蒸汽熱洗工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

童真?zhèn)?郭大凱 趙 磊 周克瑩 吳利群

（華北油田公司采油二廠 河北霸州 065700）

蒸汽熱洗工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

童真?zhèn)?郭大凱 趙 磊 周克瑩 吳利群

（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，導致油井減產(chǎn)。該工藝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。通過研究蒸汽洗井的適應(yīng)范圍，確定了洗井的技術(shù)參數(shù)，并進行了現(xiàn)場應(yīng)用分析總結(jié)。油井排水周期縮短了3天，抽油機負荷減小，起到了增油效果，累計增油751噸。蒸汽熱洗工藝減小了地層傷害，能夠延長油井的生產(chǎn)周期并提高產(chǎn)量，具有良好的經(jīng)濟效益。

蒸汽洗井；油井清蠟；排水周期；現(xiàn)場應(yīng)用；油井產(chǎn)量

前言

在岔河集油田開發(fā)中，年油井熱洗工作量在300井次，原油物性較差，平均含蠟量25%，平均凝固點為32℃，屬石蠟基原油，易造成井筒內(nèi)結(jié)蠟、結(jié)垢等問題。一方面使得油流通道變小，流動阻力增加，使油井產(chǎn)量下降；另一方面會直接影響抽油設(shè)備的正常工作，嚴重時導致抽油桿、抽油泵遇卡及油管刺漏等事故發(fā)生。油井清蠟主要應(yīng)用常規(guī)熱洗井方式，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，據(jù)統(tǒng)計，熱洗后油井平均含水恢復期3-7天，年影響產(chǎn)量6500噸。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，本文就開展蒸汽洗井技術(shù)的研究與應(yīng)用進行簡單的探討。

1 蒸汽熱洗技術(shù)研究

1.1 技術(shù)原理

蒸汽熱洗工藝技術(shù)主要是以蒸汽為載體，將熱能沿環(huán)空迅速注入環(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。

1.2 技術(shù)特點

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,具有以下優(yōu)點:

(1)蒸汽熱洗用水量少，用水在8～9m3，水從液態(tài)變成氣態(tài)時，吸收了大量的熱，攜帶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≥90℃, 確保了油管、抽油桿壁上的結(jié)蠟?zāi)芡耆芑?，化蠟更徹底?/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，避免了因停井造成易蠟卡等事故的發(fā)生。

(4) 洗井時間在5h以上, 確保了蒸汽熱洗清蠟的徹底性。

(5) 適應(yīng)性廣。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5～15m3、動液面1000米左右、結(jié)蠟嚴重、排水周期長、井場具備380V的低壓電源的抽油機井。

1.3 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，熱量通過油管壁向油管內(nèi)向上的液體傳熱，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米的油井，清蠟效果較差，不適于用蒸汽洗井；對于日產(chǎn)液量低于10噸的油井，蒸汽洗井用時一般在5小時以上，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)又在井筒內(nèi)凝結(jié)附著，清蠟不徹底，不適于用蒸汽洗井。

1.4 技術(shù)參數(shù)確定

1.4.1 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式中：

C蒸汽---水蒸汽的比熱容，2.1×103J/Kg.℃；

M蒸汽---水蒸汽的排量，m3/h;

t1---水蒸汽從注入到從井口排出時的溫度差，℃ ；

C產(chǎn)液---油井產(chǎn)液的比熱容，近似取水的比熱容，4.2×103J/Kg.℃；

M產(chǎn)液---油井的產(chǎn)量，m3/h;

t2---井口油溫的變化值，△t2取45 ℃。

上式帶入?yún)?shù)整理為M蒸汽△t1= 90M產(chǎn)液，∵△t1=t蒸汽-75 ∴M蒸汽（t蒸汽-75）= 90M產(chǎn)液，

即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)液量存在如上式關(guān)系。

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＝2.34 M日產(chǎn)液+75

1.4.2 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700m以上，結(jié)蠟段油管內(nèi)容積V＝2πrh＝2.11m3，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，公式如下：T洗井用時＝24*V/M日產(chǎn)液＝50.64 / M日產(chǎn)液

圖1 洗井用時與油井日產(chǎn)液量的管線曲線

從表中可以看出，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噸及以上的油井，蒸汽洗井洗井時間5個小時能夠保證油井徹底化蠟排蠟。

1.4.3 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1.6m3/h，按最長5小時的洗井時間計算，最大洗井液用量為8m3，對比常規(guī)熱洗的平均50m3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0-0.2MPa，洗井時間5小時以上，洗井用水量小于8m3。

2 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方，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天，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天下降到2.3天, 液量、油量恢復速度快，油量由9噸上升到12噸, 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)。

表1 三口油井熱洗效果表

(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)量恢復期由常規(guī)熱洗井的平均5天下降到3.2d, 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。尤其以岔12-160、12-239、12-276、12-293、33-29、33-144、岔36、岔12-97、岔31-65、岔48-78、岔48-124、岔48-127等井洗井效果較好。有效避免了常規(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。

通過應(yīng)用此工藝，76口油井平均日增油1噸，累計增油751噸。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。

3 結(jié)論

（1 ）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。

（2）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。

（3）蒸汽洗井成本低，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。

（4）系統(tǒng)新增污水量少，符合節(jié)能減排要求。

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