空心抽油杆电加热采油技术与装置制动机

空心抽油杆电加热采油技术与装置

空心抽油杆电加热采油技术与装置 2011年12月09日 来源： 一、概 述

稠油按其在油层条件下粘度大小分三类：粘度在50～10000mpa.s称为普通稠油；粘度在10000～50000mpa.s称为特稠油；粘度＞50000mpa.s称为超稠油。在油层条件下，普通稠油可以流动，特稠油流动较困难，超稠油基本不能流动。但稠油对温度很敏感，当原油温度降低到一定值时，其粘度急剧上升。油愈稠，反映愈强烈，这个温度值通常称作稠油的拐点温度。实践证明，开采稠油必须具备两个基本条件：一是在油层内稠油可以流动；二是能通过一定的技术条件将流入井底的原油举升到地面。具备这两个条件，稠油就可以实现规模性开采了。目前解决在油层内稠油流动的问题的方法很多，各种处理方法的主要是以降低油层内稠油的粘度和提高油层的驱动能力为核心的基础上开展的。例如向油层中注水（冷水或热水），注蒸汽，注CO2，火烧油层等方法。可根据油层和稠油物性选择相适应的开采方式。　　解决第二个条件即井筒举升工艺技术，关键在于给井筒油流增温、降粘、提高原油在井筒内的流动能力。目前采用的基本方法主要有以下三种：第一种是热油或热水伴热方法，即将热载体由环空注入、与油层出来的油混合，由泵举升到地面（也有不混合、单独循环方式），从而提高油流温度，达到降粘的目的；第二种是井筒化学加药降粘方法，即由环空连续不断的将化学药剂注入井底，与井底原油形成乳化液（水包油型），从而降低原油粘度；第三种是井底电加热技术，该技术是将空心杆内下入加热电缆，使空心抽油杆和加热电缆组成集肤效应加热体，利用工频集肤效应加热原理使原油在井筒内得到降粘、举升。我们公司研制的空心抽油杆电热采油装置，就是在以上几种加热技术的基础上，研制成功的。这套装置是当前国内外稠油开采中井筒举升工艺的新创举，是开采特、超稠油的关键技术。

二、装置构成及工作原理

(一) 装置构成 　　空心抽油杆工频电热采油装置主要由空心抽油杆、加热电缆、电控柜、特种变压器四个部分组成。1、空心抽油杆 空心抽油杆除了将抽油机的动力传给抽油泵，抽吸井液外，还可使特种电缆穿过泵筒，下到泵下进行加热，降粘减阻，使原油充分入泵，提高泵效。目前应用的空心抽油杆，其规格性能见下表，现场使用时一般可用单级杆，若下井深度超过1000m时，可考虑用二级混合杆柱。根据最大负荷计算和现场应用情况，采用上述空心杆，允许下泵深度1500m，加热深度1800m。2、特种电缆　　它是根据空心杆越泵加热的需要，针对井筒温度的高低，下井深度的不同而特制的专用电缆，目前现场应用的特种电缆，有以下四种，其主要特性参数见下表

特种电缆的主要绝缘性能及使用参数是：

绝缘电阻：浸水1小时，l km大于750MΩ； 绝缘强度：室温浸水1小时后耐交流电压l0kv?5min； 使用电压：1000V； 直流电阻：≤0.6250Ω／km(20℃)； 长期使用温度分别是：110℃～－40 ℃和205℃～－60 ℃ 3、电气控制柜　　空心抽油杆越泵工频电热采油技术配套采用的是KD—Ⅲ一2型电子式控制柜，它是采用集成电路芯片，可以实现电气控制保护和电气参数显示功能。其结构是由主回路和控制回路两部分组成。柜体分前、后双门结构，后面为主回路，前面是控制回路。见图三和图四。主回路电源来自特种变压器，接在自动空气断路器的输入端。火线输出端引出经接触器送至油井加热电缆。零线输出端，经电流传感器送至空心杆。 控制回路的原理是将电压、电流、温度信号，经放大后变为0 ~200mV信号，然后送专用集成电路，并进行数码显示，同时与相应设定值进行比较，并送出相应的越限信号、亮灯。控制固态集电器的接通或断开，实现自动控制和保护的目的。　　主要技术参数和使用条件如下：

主回路电压：0~1000V； 主回路额定电流：250A，其中、下限可设定，自动控制； 加热电缆温度显示范围：0~l 50℃，其上、下限可设定，自动控制； 供电电源：主回路额定电压为0~1000V，控制回路为220V，额定电流0~200A； 允许使用环境温度－30~50℃ ，相对湿度90%。 4、特种变压器　　特种变压器是根据空心抽油杆工频越泵电热采油装置的需要，按常规油浸电力变压器的使用条件设计制造的，并依据油井的分布情况和所需功率，分单井点和多井点（平台井）选用相适应的特种变压器。目前，现场配套使用的特种变压器主要有以下五种规格

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