自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟裝置研制及應(yīng)用

高寶元，高詩惠

(1. 中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司 工程技術(shù)研究院，陜西 西安 710018；2. 低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018)

油井井筒結(jié)蠟會(huì)增大抽油過程中抽油桿的摩擦阻力及油流阻力，致使抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷增加，系統(tǒng)效率下降，檢泵頻繁、單產(chǎn)下降，嚴(yán)重時(shí)抽油井發(fā)生蠟卡而躺井，影響正常生產(chǎn)。因此，清防蠟是油井管理的一項(xiàng)重要工作[1]。目前，油井井筒清蠟主要采用常規(guī)熱水反洗井方法，清蠟費(fèi)用高，熱洗液易進(jìn)入地層，造成油層污染，使得油井熱洗后產(chǎn)量恢復(fù)期長(zhǎng)，影響了原油產(chǎn)量，特別是對(duì)于地層日產(chǎn)低于5 m3的油井，熱洗時(shí)排蠟困難，造成熱洗周期短，熱洗效果差等問題。針對(duì)抽油井常規(guī)熱水反洗井清蠟方法費(fèi)用高、污染地層的問題，研發(fā)了自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟裝置[2]，利用水源井自產(chǎn)液體和油井伴生氣作為油井熱洗的洗井液和能源，達(dá)到節(jié)能、清蠟、保護(hù)油層和安全生產(chǎn)的目的[3]。

1 自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟裝置構(gòu)成

自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟裝置由油井伴生氣體分離裝置、油井伴生氣體除油裝置、加熱蒸汽裝置和在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)四部分構(gòu)成[4]。該裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 油井伴生氣體分離裝置

油井伴生氣體分離裝置包括： 供氣井來氣閥、分離器、安全閥、分離器排油閥、分離器氣壓表及控制閥、出氣閥，其中分離器與供氣井連接的管道上設(shè)有供氣井來氣閥。該油井伴生氣體分離器頂端設(shè)有安全閥，底端設(shè)有排油閥；與在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)之間依次設(shè)有氣壓表及控制閥；與油井伴生氣體除油裝置之間的管道上設(shè)有油井伴生氣體分離器出氣閥。

圖1 自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟裝置構(gòu)成示意

1.2 油井伴生氣體除油裝置

油井伴生氣體除油裝置包括： 除油器、除油器氣壓表及控制閥、出氣閥，其中，除油器和在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)之間依次設(shè)有油井伴生氣體除油器氣壓表及控制閥；除油器與加熱蒸汽裝置之間的管道上設(shè)有除油器出氣閥。

1.3 加熱蒸汽裝置

加熱蒸汽裝置包括： 燃燒室、煙窗、加熱蒸汽爐、加熱蒸汽爐蒸汽壓力表及控制閥、加熱蒸汽爐排水排污閥、進(jìn)水閥、進(jìn)水流量表、蒸汽溫度表及控制閥、蒸汽進(jìn)入被洗井控制閥，其中燃燒室輸入端連接油井伴生氣體除油器出氣閥，輸出端連接加熱蒸汽爐，同時(shí)與在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)連接。煙窗設(shè)置于燃燒室頂端；加熱蒸汽爐排水排污閥設(shè)置于加熱蒸汽爐底端，加熱蒸汽爐與水源井之間依次設(shè)有進(jìn)水閥和進(jìn)水流量表，同時(shí)與在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)之間依次設(shè)有加熱蒸汽爐蒸汽壓力表及控制閥、蒸汽溫度表及控制閥，加熱蒸汽爐與被洗油井之間的高壓軟管上設(shè)有蒸汽進(jìn)入被洗井控制閥[5]。

1.4 在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)

在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)集中監(jiān)測(cè)被洗油井的油壓、油溫和電機(jī)參數(shù)，加熱蒸汽爐出口蒸汽溫度及蒸汽壓力，進(jìn)入加熱蒸汽爐的流量，加熱蒸汽爐的爐溫，給加熱蒸汽爐供氣的壓力，油井伴生氣體分離器的壓力等。該系統(tǒng)內(nèi)部還設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)控終端RTU，用來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)清蠟情況，在線觀察被洗油井的功圖及載荷變化情況[6]。

2 自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟方法

2.1 現(xiàn)場(chǎng)清蠟工藝

現(xiàn)場(chǎng)清蠟工藝示意如圖2所示，包括： 被洗油井、水源井和供氣井。油井伴生氣體分離裝置的輸入端連接供氣井；加熱蒸汽裝置的輸出端通過高壓軟管連接被洗油井，加熱蒸汽裝置還連接水源井[7]。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)清蠟工藝示意

2.2 現(xiàn)場(chǎng)清蠟方法

現(xiàn)場(chǎng)清蠟方法包括以下幾方面：

1)抽取供氣井的伴生氣，使其從供氣井來氣閥進(jìn)入油井伴生氣體分離器。

2)伴生氣經(jīng)過油井伴生氣體分離器出氣閥進(jìn)入油井伴生氣體除油器，伴生氣在油井伴生氣體除油器中凈化。

3)凈化后的伴生氣經(jīng)過油井伴生氣體除油器出氣閥導(dǎo)入燃燒室燃燒放熱。

4)水源井自產(chǎn)水經(jīng)過水源井供水閥和進(jìn)水閥抽取到加熱蒸汽爐加熱并產(chǎn)生蒸汽，由于蒸汽壓力大于被洗油井套管壓力，將蒸汽從被洗油井套管輸入到被洗油井內(nèi)，接著從被洗油井的油管排出，該高溫蒸汽使被洗油井油管壁的蠟垢溶化，并隨被洗油井產(chǎn)出液一起舉升到地面，完成蒸汽熱洗油井清蠟[8]。

5)在線監(jiān)控清蠟系統(tǒng)將被洗油井的油壓和油溫、加熱蒸汽爐的蒸汽壓力和溫度、水源井的供水壓力和供水流量、油井伴生氣體除油器的壓力、油井伴生氣體分離器的壓力、燃燒室的溫度和被洗油井電機(jī)參數(shù)集中在一起實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，并通過遠(yuǎn)程監(jiān)控終端RTU上傳數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)清蠟情況，在線觀察被洗油井的功圖及載荷變化情況。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2018年在長(zhǎng)慶油田第三采油廠應(yīng)用該系統(tǒng)熱洗100多井次，應(yīng)用效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)利用加熱蒸汽爐將供氣井產(chǎn)生的伴生氣作為能源，水源井自產(chǎn)水作為洗井液加熱成蒸汽，使蒸汽溫度保持在120～140 ℃，蒸汽壓力大于被洗油井套管壓力，將蒸汽從被洗油井套管輸入到被洗油井內(nèi)，然后從被洗油井油管出來，快速地完成對(duì)被洗油井油管的清蠟，有效緩解了高伴生氣、高含蠟區(qū)塊油井的熱洗難題，且不污染地層，提升了舉升效率。

2)清蠟過程是在封閉和全自動(dòng)過程中進(jìn)行的，不影響被洗油井的原油生產(chǎn)，不會(huì)污染油層，即可快速完成油井清蠟，達(dá)到了節(jié)省燃料費(fèi)用、洗井液運(yùn)費(fèi)和安全生產(chǎn)的目的，同時(shí)利用監(jiān)控終端RTU上傳數(shù)據(jù)至油田生產(chǎn)數(shù)字化平臺(tái)，制訂合理的自能熱洗計(jì)劃，提高了油田生產(chǎn)管理水平，滿足了油田發(fā)展的需求[9]。

4 結(jié)束語

1)自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟裝置利用油井伴生氣加熱產(chǎn)出蒸氣，高溫溶蠟并將其排出井外，無需外加能源，是一項(xiàng)清潔環(huán)保的綠色科技。

2)將原來以車載式熱洗方式為主轉(zhuǎn)化為以自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井為主的結(jié)構(gòu)形式，油井清蠟過程熱交換率高、升溫快，避免了常規(guī)熱洗井清蠟費(fèi)用高的難題，經(jīng)濟(jì)效益明顯[10]。

3)可以保護(hù)油層不受污染，符合安全環(huán)保要求。外型小巧、使用方便、成本低、自動(dòng)化程度高，保證了自能蒸汽自動(dòng)熱洗油井在線清蠟裝置的可靠性、安全性和實(shí)用性。