稠油开发

一、集肤效应
1、定义:对于导体中的交流电流，靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。

随着电流频率的提高，趋肤效应使导体的电阻增大，电感减小。

趋肤效应亦称为“集肤效应”。

交变电流(alternating electric current, AC)通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。

这种现象称“趋肤效应”。

趋肤效应使导体的有效电阻增加。

2、集肤效应在稠油开发中的应用
集肤效应电伴热系统是一种基于电流的集肤效应及邻近效应原理的电伴热系统，在应用中电流由耐温电缆将电流送到发热钢管的尾端，由于上述原理，电流通过发热钢管返回时，电流仅沿着钢管很薄的内表面流动并发热，而钢管的外表面不带电。

根据管径的大小，伴热温度的高。

集肤效应伴热分为单管、双管和三管伴热等。

耐热集肤电缆穿在伴热热管内，在热管的终端，电缆的芯线和热管相连。

在电源端，热管和集肤电缆之间连接交流电压，交流电流流经耐热集肤电缆和热热管时，由于热管的铁磁特性和临近效应。

集肤效应现象迫使电流只能在热管的内壁流动，产生热能，而热管的外表面没有电流，热管因此可以安全的接地
集肤效应电伴热系统主要由工艺管道、伴热热管和耐热集肤电缆、保温层及保护外壳四部分组成。

伴热热管为具有铁磁性的钢管．耐热集肤电缆穿在伴热热管中．外面是是保温层和保护外壳．集肤伴热管道构成。

因此，在稠油开发和运输中可以应用集肤效应电伴热系统，维持温度往往高于外界的环境温度，可以达到加热、保温、降粘的目的。

二、注采冲防一体管柱
超稠油注采冲防一体管柱，它是在油井内依次下入注采管柱、冲砂笔尖、砂锚、空心、实心抽油杆和抽油泵来实现注汽、采油的，由于在开采过程中实现了不动管柱即注采冲防管柱技术；因而可在注汽同时有效地保护套管，减少了事故，还具有减少作业成本提高油井时率，降低了劳动强度和能耗，有利保护环境，节能效果显著特点，本实用新型由于结构可靠，下井工艺简单，因此可广泛用于稠油、特稠油井开采。

三、越泵技术
电杆越泵加热技术
电杆越泵加热技术是把整筒抽油泵改制成空心环流抽油泵．把空心抽油杆直接穿越过秉下到泵下一定深度，电缆下八空杆中，利用集肤效应原理，同时对泵上、泵下及泵体内的原油加热，降低原油拈度及原油八泵阻力，提高油井产量。

诚技术解决了特桐油、超稠油入泵难的难题，是开采深层特桐油、超桐油这类无击动用油藏的一种切实可行的采油工艺方法。

电热空心抽油杆越泵加热装置在稠油开发中的应用
电热空心抽油杆越泵加热装置是在电热空 L-抽油杆的基础上发展起来的，它借助于电熟空心抽油泵，将空心抽油杆和整体电缆穿过电热空心抽油泵的柱塞内孔、游动阀总成、固定阀总成，并延伸至尾管的一定长度。

通过回路短节使整体电缆和空心抽油杆内壁拘成回路，由地面控制柜送入单相工频交流电，利用集肤
效应原理，使杆壁发热。

从而实现泵上、泵中、泵下同时加热，降低泵下原油粘度，增加原油的流动性，解决高粘、高凝、高含蜡原油不入泵及在生产过程中泵筒、油管内壁结蜡的采油工艺难题。

工作原理：
空心抽油杆越泵电热采油装置的特种电缆由电缆引入器插入空心抽油杆内，穿过空心环流泵，进入泵下特种空心杆，到达下端电路连接器与特种空·t3杆、柱塞中心杆及空心抽油杆接通形成回路。

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，在空心杆内壁产生工频集肤效应。

使电流集中在管肤壁极薄层内流过，从而大幅度增加了交流阻抗。

在集肤效应、铁损、临近效应和屏蔽效应的共同作用下，产生量实现电热转换。

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(油流和水等)带走，实现了从泵下、‘泵内到泵上对油井产液的全过程加热。

发热量的大小，根据稠油井的实际情况，可由加热电功率控制、调整，完全可满足稠油井的各种状态，保证油井正常生产。

空心抽油杆越泵电热采油装置，主要由5个部分组成：
(1)空心抽油杆，包括泵上空心抽油杆，柱塞中心管( 32 x 5ram)和泵下特种空
心杆( 32×5nm)。

现场一般采用同壁厚单级杆，可满足下井深度在1000m以内的要求。

根据最大负荷要求，采用-级壁厚混合杆柱，可以达到下泵深度1500m，加热深度1800m。

(2)特种电缆，根据井筒温度的高低、下井深度、加热需要而选用特制的专用电
缆。

电缆的使用电压为1000V，直流电阻≤O．625 km(20℃)。

长期使用温度分别是I1O～一40℃和205～一60℃两种
(3)空心环流泵，主要由泵筒及内套柱塞两大部分组成。

包括泵筒、固定凡尔座、
固定凡尔体、拉杆、活塞、游动凡尔体、滑动密封套和提升接箍1等。

主要参数有：泵筒长6 7m，冲程4 8m，过流面积648mm ，冲次<6次，泵常数2．54立方米每天，最大外径 107mm，耐温205℃。

（4)电气控制柜，它是采用集成电路芯片，实现电气控制保护和电气参数显示功能。

主回路电源来自特种变压器，火线输出端引出经接触器送至油井加热电缆，零线输出端经电流传感器进至空心杆。

主要参数有：主回路电压为o～lO00V，主回路额定电流250A，加热电缆温度显示范围O一150℃。

供电电源的主回路额定电压0—1000V，控制回路为220V，额定电流0～200A。

四、稠油开采工艺
空心抽油杆蒸汽伴热稠油开采工艺
在稠油井蒸汽吞吐生产中后期，利用空心抽油杆掺人中低压蒸汽方法进行井筒加热，能大幅度提高近井口处的产液温度，改善油井工作条件．从而延长生产周期．建立了描述该工艺井筒温度分布的数学模型，井提出了相应的求解方法．用数值模拟方法分析了蒸汽参数对井简温场及抽汲工况的影响．结果表明．随伴汽量的增加，井简的有效加热深度也增加．有效加热范围内的产液温度和井口油温也台明显提高．该工艺特别适用于中浅层稠油生产井．
空心抽油杆掺热污水稠油开采工艺技术
由空心抽油杆向井下掺入热污水，充分发挥原油脱出水中所含的表面活性剂作用，对稠油加温、稀释、湿润，然后由抽油泵举升到地面。

采用能实现空心杆电加热、泵上掺热污水、泵下掺热污水、泵下热水循环泵上掺入、泵下配置加重杆、井筒化学降粘等多功能综合管柱，适应各种不同生产要求，根据油层条件，选取
一种或多种组合、配套。

进行热力计算，按照油层供油能力和油品性质，提出掺污水的流量和温度，由计算的有效加热深度，确定掺污水的位置及合理的工作制度。

试验井的抽油机冲次由原来的0．5~／min，提高到1．5~／nfin，产量提高5～7 t，d。

生产试验证明，该5-艺技术装置简单，结构紧凑合理，施5-方便，操作简单，降低能耗．对于有一定供液能力的稠油区块，具有很高的推广应用价值。

技术原理
空心杆掺热污水稠油开采工艺技术，是在原油套管掺污水伴热采油工艺基础上，研制的一套新型开采工艺技术。

从空心抽油杆向井下掺入热污水，充分发挥原油脱出水中所含的表面活性剂作用，对稠油加温、稀释、湿润，然后由抽油泵举升到地面。

该技术采用专利产品——空心环流抽油泵，能够实现泵下掺污水、加药，改善稠油入泵效果，同时在泵下连接大密度的加重杆，从底部加大抽油杆柱负荷，有效缓解抽油机下行时的软卡现象，提高冲次，增加产量。

在工业性应用试验的基础上，该技术进⋯步完善，采用能实现空心杆电加热、泵上掺热污水、泵下掺热污水、泵下热水循环泵上掺人、泉下配置加重灌铅杆、井筒化学降粘等多功能的综合管柱，结构简单功能强，能适应各种不同生产要求，可根据油层条件，选取一种或多种组合、配套。

按掺入热污水量的多少，该技术还可分为污水伴热和污水湿润2种方式。

污水伴热是指采用大流量(40 m3／d以上)掺入热污水，其作用主要突出携带热量，有效地提高全井筒温度，升温降粘，有利举升。

污水湿润是指采用小流量(10 m3，d 以下)掺入热污水，其作用主要突出充分发挥原油脱出水中所含表面活性剂的功能，或者间断补充少量降粘剂等其它助剂，改善油水乳状液形态，以利于流动，湿润管壁，降低油流摩损，提高产量。

根据油井具体情况，在掺热水中也可加入适量降粘剂、降凝剂或其他采油助剂，提高掺入水效能。