双空心杆循环加热装置的改造与应用

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  [摘  要]本文通过分析油井结蜡双空心杆循环加热装置的应用现状分析,对双空心杆循环加热装置实行改造,取得显著效果。
  [关键词]双空心杆,循环加热,结蜡
  中图分类号:TE93 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)27-0367-01
  一、引言
  当杆管结蜡时,油管内径与抽油杆外径比值减小,致使经过结蜡点的抽油杆柱所受到的液体摩擦力大于其它部位受到的摩擦力,且随比值的减小,结蜡点处抽油杆柱所受到的液体摩擦力急剧增加,极易导致结蜡点上部的抽油杆柱产生弯曲,从而发生杆管偏磨,偏磨将增加悬点最大载荷,降低悬点最小载荷,泵效降低、产量下降、生产率降低,甚至造成油井停产。由于严重结蜡而引起的油井维护性作业中占有较大比例,修井费用增高,同时,抽油杆结蜡造成油杆长期超负荷运行,还影响到抽油杆的有效使用寿命。
  二、目前存在现状问题
  针对油井的结蜡问题,桩西现场选择推广应用了双空心杆循环加热工艺。
  其结构及工作原理:双空心杆闭式循环加热装置是在空心杆电加热和空心杆掺水的基础上研制而成的,由内、外两层管组成,外管为42mm空心杆,内管为23mm连续杆,如图所示。空心杆通过抽油杆下接活塞,上接空心光杆,为抽油泵提供动力。空心杆下完后注满水,试压合格后在空心杆中间下入小直径隔热管。隔热管下完后井口之上留出2~3m接掺水管线,空心光杆上端接掺水三通,隔热管与空心管内壁形成环形空间,隔热管与环形空间之间形成掺水回路。掺水从隔热管进入,从环形空间流出,隔热管为保温层,热水通过隔热管进入井下的过程中热量损失很少。空心杆为导热体,热水在流经环形空间返回地面的过程中将热量通过空心杆传给油层产液,产液受热后降低粘度,防止结蜡,从而有利于原油的采出与集输。热水由地面加热炉提供热源,根据油井生产情况和掺水进出口温度可随时调整加热温度及掺液流速。见图1。
  导致油井结蜡的主要工艺因素是气量小炉温低和循环管短路加热点上移造成结蜡段热效低。而提高加热炉温度和消除循环管短路,在目前难以解决。为此,提出改造双空心杆循环加热装置的方法来解决制约生产的这个难题。
  三、双空心杆改造的重点内容
  1、改造双空心杆循环加热装置实现定压循环洗井
  空心杆热洗清蜡工艺是由热洗锅炉车加热热洗介质(通常为清水),热洗介质经高压耐温软管泵入空心光杆,向下经空心杆及循环管流至单流阀。在此过程中,空心杆被加热,杆外壁的结蜡被溶解,随着上返油流返排至地面流程;热水经单流阀流入油管内,并沿油管向上流动,同时溶解油管内壁和空心杆外壁的蜡,并将其携至地面管网。由于热洗介质在油管内循环流动,不会接触地层,避免了洗井污染。同时,上返洗井液高速流动,对管壁产生冲刷作用,使洗蜡效果更加明显。
  2、工作原理
  空心循环管连续加热时,热洗单流阀靠定压克服静水柱压力,保持循环热水不在其阀流出。定压热洗单流阀采取侧向出液、下部预留口袋方式,大幅降低了洗井高压对抽油机载荷的影响,而且空心杆中的污物沉入口袋,防止了杂质对洗井通道的堵塞。如图2
  洗井温度要根据蜡的熔点来确定,返出口温度要高于蜡的熔点30%-50%,洗井排量以10-15m3/h为宜。在开始洗井时,温度和排量都不宜太高,防止大块蜡剥落,造成抽油系统被卡事故,所以要待循环正常后方能提高温度和排量。
  四、改造后实施及应用效果
  (1)由于热水是由井下单向控制系统直接进入泵活塞的上部油管内,在热洗过程中水不会进入环空,因此空心杆热洗技术避免了热水污染地层,可维持产量稳定。
  (2)在热洗过程中井下单向控制系统控制水流单向流动,不会出现泵筒中原油回流至空心杆的情况。
  (3)空心杆热洗洗井水量少,洗井时间短、效率高,热洗后油井排水期短、产量恢复快。
  五、结论认识
  双空心杆循环加热装置改造应用后,空心杆热洗洗井水量少,洗井时间短、效率高,热洗后油井排水期短、产量恢复快,有效地解决了原有加热装置存在问题,如桩941-X10井结蜡严重,以往用锅炉车热洗,需热洗水量30 m3,热洗后高含水恢复期长,需6-10天含水才能恢复正常。该装置制造一套成本投入0.6万元,应用3口井,共投入1.8万元。自投入使用后到今未发生一起油井蜡卡躺井事故,延长热洗周期3个月,减少加药热洗8井次,减少洗井用水82m3,累计创效:94.12万元。具有较好的实用价值的经济价值,可在全油田推广使用。
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