抽油機(jī)井熱洗技術(shù)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

郭靜陳紅徠蔣風(fēng)松林冠發(fā)

抽油機(jī)井熱洗技術(shù)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

郭靜1陳紅徠1蔣風(fēng)松2林冠發(fā)3

（1．大慶油田油田責(zé)任公司第二采油廠；2.大慶油田工程建設(shè)有限公司油建二公司；3.中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院）

原油在開采過程中由于抽油機(jī)井的連續(xù)作業(yè)，抽油機(jī)井會出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象，目前熱洗清蠟技術(shù)成為一種維持抽油機(jī)井正常生產(chǎn)的必要手段。簡要介紹了抽油機(jī)井結(jié)蠟機(jī)理、熱洗清蠟機(jī)理等概念，重點闡述了應(yīng)用于油井熱洗前的套管氣回收裝置，并分別從幾個方面綜述了影響抽油機(jī)井熱洗周期的因素。創(chuàng)新點在于在油井熱洗前不是放空套管氣，而是利用1個特殊的裝置將套管氣回收，這樣既不會浪費油氣能源，也避免了因油液從井口噴出而造成的環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。

抽油機(jī)井；熱洗；套管氣；回收

目前，我國油田開發(fā)已進(jìn)入中后期，大慶油田作為老油田的代表，其開采出的原油高含水、高黏度、高含蠟量等現(xiàn)狀已十分突出。井下抽油泵、油套管管壁、抽油桿的結(jié)蠟嚴(yán)重會直接造成油井產(chǎn)液量的下降，使抽油機(jī)的運轉(zhuǎn)負(fù)荷增大，從而影響抽油機(jī)井的正常生產(chǎn)，為油田的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和整個國民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失。因此，通過熱洗來進(jìn)行清蠟在抽油機(jī)的正常生產(chǎn)及日常管理中顯得尤為重要。

1 抽油機(jī)井結(jié)蠟機(jī)理

石蠟主要是C16H32～C64H130的直鏈烷烴[1-3]，是一種固相混合物，在原油中一般呈現(xiàn)溶解狀態(tài)；但是，由于其物理性質(zhì)較為活躍[3]，當(dāng)?shù)貙訅毫蜏囟冉档蜁r，石蠟就會以結(jié)晶體析出。大慶油田平均地層溫度為50℃左右，石蠟在此條件下處于溶解狀態(tài)，并且溶解度隨壓力的降低而降低。在原油的開采過程中，由于不斷開采導(dǎo)致地層壓力下降、地層溫度降低以及原油中輕烴組分的不斷逸出，原油的溶蠟?zāi)芰ο陆担_(dá)到臨界點時，石蠟以結(jié)晶體析出并集聚在井下泵、管、桿等處，造成結(jié)蠟。油井結(jié)蠟，使抽油機(jī)在上、下沖程時驢頭的懸點載荷增加，電流上升；對于裝有扶正器的機(jī)采井，結(jié)蠟導(dǎo)致的出油通道變窄會使光桿發(fā)生滯后現(xiàn)象。這些現(xiàn)象嚴(yán)重影響了抽油機(jī)井的正常生產(chǎn)，降低泵效，使油井產(chǎn)液量下降。

2 熱洗清蠟機(jī)理

從理論上講，抽油機(jī)井的清蠟有很多途徑[4]，包括電熱桿清蠟、強(qiáng)磁防蠟清蠟、防蠟桿清蠟、空心桿熱洗清蠟、伴熱電纜清蠟、微生物清蠟防蠟等。但是在現(xiàn)場實際中，由于考慮到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境等經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素以及其他復(fù)雜的因素，都沒能得到有效的推廣和利用。目前油田上廣泛采用的熱洗清蠟途徑主要是熱力清蠟。

結(jié)蠟是油田生產(chǎn)過程中客觀存在且不容忽視的現(xiàn)象[5]。在現(xiàn)場應(yīng)用中，目前主要有熱洗車洗井、熱洗泵洗井和高溫蒸汽車洗井三種方式來解決清蠟防蠟的問題，考慮到經(jīng)濟(jì)高效等因素，通常采用前兩種方式。洗井時，熱洗水的溫度必須高于60℃，從而保證有效地溶解蠟。熱洗液在油套環(huán)形空間經(jīng)泵筒和油管循環(huán)流動時，能夠?qū)α鹘?jīng)的各部件產(chǎn)生較大的沖刷力，從而使蠟溶解并脫離設(shè)備被帶出井筒。

3 套管氣回收裝置在洗井過程中的應(yīng)用

利用泵站啟熱洗泵進(jìn)行單井口洗井時，由于油井正常生產(chǎn)時雖然已用放氣閥進(jìn)行了放氣，但是套管中仍然有較多的天然氣，氣壓一般都將近2.0 MPa；而泵站到計量間再到井口，進(jìn)口壓力只能達(dá)到1.8 MPa左右，套壓大于泵壓。如果不放完套管氣，熱洗液體很難進(jìn)入套管完不成洗井任務(wù)；如果井下液體在井口，就要用專用熱洗車進(jìn)行洗井，費用太高，油水液體會有大部分被擠回地層，再用抽油機(jī)采出，產(chǎn)生重復(fù)利用能源，能源浪費。通常，洗井采用把一端套管閥門關(guān)閉（連井口部分），另一端放空打開的方式來降低套壓。此方式有時會使大量油液在井口噴出，即使及時關(guān)閉也會殘留不少油污在地面上，造成油和氣的浪費。大概計算一下，1口井所排放的套管氣在空氣中超過幾百立方米，對空氣和環(huán)境極易造成污染，并且容易發(fā)生火災(zāi)，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在抽油機(jī)井口的生產(chǎn)閥門和套管閥門之間，安裝1個可拆卸的柔性裝置，就可以把套管里的氣體和液體通過油管回收到計量間，而且不會影響正常的洗井。

熱洗前在套管放空上連接1個接頭，接頭上裝1個4 MPa的壓力表，在油管放空上裝1個接頭，接頭連接1個可觀察窗，再連接1個單流閥，單流閥與套管接頭用高壓橡膠管連接（圖1）。熱洗時，將油井停機(jī)，關(guān)閉井口摻水閥，把套管氣或液體排入井口油管內(nèi)，觀察壓力表數(shù)值，待到壓力表指針不降低為止。這時套壓與油壓基本持平，就可以進(jìn)行正常洗井工作。既能完成洗井任務(wù)，又能提高經(jīng)濟(jì)效益，避免發(fā)生火災(zāi)，同時保護(hù)環(huán)境。

圖1 抽油機(jī)井口套管氣回收示意圖

為了驗證其應(yīng)用效果，對大慶油田第二采油廠第四作業(yè)區(qū)采油4-3隊的南4-4-丙47油井進(jìn)行洗井，結(jié)果如表1所示。

表1 南4-4-丙47油井試驗效果數(shù)據(jù)

由表1可知，在抽油機(jī)井熱洗前采用回收裝置既可以節(jié)約工作時間、提高勞動效率，也避免了環(huán)境污染。

4 影響抽油機(jī)井熱洗效果的因素

抽油機(jī)井熱洗時，應(yīng)根據(jù)洗井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制好壓力、溫度和熱洗時間。熱洗壓力一般要高于井口套壓值的0.3～0.5 MPa。由于石蠟的熔點為57～63℃，所以在井筒內(nèi)循環(huán)熱洗水的溫度要高于60℃，才能對井筒進(jìn)行徹底清蠟。研究[6-7]表明，影響清蠟效果最重要的因素是熱洗介質(zhì)在整個井筒內(nèi)的溫度分布。熱洗時間因井而異，研究[8]表明熱洗時間在4 h以上的，將會對地層造成傷害并影響該油井的產(chǎn)液量；所以，合理確定熱洗時間既能節(jié)約能源，也能保證熱洗效果。

欒惠華[9]在《抽油機(jī)井熱洗效果與節(jié)能的關(guān)系》一文中詳細(xì)闡述了影響抽油機(jī)井熱洗效果的因素。包括抽油機(jī)井本身的因素以及熱洗時的熱洗周期、熱洗方法、熱洗參數(shù)和熱洗設(shè)備等因素。另外，在技術(shù)方面，有研究資料顯示：高效熱洗防污染管柱的引進(jìn)與應(yīng)用[10]在很大程度上提高了結(jié)蠟油井的開發(fā)效益。

4.1抽油機(jī)井的熱洗周期

抽油機(jī)井熱洗周期過長或過短，對抽油機(jī)井熱洗效果和熱洗能耗都不利?？筛鶕?jù)具體井的結(jié)蠟過程確定合理的熱洗周期。

4.2抽油機(jī)井的熱洗方法

在確定合理熱洗周期與熱洗參數(shù)的方法相關(guān)文獻(xiàn)[11]中提到：根據(jù)抽油機(jī)井產(chǎn)液量及原油含水情況，分為四步熱洗法、三步熱洗法和兩步熱洗法。正常洗井時一般采取兩步熱洗法；對于結(jié)蠟嚴(yán)重的抽油機(jī)井，需要采取熱洗時間長、熱洗工作量大的四步熱洗法。

4.3抽油機(jī)井的熱洗參數(shù)

根據(jù)抽油機(jī)井的自身特點、產(chǎn)出液體性質(zhì)、抽油機(jī)井抽汲參數(shù)及熱洗周期等因素，合理匹配抽油機(jī)井熱洗參數(shù)，既能保證消耗能量最少，又能保證抽油機(jī)井熱洗質(zhì)量。

4.4抽油機(jī)井的熱洗設(shè)備

油機(jī)井熱洗設(shè)備包括站內(nèi)熱洗加熱爐、熱洗泵、熱洗閘門、熱洗管線、計量間閘門、計量間管線及井口工藝流程，它們對抽油機(jī)井熱洗效果影響很大。

4.5抽油機(jī)井自身的性質(zhì)

抽油機(jī)井自身的性質(zhì)包括井下供液能力，原油含水、含蠟、含雜質(zhì)，井下抽油泵，井下設(shè)備，抽油機(jī)機(jī)型、沖程、沖速等因素。

5 熱洗周期及其影響因素

林雅輝等[12]根據(jù)長期的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗及跟蹤調(diào)研，最終確定了適用于日產(chǎn)液高于10 t的抽油機(jī)井的熱洗周期公式，如公式（1）所示。并且經(jīng)過驗證，熱洗周期的計算值與實際值之差在9 d以內(nèi)，說明了該公式具有一定的代表性和實用性。

式中：W——洗井周期，d；

P——1.33（系數(shù)）；

G——理論排量，m3/d；

B——泵效，%；

I——液流飽壓差，MPa；

H——含水率，%。

生產(chǎn)中影響熱洗周期的因素是多方面的[5]，主要是原油的含水量及油井的產(chǎn)液量。隨著油田的持續(xù)開發(fā)，原油含水率逐漸上升，這在一定程度上削弱了石蠟分子的結(jié)合力，但也使得熱洗清蠟工作難度加大。產(chǎn)液量高的井，結(jié)蠟?zāi)芰ο鄬^差，這是由于井筒內(nèi)液流速度大且能保持較高的溫度，使得蠟不易析出。

6 結(jié)論

油田在開采過程中，抽油機(jī)井的結(jié)蠟現(xiàn)象不可避免，熱洗更是維持抽油機(jī)井正常生產(chǎn)的普遍手段，熱洗效果也受到多種因素的綜合影響。隨著節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境等觀念的提出和日益倡導(dǎo)，在抽油機(jī)井日常的熱洗過程中將更多地應(yīng)用套管氣回收裝置。

[1]王萍.油井熱洗清蠟技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011（22）：114-115.

[2]張曉宇.提高抽油機(jī)井熱洗效果的淺談[J].內(nèi)蒙古石油化工，2015（16）：80-81.

[3]王建春.抽油機(jī)井熱洗清蠟效果分析與研究[J].化工管理，2015（7）：75.

[4]朱磊，王廣寧，高勇，等.抽油機(jī)井變參數(shù)熱洗的提出與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012（1）：17-18.

[5]王林星，王瑩.淺析熱洗在抽油機(jī)井洗井中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2013（6）：121-122.

[6]楊洪友.淺析熱洗工藝對油井的清蠟作用[J].科技咨詢，2010（34）：38.

[7]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004：10-15.

[8]趙利萌.抽油機(jī)井熱洗及摸索合理洗井周期試驗[J].科學(xué)促進(jìn)發(fā)展，2011（S1）：233.

[9]欒惠華.抽油機(jī)井熱洗效果與節(jié)能的關(guān)系[J].油氣田地面工程，2009，28（9）：65.

[10]千永強(qiáng)，蘭秀茹，彭華偉，等.高效熱洗防污染管柱的引進(jìn)與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2015（13）：14-15.

[11]吳彬.確定合理熱洗周期與熱洗參數(shù)的方法[J].內(nèi)蒙古石油化工，2013（14）：61-62.

[12]林雅輝，魏宏圖.抽油機(jī)井熱洗周期計算方法的探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（4）：148.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.10.010

2016-05-05

（編輯 李發(fā)榮）

郭靜，2015年畢業(yè)于西安石油大學(xué)（材料工程專業(yè)），從事油田石油開采研究工作，E-mail:guojing3639@163.com，地址：黑龍江省大慶市紅崗區(qū)大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠第四作業(yè)區(qū)，163000。