【稠油热采】创新型井下加热器—显著提高稠油热采效率

Cavitas公司开发了一种名为THOR的创新型井下加热器,以环保的方式彻底改变了热应用。
THOR是一种简单、经济、低碳、机械驱动的井下加热装置,可提高稠油产量,并为含蜡原油提供流动保障,同时还能恢复含液气井的产量。THOR可在井下提供100%的目标热量,从而实现3倍原油产量、流动保障,并重新激活已关井的气井。
THOR适用于注入井与生产井,可利用热力学来提高产量,同时限制蜡与水垢的积聚。THOR采用完全密封设计,可加热所有流经该装置的流体,且不会剪切或干扰流体本身。THOR由井下永磁电机(PMM)提供动力,得益于该工具的完全密封设计,因此在下入过程中PMM不会跟着泵一起旋转。
技术原理
THOR是一种大功率的井下加热元件,可将流经它的任何流体加热至可控的目标温度,而且只需施加旋转力即可发挥作用。THOR采用完全密封设计,没有任何东西能够进出该工具,这意味着不会以任何方式剪切或破坏产出液。
THOR由称为永磁体电机(PMM)的井下电机提供动力,由变速驱动器(VSD)控制转速,从而实现对井下温度的实时全面控制。转速越高,THOR输出的热能就越大,如果作业者想要提高井下温度,就需要相应地提高电机转速。
THOR技术特点:
1、近井筒原位加热;
2、稠油产量最大提高500%;
3、含蜡与沥青质原油的流动保障;
4、提高泵效率并使其寿命延长超过50%;
5、恢复含液气井的产量;
6、疏通管道与隔水管。
技术优势
当加热稠油生产井时,THOR可使原油产量增加一倍以上,在高粘度原油的情况下,可以增产到700%。THOR还可减少水的用量,降低油的粘度,提高流度比,这意味着可以开采更多的原油和更少的水。
THOR是目前市场上能量密度最高的井下加热装置,高达55千瓦/米,是井下电缆加热装置能量密度的100倍。这意味着THOR拥有一个易于安装与回收的小型工具组合。如果需要,它可以在短储层段内提供目标热量,例如位于泵下方或复杂/薄的储层中。
THOR的能源效率可超过90%,可以利用可再生能源运行,从而减少碳足迹。但即使使用传统能源,得益于井下的高效率与低损耗,碳足迹也非常低。
由于THOR是在井下运行,它不会遭受所有井口蒸汽相关的井上或盖层损失,这种损失率可以达到40%以上。中东的某家作业公司,每天注入300桶550华氏度的蒸汽,但达到储层表面时,水温仅为230华氏度。
为了减少热量损失,作业公司有时会使用真空绝缘管,但这种方法非常昂贵,而且很容易泄漏,尤其是在接头处。如果停产,它们也能使产出液保持低温,使油井重新投产成为一种挑战。THOR可以准确地在储层中加热,从而消除所有这些损失与成本。
传统的热力提高采收率方法通常效率低、碳排放高、基础设施规模大,与之相比,THOR在井下直接加热流体,热传导效率高(>90%)。这与电缆加热装置61%~85%的热效率相比,大幅改善了能量平衡,并有助于开采出高粘度的流体。
THOR的井口设备占地面积小,与传统蒸汽注采设施及其相关管道相比,体积要小得多,而且与蒸汽注采不同,THOR适用于海上或偏远环境。
安装说明
只需一名常规修井人员,就可将THOR部署在生产油管的底部。这使得人工举升(如有杆泵)可以安装于上方的油管中,意味着THOR可在产出液进入泵入口之前将其加热,帮助举升至地面,从而提高泵的效率与使用寿命。
THOR由井下电机提供动力,电机电缆被绑在油管的外部,就像ESP那样。THOR具有高能量密度,是一种短小的工具,通常短于30英尺。如果需要应用于水平段,它还可在各模块之间的接头处弯曲,从而能够顺利通过高狗腿角的井段。

THOR最好安装在射孔段以上,以获得最大效益。它将实现以下所有要点,包括那些泵相关的要点:
1、降低油田原油粘度,可增产一倍以上;
2、降低井底流动压力;
3、井筒加热可增加有效井筒尺寸,热量可渗透至油藏15-20米,压力前缘可翻倍,使THOR影响范围达到40米;
4、通过扩大储层孔隙来增加近井筒渗透率;
5、去除井筒附近的“表皮”,如蜡;
6、通过提高流度比,降低含水率。
如果将THOR部署在人工举升下方、射孔段上方,则其仍然有效。它将:
1、降低井底流动压力,可使产量提高一倍以上;
2、尽量减少蜡和沥青质的积聚;
3、缓解泵的“浮杆”现象;
4、提高泵的效率与运行寿命;
5、减少乳状液;
6、缩短井口装置的分离时间。(2022-09-04)

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