油井不壓井熱洗清蠟裝置的研究與應(yīng)用

孔紅芳

中國石油大港油田分公司 第五采油廠（天津300283）

原油中的蠟是多種化學(xué)物組成的混合物[1]，油井清蠟是日常生產(chǎn)管理的重要措施之一，為了達(dá)到清蠟的目的，秦桂云[2]等人提出的應(yīng)用空心桿熱洗技術(shù)，實現(xiàn)了油井洗井時間短、熱洗后排水期短、產(chǎn)量恢復(fù)快；李國棟[3]等人對空心桿熱洗單流閥進(jìn)行改進(jìn)，解決了單流閥回位關(guān)閉的問題；付亞榮[4]建立了空心抽油桿熱洗井溫度計算模型，給出空心桿熱洗井溫度的確定方法，依據(jù)井筒能量平衡方程建立了井筒流動與傳熱數(shù)學(xué)模型[5]，計算出熱洗溶蠟拐點溫度，確定空心抽油桿下入深度；朱愛民[6]等人利用加熱器對油井產(chǎn)出液循環(huán)加熱，從而達(dá)到用被洗井自身產(chǎn)出液洗井清蠟的目的；李建軍[7]、楊璐[8]利用高溫、小流量的蒸汽對套管中的結(jié)蠟進(jìn)行緩慢而長時間的溶化，并通過油井的正常生產(chǎn)將溶化的蠟和蠟晶體排出井筒,有效解決地層漏失油井的熱洗清蠟問題，避免了常規(guī)清蠟車熱洗時給地層造成的油層污染；羅四海[9]應(yīng)用溫控元件設(shè)計出溫控短路熱洗清蠟防漏管柱，在一定溫度下膨脹，推動溫控閥的閥套打開閥眼進(jìn)行短路熱洗，節(jié)省了熱洗燃料和施工時間。借鑒溫控洗井封隔器解決油套環(huán)形空間分隔問題的成功經(jīng)驗，研發(fā)了油井不壓井熱洗清蠟裝置，通過套壓閥和溫控封隔器配合，控制封隔器的膨脹與收縮，實現(xiàn)了低能油井、漏失油井熱洗清蠟洗井液不漏失、保護(hù)油層的目的。在10余口低能、漏失油井成功應(yīng)用油井不壓井熱洗清蠟裝置[10]，達(dá)到了防止油層污染的目的。

1 油井不壓井熱洗清蠟裝置工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理

1.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

油井不壓井熱洗清蠟裝置是用套壓閥和溫控封隔器配合，在泵上結(jié)蠟井段清蠟洗井。在泵上，在油管的結(jié)蠟井段以下，下入套壓閥，在套壓閥下端再下入一溫控封隔器，通過螺紋連接。

套壓閥由下接頭、密封墊、液缸、活塞、彈簧、上接頭和中心管構(gòu)成。其作用原理是：當(dāng)套管壓力超過油管壓力一定數(shù)值時，液缸在壓力差的作用下，克服彈簧的阻力，上滑，壓縮彈簧，露出油管與套管的連通孔；當(dāng)套管與油管的壓力差減小時，液缸在彈簧力的作用下下滑，關(guān)閉油管與套管的連通孔，如圖1所示。

圖1 套壓閥結(jié)構(gòu)圖

溫控封隔器由接箍、感溫體、滑套、中心管、彈簧、傳力筒、擋圈、膠筒、絲圈構(gòu)成。熱洗時感溫體受熱軸向膨脹，推動滑套下行，壓縮彈簧并推動傳力筒，傳力筒下行壓縮膠筒，膠筒徑向膨脹，封隔油管套管成的環(huán)形空間；熱洗結(jié)束后，溫度下降，感溫體收縮，滑套在彈簧和膠筒的共同作用下復(fù)位，解封油管與套管形成的環(huán)形空間如圖2所示。

1.1.2 工作原理

清蠟熱洗時，熱洗液從環(huán)形空間注入，溫控封隔器的封隔部件遇熱膨脹，封隔油管與套管間的環(huán)形空間。當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的壓力高于套壓閥的內(nèi)部壓力預(yù)定數(shù)值時，套壓閥打開，露出連通油管與套管的閥孔，熱洗液從閥孔進(jìn)入油管上行，使油管上的蠟溶化或溶解。洗井結(jié)束時，停止注入熱洗液，環(huán)形空間內(nèi)的壓力逐漸降低，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的壓力接近套壓閥的內(nèi)部壓力時，套壓閥關(guān)閉，覆蓋油管與套管的閥孔，溫控封隔器冷卻后收縮，封隔器座封解除，完成熱洗操作。熱洗時，閥孔在溫控封隔器封隔后打開，并且熱洗結(jié)束時，閥孔在溫控封隔器解封前關(guān)閉，這樣就有效避免了在封隔器解封后油管漏油現(xiàn)象的發(fā)生。清熱洗蠟工作原理如圖3所示。

圖2 溫控封隔器結(jié)構(gòu)圖

圖3 油井不壓井熱洗清蠟裝置工作原理圖

1.2 主要參數(shù)

油井不壓井熱洗清蠟裝置主要參數(shù)見表1。

2 適用范圍

常規(guī)油井熱洗工藝，對于螺桿泵油井熱洗需要用吊車將轉(zhuǎn)子提出定子工作筒[11]；對于易出砂油井洗井液進(jìn)入油層產(chǎn)生“速敏效應(yīng)”，油井出砂更嚴(yán)重；對于地層易漏失油井洗井液進(jìn)入油層產(chǎn)生“水敏效應(yīng)”，造成油層污染，油井產(chǎn)液量降低甚至出現(xiàn)不出液現(xiàn)象[12]。因此，油井不壓井熱洗清蠟裝置尤其適用于螺桿泵井、易出砂井、地層漏失井，適合外徑Φ139 mm的套管，下井深度800 m以內(nèi)，極限下井深度1 000 m，安裝在套管液面以上效果最佳。

表1 油井不壓井熱洗清蠟裝置主要參數(shù)

3 現(xiàn)場應(yīng)用

近幾年，油井不壓井熱洗清蠟裝置在10余口低能地層易漏失油井上應(yīng)用，成功率100%，部分油井應(yīng)用效果見表2。

典型井例一：西XX-1-3井為有桿泵井，泵深1 200 m，油管、抽油桿結(jié)蠟井段在800 m以上，套管液面在900 m，將套壓閥和溫控封隔器下在800 m的位置（套壓閥在上，溫控封隔器在下）。清蠟熱洗時，熱洗液從油管與套管的環(huán)形空間注入，溫度80～100℃，排量8～10 m3∕h，壓力1～2 MPa。當(dāng)溫控封隔器遇熱，溫度達(dá)到60～70℃時，開始封隔油管與套管的上下環(huán)形空間。當(dāng)套管壓力高于油管壓力0.4 MPa時，套壓閥打開，熱洗液進(jìn)入油管上行，大量的化蠟、排蠟，熱洗總液量15 m3。洗井結(jié)束，當(dāng)套管壓力接近油管壓力時，套壓閥關(guān)閉。溫控封隔器冷卻后解除封隔，完成清蠟熱洗。整個過程油管無漏失。

表2 部分油井不壓井熱洗清蠟裝置應(yīng)用效果對比

典型井例二：油井不壓井熱洗清蠟裝置在大港油田采油五廠西XX-4-8井現(xiàn)場試驗，該井為小排量螺桿泵井。泵型：GLB120-27，泵深850 m，液面660 m，螺桿轉(zhuǎn)速60 r∕min，液量9.51 m3∕d。油井不壓井熱洗清蠟裝置下入深度700 m，洗井液20 m3清蠟洗井。洗前油壓0.44 MPa，套壓2.2 MPa，液溫30℃左右。洗井時，一開始就迅速將水溫升高到95℃以上，排量8 m3∕h，泵壓升高到3 MPa。20 min后，泵壓降低到2 MPa，油壓升高到1 MPa，取樣流量增大，溫度升高到40℃。說明溫控封隔器已經(jīng)封隔，套壓閥已經(jīng)打開，洗井液已經(jīng)返出。此時把泵排量加大到10 m3∕h。大約30 min后，取樣溫度升高到了60℃，說明在化蠟（實測蠟熔點在70℃左右）。再過30 min，泵排量加大到12 m3∕h，排蠟。最后5 min，熄火，降溫，等水泵完，停止洗井。整個過程平均排量控制在10 m3∕h，泵入溫度保持在95℃以上，返出溫度最高在65℃以上，歷時2 h，清蠟徹底。

通過現(xiàn)場應(yīng)用說明油井不壓井熱洗清蠟裝置可縮短洗井液上返時間和熱洗時間30%～50%，節(jié)省熱洗液30%～50%，溫控封隔器脹縮可靠，套壓閥開閉自如，可有效阻止熱洗液進(jìn)入地層，保證油井正常生產(chǎn)，適合螺桿泵井、易出砂井、地層漏失井熱洗清蠟使用。

4 結(jié)論

1）清蠟時間短、用量少（只洗結(jié)蠟井段）、排量大、熱損失少，比原泵車熱洗工藝節(jié)約洗井液用量30%～50%，熱洗時間縮短30%～50%，節(jié)約熱洗清蠟成本1∕3左右。

2）油井不壓井熱洗清蠟裝置消除了洗井液侵入地層所造成的油層污染問題。

3）適合螺桿泵井、易出砂井、地層漏失井熱洗清蠟使用。

4）可安裝在油井管柱上的任何部位，對測試工作無影響。成本低，工藝合理，安裝簡單，不污染環(huán)境，實用性強，便于推廣使用。