.85 视在功率 S(KVA) 53.92 59.97 功率因数 λ (%) 0.901 0.91
空心抽油杆杆式电加热技术在高含蜡井的应用
1概况在油井开采过程中，原油从油层流入井底，再从井底沿井筒举升到井口时，压力、温度随之逐渐下降，当压力降低到一定程度时，使有助于溶解石蜡和胶质的轻质组分逐渐损失，结果破坏了石油溶解在原油中的平衡条件。
即轻组分的逸出导致原油对蜡的溶解能力下降，温度的降低使蜡的溶解度进一步降低，致使石蜡结晶析出并黏附于油井设施的金属表面，造成油井结蜡[1]。
大庆油田采油七厂目前主要清防蜡手段为高压热洗，平均单井化清周期约200d，年均化清工作量5500井次，在考虑人工、设备折旧以及油料成本的情况下，单井高压热洗费用约为0.1万元，年热洗费用约550万元。
高压热洗能够解决全厂绝大部分机采井清防蜡问题，但仍有部分区(断)块的部分位置含蜡量高，其机采井易结蜡，高压热洗不能很好解决这部分井清防蜡问题，给生产管理带来较大困难。
经统计，这部分井约有74口，平均清蜡周期15d。
同时，这些区（断）块存在不同程度的地层能量不足现象，高压热洗会导致热洗后恢复产油慢、伤害地层等问题。
合理的清防蜡措施是保障油井正常生产的必要手段。
大庆油田开发以来，采油七厂乃至全油田范围内应用过多种清防蜡技术，同时清防蜡新技术也不空心抽油杆杆式电加热技术在高含蜡井的应用尹丹罗日蕾（大庆油田有限责任公司第七采油厂）摘要：机采井清防蜡是采油工程基础管理中一项十分重要的工作，合理的清防蜡措施是保障油井正常生产的必要手段。
针对高含蜡原油开采过程中存在的井下结蜡严重、易卡井、热洗频繁等问题，应用空心抽油杆杆式电加热技术，利用电磁加热和电缆通电产生的热能对油套环形空间中的原油加热，使原油温度升高，防止原油中的蜡晶析出，提高原油流动性。
解决高含蜡井易卡井、频繁热洗的技术难题，达到油井增产、增效的目的。
关键词：空心抽油杆；杆式电加热；高含蜡井DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2022.07.008Application of hollow sucker rod electric heating technology in high wax well YIN Dan，LUO RileiNo.7Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co ．，Ltd ．Abstract：Wax removal and control in mechanical production wells is a very important work in the basic management of oil production engineering.Reasonable wax removal and control measures are necessary to ensure the normal production of oil wells.In view of the problems existing in the exploita-tion of high waxy crude oil such as serious wax deposition，easy sticking and frequent hot washing，rod electric heating technology of the hollow sucker is applied to heat the crude oil in the annular space of the oil jacket by using the heat energy generated by the electric heating cable so as to raise the crude oil temperature，prevent the precipitation of wax crystals in the crude oil and improve the crude oil flu-idity，which solves the technical problems mentioned above and achieves the purpose of increasing pro-duction and efficiency of oil wells.Keywords：hollow sucker rod；rod type electric heating；high waxy wells第一作者简介：尹丹，工程师，2009年毕业于东北石油大学，从事机采井清防蜡管理工作，139****8249，******************，黑龙江省大庆市高新区建设路58号水岸家园2-1-202室，163000。
空心抽油杆电加热采油装置
抽油机井空心抽油杆电加热采油装置
二、整体电缆下井施工步骤
1、将地滑轮安装在井口大法兰上，将天滑轮安装在修井机钓钩上， 拧下电光杆杆头的护帽，装上喇叭口。
天轮
地轮
抽油机井空心抽油杆电加热采油装置
2、将电缆绞车放于合适位 置，调整滑轮及绞车电缆盘角 度，使喇叭口与滑轮、电缆绞 车在同一平面上，电缆绞车与 井口之间无障碍物，地面应无 原油或泥。如井场条件不具 备，可垫一些土或草袋。
空心抽油杆电加热采油装置
空心抽油杆电加热采油装置
抽油机井空心抽油杆电加热装置 空心抽油杆过泵加热装置 螺杆泵井空心抽油杆电加热装置 自喷井/气举井空心抽油杆电加热装置
抽油机井空心抽油杆电加热采油装置
结构与组成
空心抽油杆电加热装 置主要由空心抽油杆(包 括变扣、终端器、短 节、光杆、悬接器、防 喷盒等）、加热电缆 （包括回路电缆）、电 加热抽油杆供电装置 （包括控制柜房）等三 部分组成。
产 品 照 片
供电装置 加热电缆及绞车 电缆绞车
抽油机井空心抽油杆电加热采油装置
天轮
地轮
现 场 应 用
抽油机井空心抽油杆电加热采油装置
工作原理
该装置是将空心抽油杆内穿过电缆并与抽油杆杆 体形成回路，通以工频交流电，利用内集肤效应原理 在空心抽油杆壁上产生热能，对油管内原油进行全程 加热，提高油管内原油温度，降低原油粘度，改善其 流动性，防止油管内原油结蜡，从而有效地开采高 凝、高粘、高含蜡原油。
抽油机井空心抽油杆电加热采油装置
空心抽油杆杆参数
杆 体 外 径 mm 杆 体 壁 厚 mm 接 箍 外 径 mm 连 接 螺 纹 In 强度等级 φ 34 5.0； 5.5 50 1-9/16 φ 36 5.5； 6.0； 6.5 50 1-9/16 D 级 φ 42 6.0 60 1-7/8
稠油空心杆电加热井井筒温度场数值模拟
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ｒ２
Ｆ— Ｋ
ｍ
－Ａ ｍｔ ＿ ｎ １
Ｃｍ △ ，
÷ ｒ 筹＋ ｃ ㈩ （ 等） Ｑ 鲁
油管 内的油流 由以下 能量 守恒方 程描 述
根 据牛顿 差商 对 流体 能量守 恒方 程离 散化 ，并
电加 热杆技 术 通 过 集 肤 效应 加热 空 心 抽 油 杆 。
Ｑ 一 Ｍ （ Ｃ
ｍ
Ｔ＋ ｇ ｚ）一 ｃ
（ Ｔ） （ ） １ Ｄ ２
集肤 效应 是高频 下 导体 内 电流分 布不 均匀 的一 种现 象 。依靠 集肤效 应 原理 ，将 空心 杆体 加热 ，通 过热 由油 管 内油流 能量 守恒 方程 可得 ，油管 与油 管 内油 流 的换热热 流量 为
井 电加 热 生 产 方 案 的 制 定 提 供 科 学 的 依 据 ，从 而 达
到 节 能 的 目的 。
（ ） 初始 条件 。 当油 井 生产 即开 始加 热 ：以原 ３ 始 地层温度 为初 始 条件 ；当常 规生 产结 束 后开 始 加
热 ：以未加热 的常规生产 过程井筒流温 为初始条件 。
（ ） 边 界 条 件 。 内边 界 抽 油 杆 为 绝 热 边 界 ；外 ２ 边 界 地 层 为 原 始 地 层 温 度 ；下 边 界 地 层 为 恒 温 边 界 。
资少 、可连 续加 热 等优点 而成 为稠 油或 高凝 油 开采 的重要 工艺 手段 之一 。通 常对 电加 热参 数 的选择 是 依据经 验 ，这往 往造 成能 源浪 费 。通过 开展 传 热机 理研究 ，建 立井 筒 温度场 预测 数学 模 型 ，可 为稠 油
代 入式 （ ）得 ４
２ ｃ 卜 △ （ ｒ 。 ７ ＴＬ 一 Ｔ ）＋ ２ ， 丌ｒ＾△ （ Ｔ ， 一 Ｔ ， ）一 Ｃ Ｔ Ｍ ｍ（
空心抽油杆的原理及其应用
浅谈空心抽油杆的原理及其应用【摘要】空心抽油杆是伴随着稠油电加热技术和化学药剂下井降粘技术而开发的产品。
利用空心抽油杆的中空特性，将降粘化学药剂注入井下，或将铠装电加热器下到井筒，通过涡流效应和集肤效应加热井筒中原油，防止油管内结蜡，增加其流动性。
因此，空心抽油杆是开采高粘度、高凝固点、高含蜡原油的一种重要工具。
【关键词】空心抽油杆1 结构原理空心抽油杆由杆头、杆体组成（如图1所示），利用特种焊接技术焊接而成。
2 技术参数及性能指标（1）空心抽油杆及空心光杆机械性能指标：d级；屈服点σs≥620mpa；抗拉强度σb 793～965 mpa；伸长率δ≥10%；断面收缩率ψ≥48%；硬度240～280hb。
（2）杆体圆柱度≤0.25mm，杆体全长任意1000mm内直线度≤2mm。
（3）杆体任何纵向部位不得有大于0.5mm深、5mm长的裂纹、折叠、沟槽、夹渣等缺陷。
（4）杆体任何横向部位不得有裂纹，不得有大于0.3mm深、直径为5mm的凹坑。
（5）杆两端接头与杆体的同轴度≤0.3mm。
（6）对两端焊接杆，其焊口处内外堆边高度≤0.3mm。
（7）螺纹应滚、挤压加工。
（8）成品杆内腔必须清洗干净。
（9）螺纹连接部分及杆体应保证密封，水压试验压力为20mp，五分钟不泄漏。
（10）“o”型密封圈应耐油、耐酸碱、耐温。
（11）空心光杆杆体外表面粗糙度ra≤6.3；光杆任意长1000 mm 内直线度≤1.5mm。
3 现场安装及使用（1）将变扣接头cyg22抽油杆外螺纹拧紧在抽油泵柱塞相接连的实心杆上。
（2）在变扣接头上安装一根空心杆。
（3）依次连接空心杆至设计深度。
（4）将防喷盒安装在光杆上，并连接在空心杆上。
（5）下入光杆后及时在光杆杆头上拧紧护帽，调整防冲距，确保开抽时上不碰、下不顶。
并将一个吊卡卡在光杆杆头支承面上，并坐稳在防喷盒上。
（6）安装完井口后，进行憋压试验，检验泵效。
（7）当抽油杆到达一年使用期限，应及时起出予以保养及维护。
空心杆电加热系统加热效果影响因素分析
率、 壁厚、 电缆偏置的影响规律ꎮ 研究结果表明: 随着电流频率不断增加ꎬ 电流密度逐渐增大ꎻ
壁厚越小ꎬ 空心杆上加热效果越明显ꎻ 当电缆处于中心位置时ꎬ 可以实现对周围稠油的有效加热ꎻ
选择规格为 ＫＧ３６ 的空心杆ꎬ 当电流频率为 １ ０００ Ｈｚꎬ 空心杆壁厚为 ５ ５ ｍｍ 时ꎬ 加热效果最为明
Ｈｏｌｌｏｗ Ｒｏｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｘｕｅ Ｊｉｊｕｎ １ Ｙａｎｇ Ｗｅｎｂｏ １ Ｂａｉ Ｚｈｅ ２ Ｓｈａｎｇｇｕａｎ Ｆｅｎｇｓｈｏｕ ３
(１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｘｉ’ ａｎ Ｓｈｉｙｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎻ ２ Ｗｅｉｎａｎ Ｓｈａａｎｘｉ Ｃｏａｌ Ｑｉｅｈｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ.ꎬ Ｌｔｄ.ꎻ ３ Ｘｉ’ ａｎ
— １１８ —
石 油 机 械
ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
２０２２ 年 第 ５０ 卷 第 ４ 期
◀油气田开发工程▶
空心杆电加热系统加热效果影响因素分析
∗
薛继军１ 杨文波１ 白 哲２ 上官丰收３
(１ 西安石油大学机械工程学院 ２ 渭南陕煤启辰科技有限公司 ３ 西安恩诺维新石油技术有限公司)
ｏｂｊｅｃｔｉｖｅꎬ ｔｈｅ ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔ ｗｅｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｌｏｗ
ｒｏｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎻ ｔｈｅｎꎬ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｌｏｗ ｒｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｃａｂｌｅ
空心杆电加热举升工艺在牛心坨油田的应用
空心杆电加热举升工艺在牛心坨油田的应用杨立龙【摘要】牛心坨油田属于高凝稠油油田,原油含蜡量高、凝固点高、粘度高,主体采油工艺为闭式热水循环,随着开发时间的延长,逐渐暴露出一系列问题,有必要开展举升工艺转换研究,以保证油田有效开发和产量稳定.通过研究对比各种不同降粘工艺的优缺点,最终确定空心杆电加热举升工艺替代热水循环井的主体生产工艺,并优化了电缆的下入深度及油井动态参数,引进相应配套工艺,开发了高凝稠油电加热抽汲系统优化软件.电加热举升工艺在牛心坨油田应用取得了成功.【期刊名称】《石油地质与工程》【年(卷),期】2011(025)001【总页数】4页(P101-104)【关键词】牛心坨油田;高凝稠油;举升工艺;空心杆电加热【作者】杨立龙【作者单位】中国石油辽河油田公司高升采油厂,辽宁盘锦124125【正文语种】中文【中图分类】TE357牛心坨油田构造上位于辽河断陷西部凹陷北端,是牛心坨断裂背斜构造带南部的一个断块,主要开发目的层为新生界古近系沙河街组四段牛心坨油层及太古界花岗岩潜山油层,动用含油面积5.8 km2,石油地质储量1648×104t;牛心坨油田属于高凝稠油,具有高凝油和稠油的双重特性,原油粘度400～6973.6mPa·s,凝固点 32～50 ℃,原油密度0.89～0.92g/cm3,析蜡温度51～64 ℃,胶质沥青质含量31.5%～79.6%,含蜡8.7%～18.5%。
牛心坨油田1989年全面投入开发,1990年8月试注水,1991年3月全面转注,主导采油工艺为闭式热水循环。
截止目前牛心坨油田有油井157口,开井131口,其中热水循环井132口,电加热井8口,干抽井4口,日产油410.7t,区块综合含水达68.5%,处于注水开发中高含水期递减阶段。
牛心坨油田闭式热水循环管柱具体为:举升油管下部安装封隔器,加热油管同心安装,热水从两油管环形空间注入,加热举升油管及其产出液,经油套环空返出地面,产出流体由中心油管举升至地面。
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火焰情况 ，在每次爆破 时，火焰有微 变，不影响燃烧状态，锅炉运行参数没有 变化。由于实现
了 自动 吹灰 ，烟 气 温度 控 制在 ２ ００ ５ Ｃ以下 ，烟 气温度 降低 １０。 右 ，锅 炉 热 效率提 高 了２ ｃ左 ０ ％～
扣 ，不损 坏 胶 圈 ；上 扣完 毕 ，用 ３ 管钳 彻底 紧 ６ 扣 。上 扣途 中 ，发 现胶 圈旋 出或螺 纹连 接 困难 ，要
紧，实际还没有上紧。这主要是在换空心杆密封胶 及 时更 换新 胶 圈或 空心 杆 。 同时 ，卸扣 后重 新 下井 的空心杆 ，无论胶圈磨损与否 ，必须重新涂匀密封 圈时 ，未 把 旧 的密封 胶 圈完 全剔 出 ，造 成部 分 旧胶
制 。
安 装新 的密封 胶 圈 。 （）擦 。 用 柴 油 抹 布 把 公 、母 螺 纹 部 分 擦 洗 ４
干净 。
３ 漏失原 因
空心杆 漏 失 的原 因主要 有 以下 几种 情况 ：
（ ）空心杆丝扣未上 紧，导致空心杆下到井 内 １ 后漏失。这主要是由于操作人员在上扣时 ，未使用 加 力 管钳 ，上满 扣后 也 未再 次 紧扣 ，从 而导 致 空心
（ 目主持 栏 张秀丽）
油气田地面工程 （ｔｐ ／ ｗ ． －ｍｇ ． ｒ） ｈｔ ： ｗ ｗｙ ｌ ｃ ｏ ／ ｑ： ｄ ｃｎ
一４ ９—
第 ３ 卷第 ６ ｆ ｆ １ ６ 注采 集输 ） Ｏ 期 ２） ． ）（ １０
围的原油 ，从而达到防止油管 内壁结蜡 ，降低原油 纹 不合 格 的和本 体有 损 伤 的空 心杆 挑 出去 ，做 出标 黏度 ，改变原油流动 ｌ的 目的。加热 电缆具有出油 识 ，单独摆放 ，禁止将这些不合 格 的空心杆下人 生 温度和输 出功率的可调性 ，可以根据不同的油井井 井 内。 （ ）剔 。将螺 纹 中 旧密封 胶 圈剔 干净 ，以方便 ３ 况 进 行调 整 ，达 到所 需 的原 油 温度 ，实 现 自动 化控
个 步骤 操 作 ，即下空 心杆 “ 十字 ”作 业 法 ，即可减 保 、保护油气资源及减少施工成本方面都能起到较 少 空心 杆漏 失情 况 的发 生 。 好 的推 动作 用 。
（ ）下空心杆 “ ３ 十字”作业法的作业技术能够 封胶 圈 、原油等附着物 ，达到能清晰辨别丝扣好 、 很好地减少空心杆漏失情况的发生 。 坏 的程度 。 参考文献 （ ）挑 。通 过地 面人 工 仔 细检 查空 心杆 ，把螺 【］ ，史宝光 ，许 浩伟 ，等． 空心杆 电加热 用 于稠油 开采 ｆ． ２ １ 王晖 Ｊ １
块开 采 的主要 途 径之 一 。辽 河油 田公 司下属 的 特种
料 用 量 少 ；⑥ 装 配 简 单 。在 油 田开发 过 程 中得 到
大力的推广 ，并起到了积极的作用 ，但 由于必须在 空心杆 内下人电缆 ，一旦空心杆漏失 ，井内油气则 从空心杆内喷出 ， 不但浪费油气资源 ， 甚至造成地 面环境污染 、全井电缆报废等事故，损失巨大。
油开发公司具有年产一百五十多万 吨的生产规模 ，
是 全 国最 大 的超 稠油 生产 基地 ，这 里 的油 井 全部 属 于 稠 油 、超 稠 油井 ，基 本上 都是 通 过空 心杆 电加热 进 行 开采 。空 心 杆 电加 热 工 艺 技 术 ，通 过 电加 热 ，
１ 结构原理
空心杆电加热装置 主要 由变扣接头 、终端器 、
产 中，只要在施工前仔细地进行检查和准备 ，施工 的一 个 重点 ，而空 心杆 电加 热是 开 采稠 油 油井 的一 中认真地上紧螺纹 ，空心杆漏失的几率是可以大大 大 支柱 。 降低的。具体说来 ，下空心杆的时候要按照 以下十 （ ）减 少空 心 杆漏 失情 况 的发 生 ，在 安全 、环 ２
３ ％，注汽单耗下降１ ～ ｇｔ ． ２ｋ／，同时有效地提 高了生产现场管理水平和注汽质量。 ５
关键词 ：注汽锅炉 ；脉冲吹灰 ；烟温 ；对流段
ｄ ｉ ０３ ６ ￣ｉ ｎ１ ０ — ８ ６２ １ ．． ７ ｏ： ． ９ ． ｓ．０ ６ ６ ９ ．０ １ ０ １ ９ ｓ ６ ２
在注汽运行过程 中，为保证注汽效果 ，尤其是 能够 实 现在 线 吹灰 ，且根 据 烟温 随时 吹灰 。 蒸 汽驱 中心注汽井 ，要求注汽过程 中，不能停炉 。 注汽锅炉吹灰 ，必须等到注汽结束 ，停炉降温后把
漏 失 的机 率较 实施前 有 明显 减 少。
关键词 ：稠油 ；空心杆 ；漏失 ；电加热 ； 修井作业 ；应用
ｄ ｉ ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ０ — ８ ６ ０ １ ． ６ ｏ： ． ９ｊｓ ．０ ６ ６ ９ ． １ ． ０ １ ９ ．ｓ ２ ６ ２
１ 技术 特征
空心杆电加热技术是稠油 、超稠油及高凝油区
５ — ０ —
（ ）刷。用钢丝刷认真清理公 、母螺纹处 的密 １
油气田地面工程 （ ｌ ： ｗ ｃ ． ｔ ｒ ｃｃ ｒ ｈ ｔ ／ ｖｗｙ ｄｎ ． ｎ ： ／ ： ｐ ｑ ｇ ｏ）
第 ３］ （ 卷第 ６ （０ １ ６ 注采 集输 ） 期 ２ 栓 中 石 国 油辽河 公司 油田 发 油田 金马 开 公司
情 况，杆漏后将造成资源浪 费、环境 污染等事故 。为 了减少空心杆 漏失情况的发生 ，基 于空心
杆 的 结 构 和 漏 失 原 因 ，总 结 出 空心 杆 下 井 的刷 、挑 、 剔 、擦 、换 、涂 、量 、通 、 紧 、察 “ 十
字”作业法的防漏技术 。现场实施表明 ，下空心杆时 ，按 “ 十字”作业法的要求实施后空心杆
４ ２ 失。这 主要是 因为空心杆是多次重复使用 的旧杆 ， 四公 司特 种 油 开发 公 司 的杜 ８ 块 和 杜 ３ 块 两 个 作 业 区块进 行 了现 场应 用 。通 过一 年 多 的现 场 应用 证 有 时候 人很 难发 现这 个 问题 。 （ ）由于电缆在井 内的电击作用造成空心杆损 明 ，发生空心杆漏失几率 比该技术运用前有明显的 ７
（）无 机 材 料 及 工 业 废 弃 物 的 利 用 仍 然 不 广 ３
成胶强度减弱 ；③调剖剂中的交联剂在地层中发生 泛。无机材料 、工业废弃物仍将是较为廉价的调剖 吸 附分 离导 致胶 体 的成 胶性 能 变差 。随着 纳米技 术 堵 水 材 料 。这 些 材 料 可 以 废 物 利 用 ，具 有 保 护 环
的 大 量 应 用 及 一 些 新 型 的调 剖 材 料 （ 缔 合 聚 合 境 ，降低成本的优点。 如 物 ） 出现 使 耐高 温 、耐盐 长 效调 剖 剂 的出现 成 为可
（ ）浅调剖药剂的发展方 向：①调剖药剂应 向 ４
能 。如常规 的石英 砂很难和丙烯酰胺 发生聚合反 初始黏度低 、成胶强度大的方 向发展 ；②调剖药剂 应 ，而纳米二氧化硅却可 以和丙烯酰胺形成高分子 的抗盐 、抗剪切性能应适当加强 ； ③利用废弃物进 聚合物。这主要是 由于纳米材料极高的表面能引起 行调剖一方面可以保护环境 ，另一方面可以降低调 的。纳米颗粒与常规有机单体形成的新型聚合物 的 剖 药剂 的成 本 ，也 是今后 的一个 发展 方 向 。 特殊性质如耐温 、耐盐等都是其用于调剖的有利之 处 。缔合聚合物主要是通过聚合物分子间 自身的相
剂 与 聚合 物分 子之 间 的交联 强 度 ，延长 体 系 的脱 水
（）成胶性能易受外界因素影响。 目 ２ 前常规凝 时 间 ，从 而实 现交 联 调剖 体系 的长 久稳 定性 。同时 胶调剖剂易受以下几方面因素的影响 ，导致调剖剂 聚合物的抗盐 、抗温 、抗剪切能力都得到了一定程 成胶强度变弱或者不成胶 ：①机械剪切导致黏度降 度 的加 强 。 低 、不成胶 ；②易受地层水矿化度影响 ，导致药剂
（ ）量 。预备 出调 防冲距 的 长 、短空 心杆 ，再 ７
偏或是其他原因 ，导致空心杆密封胶圈在上Ｃ ｌ就 Ｕ， ｌ 磨损坏了 ，起不到密封的作用而导致空心杆漏失 。 （ ）空心杆螺纹本身损坏导致空心杆漏 失。这 ３
主要 是 由于空 心杆 是 多次 重复 使用 的 旧杆 ，送 到 井 场 后 岗 位 工 人 未 仔 细 检 查 ，从 而 导 致 这 种 情 况 的
杆 丝 扣未 上 紧 。
（ ）换 。用专用工具把新密封胶圈换上 ， ５ 保证 人槽 ，动作要轻柔 ，以防止密封胶圈损坏 。
（ ）涂 。分批次把搅拌均匀的密封胶均匀涂抹 ６
于螺纹部分 ，边下空心杆边涂沫密封胶 ，以防止密
封 胶在 空气 中时 间过长 而 固化 。
（）空心 杆 密封 胶 圈损 坏 ，空 心杆 下 到井 内后 ２ 漏 失 。这 主 要是 由于在 上扣 时 ，由于 开始 时杆 有些
坏而漏失。这主要是因为井内的情况变化和井场 电 减少 ，该技术在减少空心杆漏失方面能够起到很好 压不稳定造成的 ，但这种情况很少发生 。 的作 用 。
４ 解 决 方 法
空 心 杆漏 失 的原 因虽 然 多种 多样 ，但 在 实 际生
５ 结语
（ ）随着油 田的开 采 ，稠油 油 藏将 是 以后 开采 １
圈还 残 留在 空心 杆螺 纹上 。
胶 ，更换新胶圈。
（０ １ ）察 。下 杆 前 的地 面 准 备 工 作 和 下 杆 过程
（ ）空心杆不干净 ，丝扣上还有残 留原油 ，导 ５
致空心杆下到井 内后由于加热原油融化而使空心杆 中的上扣操作 ，要求当班干部必须做好人员的严细 丝扣松动造成漏失 。这主要是因为空心杆在重复使 分工 ，同时必须亲 自监察每个人 、每个动作的完成 质 量 ，以确 保 下杆 的质 量 。 用前 ，杆在管厂清洗不彻底造成的。 （ ）空心杆本 身有裂缝 等漏点造成 空心杆漏 ６ 电加热空心杆 防漏技术在曙光工程技术处作业
发生。
用钢卷尺丈量待下井的空心杆。
（）通 。轻 吊内置通径规 的下井单 根空心杆 ， ８