蒸汽熱洗工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

童真?zhèn)?，王萬迅，葛東文，韋雅珍，張建利，孟旭彪，明 華，王海洲

(中國石油華北油田公司采油二廠 河北 霸州 065700)

·經(jīng)驗交流·

蒸汽熱洗工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

童真?zhèn)?，王萬迅，葛東文，韋雅珍，張建利，孟旭彪，明 華，王海洲

(中國石油華北油田公司采油二廠 河北 霸州 065700)

目前抽油機井常用的熱洗法清蠟存在著影響油井產(chǎn)量，油井排水周期長、耗費能源、污染地層等缺點，為此提出了蒸汽熱洗工藝技術(shù)。蒸汽熱洗工藝技術(shù)是利用清水加熱成蒸汽后注入油井的油套環(huán)空，蒸汽的高溫加熱井下管柱，當溫度超過蠟的熔點時，蠟被逐漸融化，并隨著產(chǎn)出液抽出井筒，達到油井熱洗清蠟的目的。應(yīng)用該技術(shù)能有效減小對地層傷害，延長油井的生產(chǎn)周期并提高產(chǎn)量。

蒸汽洗井；油井清蠟；排水周期；油井產(chǎn)量

0 引 言

油田開發(fā)中，采油井清蠟主要方法是常規(guī)熱洗，其清蠟較徹底、迅速，對處理井筒積蠟嚴重，甚至蠟卡井具有不可替代的作用。但是常規(guī)熱洗在方便生產(chǎn)的同時，洗井過程中井筒增加的液柱壓力與洗井泵壓，破壞了井底壓力平衡，造成地層污染，嚴重影響油井產(chǎn)量。為降低常規(guī)熱洗帶來的不利影響，解決常規(guī)熱洗減產(chǎn)問題，開展了蒸汽熱洗工藝技術(shù)的研究與應(yīng)用的探討。

1 蒸汽熱洗工藝技術(shù)研究

1.1 蒸汽熱洗原理及特點

蒸汽熱洗工藝技術(shù)主要是以蒸汽為載體，將熱能沿套管迅速注入環(huán)空內(nèi)，借助于抽油泵的抽吸作用形成一個熱循環(huán)系統(tǒng)。這樣，高溫流體在循環(huán)過程中，井筒溫度不斷升高，將油管內(nèi)壁和抽油桿外壁的積蠟逐漸溶蝕，同時清洗掉篩管和射孔段附近的可溶性有機堵塞物，從而實現(xiàn)熱洗清蠟和清除井筒臟物、縮短排水周期，保證油井正常生產(chǎn)的目的。

蒸汽熱洗利用清水經(jīng)爐體加熱成蒸汽后注入油井的油套環(huán)空，蒸汽的高溫加熱井下管柱，當溫度超過蠟的熔點時，蠟被逐漸融化，并隨著產(chǎn)出液抽出井筒至井口流經(jīng)輸油管線，達到油井熱洗清蠟的目的,其技術(shù)優(yōu)點為:

1)蒸汽熱洗用水量少，用水在8～9 m3，水從液態(tài)變成氣態(tài)時，吸收了大量的熱，攜帶相同的熱量所需要的洗井液量小。洗井壓力較小，不破壞油井正常生產(chǎn)時的壓力平衡，減小了熱洗井對地層的污染, 又保護了油層, 縮短了油井熱洗后的產(chǎn)量恢復(fù)期。

2) 油井套管進口的蒸汽水溫度在100 ℃以上, 最高可達160 ℃，保證井口出口溫度≥75 ℃,確保了油管、抽油桿壁上的結(jié)蠟?zāi)芡耆芑灨鼜氐住?/p>

3) 熱洗過程中不需要停井，使蠟溶化后隨著產(chǎn)出液抽出井筒，避免了因停井，易蠟卡等事故的發(fā)生。

4) 洗井時間在5 h以上, 確保了蒸汽熱洗清蠟的徹底性。

5) 蒸汽熱洗工藝技術(shù)具有廣泛的適應(yīng)性, 它適用于日產(chǎn)液5～15 m3、動液面 1 000 m左右、結(jié)蠟嚴重、排水周期長、井場具備380 V的低壓電源的抽油機井。

1.2 技術(shù)適應(yīng)性分析

蒸汽在油套環(huán)空中向下流動過程中，熱量通過油管壁在油管內(nèi)向上傳熱，蒸汽溫度逐步降低。而油管內(nèi)產(chǎn)液由泵底向上流動，熱量向油管外散失，產(chǎn)液溫度逐步降低。當在一定位置，假設(shè)為O點，油管內(nèi)產(chǎn)液與油管外蒸汽溫度值一致(T外=T內(nèi))，O點稱為熱平衡點，由此位置向上，油井產(chǎn)液停止散熱，開始被油套環(huán)空內(nèi)的蒸汽加熱，溫度逐步升高。熱平衡點在結(jié)蠟點以下，油井結(jié)蠟段充分受熱化蠟，熱平衡點在結(jié)蠟點以上，部分結(jié)蠟段無法提溫化蠟，由此可見，O點直接影響洗井質(zhì)量。

由于進入油套環(huán)空的高溫蒸汽對油井動液面以下油管傳熱受限，因此對動液面高于700 m的油井，清蠟效果較差，不適于用蒸汽洗井；對于日產(chǎn)液量高于10 t的油井，蒸汽洗井用時一般在5 h以上，用時過長，洗井后井筒內(nèi)熔化掉的蠟不能及時完全排出油井，短期內(nèi)易沉積在井筒內(nèi)凝結(jié)附著，清蠟不徹底，不適于用蒸汽洗井。

2 技術(shù)參數(shù)確定

2.1 洗井溫度

先忽略高溫蒸汽向地層散熱而造成的熱損失，則在高溫蒸汽與井筒內(nèi)產(chǎn)液組成的系統(tǒng)中根據(jù)能量守恒原理，有如下表達式：

C蒸汽M蒸汽△t1=C產(chǎn)液M產(chǎn)液△t2

(1)

式中：C蒸汽為水蒸汽的比熱容，2.1×103J/kg·℃；M蒸汽為水蒸汽單位時間的排量，m3/h;t1為水蒸汽從注入到從井口排出時的溫度差，℃ ；C產(chǎn)液為油井產(chǎn)液的比熱容，近似取水的比熱容為4.2×103J/kg·℃；M產(chǎn)液為油井單位時間的產(chǎn)量，m3/h;t2為井口油溫的變化值，△t2取45 ℃。

要達到洗井井口出油溫度75℃，蒸汽的溫度、排量與油井的產(chǎn)液量存在如下式關(guān)系：

M蒸汽△t1= 90M產(chǎn)液

△t1=t蒸汽-75

M蒸汽(t蒸汽-75)= 90M產(chǎn)液

由于配套蒸汽洗井泵的排量為1.6 m3/h，所以，

t蒸汽= 56.25M產(chǎn)液+75=56.25(M日產(chǎn)液/24)+75=2.34M日產(chǎn)液+75

2.2 洗井時間

油井結(jié)蠟點與油井產(chǎn)液溫度、產(chǎn)液量有關(guān)，華北砂巖油田油井結(jié)蠟點一般在700 m以上，結(jié)蠟段油管內(nèi)容積V=hπr2=2.11 m3，根據(jù)不同單井的產(chǎn)液量計算排空結(jié)蠟井段容積用時，公式為：T洗井用時=24×V/M日產(chǎn)液=50.64/M日產(chǎn)液。洗井用時與油井日產(chǎn)液量的管線曲線如圖1所示。

圖1 洗井用時與油井日產(chǎn)液量的管線曲線

從圖1可以看出，油井日產(chǎn)液量越高，洗井用時越少。一般情況下，對于日產(chǎn)液量10 t及以下的油井，蒸汽洗井洗井時間5 h能夠保證油井徹底化蠟排蠟。

2.3 洗井液用量

洗井液一般使用清水，清水由常溫加熱至100 ℃以上形成水蒸汽，在加熱設(shè)備功率一定情況下，影響蒸汽溫度的因素僅為洗井水排量，因此為保障洗井清水能夠被加熱形成蒸汽的最大排量為1.6 m3/h，按最長5 h的洗井時間計算，最大洗井液用量為8 m3，對比常規(guī)熱洗的平均50 m3的洗井用水量，單井次洗井清水用量下降84%。

綜上所述，蒸汽洗井的技術(shù)參數(shù)為，洗井溫度100℃～160℃,洗井壓力0～0.2 MPa，洗井時間5 h以上，洗井用水量小于8 m3。

3 蒸汽熱洗應(yīng)用效果

1)先期陸續(xù)試驗3口油井效果。分別選取了岔12-239、岔12-276X、岔31-136三口油井進行先期試驗,三口井因結(jié)蠟嚴重，井卡頻繁，在以往的常規(guī)熱水洗井過程中, 主要采用鍋爐車和水罐車配合，將水加熱后注入油井環(huán)空內(nèi)。單井平均用水達30 m3，由于油井油藏低壓低滲，存在著熱洗介質(zhì)與地層不配伍，易造成地層傷害。熱洗后平均排水期達7 d，影響油井產(chǎn)量，洗井效果差, 而且洗井過程中還存在油井蠟卡。

三口油井應(yīng)用蒸汽熱洗清蠟后, 排水期由7 d下降到2.3 d, 液量、油量恢復(fù)速度快，油量由9 t上升到12 t, 起到了增油的效果，減少了產(chǎn)量損失,電流、載荷明顯下降，各項油井數(shù)據(jù)平穩(wěn)運行，取得了較好的清蠟熱洗效果，確保了油井的正常生產(chǎn)。

2)規(guī)模應(yīng)用效果。從2012年2月試驗應(yīng)用蒸汽熱洗工藝以來, 已在76口油井上成功應(yīng)用了91井次；熱洗后產(chǎn)量恢復(fù)期由常規(guī)熱洗井的平均5 d下降到3.2 d, 油井排水周期縮短，電流明顯下降，載荷也均有不同程度下降，并且部分油井起到了增油的效果。同時，有效地避免了常規(guī)熱洗對地層造成的污染, 維護了油井的正常生產(chǎn)，提高了油井產(chǎn)油量。尤其是有效地解決了因結(jié)蠟嚴重，造成油井蠟卡而無法進行正常熱洗清蠟的問題。

蒸汽熱洗效果明顯優(yōu)于常規(guī)洗井，通過應(yīng)用此工藝，減少了對油層的傷害，延長了油井生產(chǎn)周期，提高了油井產(chǎn)量。保證了油井平穩(wěn)高效運行。

4 結(jié)束語

蒸汽洗井注入油井的洗井液體積小，洗井后對油井的產(chǎn)量影響比常規(guī)洗井小，而且減小了洗井對油層的不良影響。

蒸汽熱洗排水周期短, 避免了產(chǎn)量損失，提高了油井的生產(chǎn)效率。洗井成本低，能延長檢泵周期，提高油井的產(chǎn)量，具有良好的經(jīng)濟效益。

系統(tǒng)新增污水量少，符合節(jié)能減排要求。

[1] 李日科，王光明.熱洗油層防污染裝置的應(yīng)用[J].江漢采油工藝.2002,27(2):55-57.

[2] 張少波.油井清防蠟工藝在坪北油田的應(yīng)用[J].長江大學學報(自然科學版).2010,7(1):186-188.

[3] 薛清祥.低壓油井熱洗清蠟油層保護器[J]. 石油鉆采工藝.2005,27(增刊)：72-73.

[4] 張少奎. 對抽油機井熱洗清蠟的研究與認識[J].油氣田地面工程.2003,22(4):11-12.

[5] 孫萬成,李劍.超導(dǎo)清蠟熱洗車在薩南油田的適用性研究[J].石油機械.2009,37(10)：24-29.

Research and Application of Steam Thermal Washing Technology

TONG Zhenwei, WANG Wanxun, GE Dongwen, WEI Yazhen, ZHANG Jianli, MENG Xubiao, MING Hua, WANG Haizhou

(No.2OilProductionPlantHuabeiOilfieldCompany,PetroChina,Bazhou,Hebei065700，China)

The method for heat washing paraffin removal current commonly used in pumping oil wells has disadvantages of long well drainage cycle, high energy consuming, formation pollution, and resulting in oil well lower production. A steam thermal washing technology is put forward in view of the deficiency. By injecting the steam heated into the well tubing casing annulus, the underground pipe column can be heated by the steam with high temperature. When the temperature exceeds the wax melting point, the wax will melt gradually, the steam will be pumped out of the wellbore, together with the produced fluid. The steam thermal washing technology can decrease damage to the geology formation, prolong the well production period and increase the oil production, which has well economic effects.

steam flushing; oil well paraffin removal；drainage period；crude oil production

童真?zhèn)ィ校?972年生，工程師，2011年畢業(yè)于中國石油大學(華東)石油工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事采油工藝設(shè)計。E-mail:xuyanmeng@126.com

TE35

A

2096-0077(2016)06-0098-03

2016-01-07 編輯：高紅霞)