機(jī)采井熱洗清蠟

賀鳳云，高 越

（東北石油大學(xué), 黑龍江 大慶 163318）

油井井筒結(jié)蠟會(huì)附著在抽油桿柱上，加大了其重量。結(jié)蠟又會(huì)使井液的流動(dòng)空間減小，井液的流動(dòng)阻力增大，阻力會(huì)通過(guò)活塞轉(zhuǎn)嫁到抽油桿上，使抽油桿的最小工作應(yīng)力變小，最大工作應(yīng)力變大，應(yīng)力幅度加大，加劇抽油桿的疲勞破壞[1,2]。

油管中的蠟的厚度達(dá)到一定程度，會(huì)使抽油設(shè)備不能正常進(jìn)行生產(chǎn)，也就是所俗稱的卡井，這樣會(huì)減少生產(chǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)效率，影響產(chǎn)量。油管上的結(jié)蠟對(duì)地層回壓的影響，會(huì)減慢井液的采出速度，降低油井產(chǎn)量。

固定凡爾，游動(dòng)凡爾結(jié)蠟會(huì)使其產(chǎn)生縫隙從而關(guān)閉不嚴(yán)，從而導(dǎo)致抽油泵出現(xiàn)漏失現(xiàn)象。隨著漏失現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重，漏失量的逐漸增大，油井的產(chǎn)液量逐漸下降，泵效受到影響，載荷也跟著下降，影響抽油井的正常生產(chǎn)。

通過(guò)對(duì)結(jié)蠟危害的研究我們可以看出結(jié)蠟直接影響著油田的產(chǎn)能，因此及時(shí)清蠟是非常重要的。

1 影響結(jié)蠟的因素

石油中含有一些高熔點(diǎn)而在常溫下為固態(tài)的烴類。它們?cè)谟筒刂刑幱谌芙鉅顟B(tài)，然而在原油的開(kāi)采過(guò)程中液體的溫度會(huì)逐漸下降，而溫度的變化對(duì)蠟的結(jié)晶直接的影響。當(dāng)溫度保持在析蠟點(diǎn)以上時(shí)蠟是不會(huì)析出的，而溫度低于析蠟點(diǎn)時(shí)開(kāi)始析出蠟結(jié)晶。溫度越低，析出越多。在原油生產(chǎn)過(guò)程中，井筒的壓力低于原油的飽和壓力時(shí)，溶解在原油中的氣相從原油中脫出。一方面降低了原油中輕質(zhì)組分的含量，使原有溶解蠟的能力降低。另一方面氣體膨脹帶走了一部分熱量，引起原油自身溫度降低更促進(jìn)結(jié)蠟。在原油的采出過(guò)程中原油內(nèi)部各組分的變化對(duì)結(jié)蠟也有影響。隨著原油中膠質(zhì)含量的增加，析蠟溫度降低。膠質(zhì)本身是活性物質(zhì)，可以吸附在蠟晶表面，阻止蠟晶長(zhǎng)大。但是當(dāng)膠質(zhì)瀝青質(zhì)存在時(shí)，沉積的蠟強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，不易被油流沖走，從而促進(jìn)了結(jié)蠟。原油中含有的機(jī)械雜質(zhì)和水的微粒都會(huì)成為結(jié)蠟核心加速結(jié)蠟。但隨著含水上升，同樣流量下井下的溫度會(huì)上升，析蠟點(diǎn)會(huì)上移，結(jié)蠟現(xiàn)象會(huì)減輕。根據(jù)一些室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以看出采油管內(nèi)液體的流速對(duì)結(jié)蠟也有明顯的影響。隨流速的升高結(jié)蠟量增加，當(dāng)流速達(dá)到臨界速度以后沖刷作用增強(qiáng)，使蠟不易沉積在管壁上，結(jié)蠟量下降。

通過(guò)對(duì)影響結(jié)蠟因素的分析，我們可以相對(duì)應(yīng)的采取措施，控制參數(shù)，找到確定結(jié)蠟厚度，結(jié)蠟時(shí)間的方式，從而能確定出清蠟周期，從而及時(shí)解決油田生產(chǎn)中卡井的現(xiàn)象。提高才有效率。

2 熱洗周期和時(shí)間的確定

在油田生產(chǎn)過(guò)程中清蠟的方式有很多種，但是最常用的還是通過(guò)熱洗的方式進(jìn)行清蠟。對(duì)于摻水流程的井，我們所說(shuō)的熱洗清蠟，就是將油井的高溫?fù)剿畬?dǎo)入套管內(nèi)與井下原油混合，提高混合液溫度，然后通過(guò)泵的抽吸過(guò)程，將高溫混合液帶入泵及油管，對(duì)其中的蠟及凝油進(jìn)行溶解并帶出。熱洗清蠟最重要的技術(shù)參數(shù)就是熱洗周期和熱洗所要持續(xù)的時(shí)間。

熱洗周期的計(jì)算采用文獻(xiàn)[3,4]中的計(jì)算公式

石蠟沉積厚度的增長(zhǎng)速度：

式中：Cs—單位換算系數(shù)，Cs=35.314 67;

Ch—單位體積換算系數(shù)，Ch=0.826 757 8;

Cd—沉積常數(shù)，Cd= 1 500;

γ—為剪切速度，s-1；

Tc—結(jié)蠟的初始結(jié)晶溫度，℃;

Tt—管壁溫度，℃;

ρs—蠟晶密度，kg/m3;

A—蠟沉積表面積，m2;

Q—井筒流體的質(zhì)量流量，kg/s;

Cp—井筒流體的定壓比熱，kg/(kg·℃) ;

k—井筒流體的熱傳導(dǎo)系數(shù)，kg/(kg·s·℃);

dt—油管直徑，m;

μ—流體的粘度，mPa·s;

Hs—蠟在不流動(dòng)層中的含量;

ρ0—捕集層中原油密度，kg/m3。

熱洗周期：

式中：t—熱洗周期，s;

h—結(jié)蠟厚度，m。

熱洗時(shí)間：

式中：C1—蠟質(zhì)量熱熔，J/(kg·℃) ;

Cr—熱介質(zhì)質(zhì)量熱熔，J/(kg·℃) ;

w—結(jié)蠟量，kg;

D—泵徑，m;

S—光桿沖程，m;

n—沖次，min-1。

3 熱洗結(jié)果分析

對(duì)葡73-90 這口抽油機(jī)井進(jìn)行了熱洗操作，下面對(duì)熱洗前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

表1 熱洗前后各參數(shù)Table 1 Hot wash before and after each parameter

從表1 中可以看出洗井后各項(xiàng)參數(shù)的變化。由于井筒中的蠟被熱介質(zhì)溶解并帶出井筒，這樣井筒和抽油桿之間的阻力減小，載荷減小，導(dǎo)致電流下降。流體在井筒內(nèi)通過(guò)的截面積增大，井筒內(nèi)液體流動(dòng)阻力減小，排液量較之前上升了，產(chǎn)液量上升，井口回壓上升。產(chǎn)液量上升同時(shí)也引起液面下降，套壓下[5]。采油泵經(jīng)過(guò)熱洗后固定凡爾、游動(dòng)凡爾上的蠟被溶解使泵的舉升能力恢復(fù)正常，油壓也因此回升到合理范圍內(nèi)。油井的各項(xiàng)參數(shù)都恢復(fù)到正常工作的狀態(tài)。

4 結(jié) 論

對(duì)于熱洗周期的理論計(jì)算根據(jù)蠟沉積的特點(diǎn)考慮分子擴(kuò)散和剪切分散兩種形式，分子擴(kuò)散與徑向的溫度梯度有關(guān)，而蠟的剪切沉積量主要取決于抽油機(jī)的剪切速度。

熱洗時(shí)間的主要影響因素有熱介質(zhì)的質(zhì)量熱熔、結(jié)蠟量、泵的排量。在其它變量確定時(shí)，隨結(jié)蠟量的增加而增加，如果是排量大的泵會(huì)很快將熱介質(zhì)抽出從而減少了熱洗時(shí)間。當(dāng)井筒內(nèi)循環(huán)熱洗液溫度足夠高時(shí)，在很短地時(shí)間內(nèi)就能完成清蠟工作。

現(xiàn)場(chǎng)熱洗前后抽油機(jī)各參數(shù)的比較我們可以看出熱洗在改善抽油機(jī)工作狀況的重要性。確定合理的周期和熱洗的時(shí)間會(huì)更好的保證油田的生產(chǎn)，合理的周期確定可以避免卡井，熱洗時(shí)間確定不但提高了工作效率，更節(jié)約了能源。

［1］王穎川.采油工程[M].北京： 石油工業(yè)出版社，2009-02.

［2］張琪,萬(wàn)仁溥.采油工程方案設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002-09.

［3］陳春德,劉均榮,等. 含蠟原油井筒結(jié)蠟剖面的預(yù)測(cè)模型[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)，1999,23(4):

［4］楊世銘,陶文銓.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006-08.

［5］石克祿.采油井注入井生產(chǎn)問(wèn)題百例分析[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005-12.