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摘 要:抽油机井热洗清蜡是油井日常维护中最直接、最有效的一种手段,也是延长油井换泵周期的一种最有效的手段。油井在正常的生产过程中,原油中的石蜡便会凝析在油管壁上,时间一长,便会日日增厚,油管内的油流空间便会减小,影响日常产量,严重的还会造成卡井事故,而热洗一般是用热水作为介质,经过对管柱加热,对井筒内的抽油管柱用热水循环,而达到熔化蜡块并携带蜡质返出地面的效果,这样可以清除井筒管杆的结蜡及脏物,因此,做好日常热洗清蜡工作显得尤为重要。
关键词:热洗清蜡 井筒温度 地层压力 治理对策
中图分类号:TV697.3
1油井結蜡机理分析
不同油田的含蜡量不同,开采条件不同,结蜡程度也不同,一般油井的结蜡规律:含蜡量高的原油容易结蜡。高产井即井口出油温度高的井结蜡不严重;反之结蜡严重,温度下降越快,结蜡越严重。表面粗糙的油管比表面光滑的油管容易结蜡,油管清蜡不彻底结蜡速度快。油井结蜡严重的地方不是在井口,也不是在井底,而是在油管的一定深度上。油井出液含水超过85%,一般不结蜡。原油在油管中流动时,影响蜡析出的因素主要有以下几个方面:温度分布:温度分布不是均匀的,如油管内壁和抽油杆之间有温度梯度,从井底到井口也有温度梯度,受温度分布不均匀影响,井下各处结蜡程度不同。生产时间:生产时间越长,结蜡厚度越大。气油比:生产气油比越大,井筒结蜡厚度越大,因为分离出的气体越多,原油温度降低幅度越大。含水率:含水率越高,井筒结蜡厚度越小。产液量:产液量大,温差减小,流速加快,结蜡速度变缓。
2 影响热洗清蜡因素
2.1原油析蜡点
原油析蜡点的测定在原油从井底流向井口的过程中,原油温度逐渐降低,随着油温的降低,原油粘度逐渐增加。在油温降至析蜡点之前,随温度的降低,粘度值变化不大,当油温降到析蜡点以后,原油中的高碳数蜡首先结晶、析出,造成原油粘度加速增大。随着油温的进一步降低,越来越多的蜡分子结晶、聚结、长大、析出,原油粘度因此而变化加剧,粘度值急剧上升,因此可以将粘温曲线用于确定原油的析蜡点温度。前人做过实验,实验用到的主要仪器是从美国进口的一台全电脑控制流变仪。仪器温度设定从85℃降至室温,在流变仪平台上加入定量样品后,通过实验软件来完成粘温曲线实验。从粘温曲线上可以看出:原油样品从高温到室温的降温过程中,当降至某一温度时,粘度会明显增加,曲线上出现拐点,表明有析出物析出;原油的析蜡点为35℃。
2.2液面高低
洗井液进入井筒后,从井底到井口采出液温度下降20℃左右,在900~200m井段井温下降较快,在550m左右井温降到50℃以下,而且液面深度对井温梯度变化也有很大影响。液面较低的的井温梯度变化更利于蜡的结晶和析出,说明低液面井结蜡程度要比高液面井严重。液面深的井,洗井液在驱替环空中液体时,热量损失较大,井底温度上升较慢,而液面浅的井,洗井液与环空中液体的热量交换较小,井底温度上升较快,但往往在井底洗井液温度就降到较低,所以清蜡效果不是很好。
2.3热洗温度及时间
据现场经验,在300m以上的井段,热洗4h后温度可达到60℃,延长热洗时间后,温度上升缓慢,600m以下的深度,热洗20h后,井筒温度也仅能达到55℃,达不到60℃的溶蜡温度,所以延长热洗时间不是解决热洗清蜡的有效途径。所以,洗井作用的发挥,在300m以上的井段,是靠洗井液的溶蜡和冲刷作用,而在300m以下的井段,主要是靠洗井液的冲刷来实现对杆管壁上的蜡进行清理。由于热交换的速率较快,洗井液的温度快速降低接近原井井温,当洗井液进入环空到200~300m的深度,温度迅速下降,随着深度的进一步加深,温度下降的速率减小,300m以下井段,若要达到溶蜡所需的温度,将需要较长的时间。
2.4 地层压力
热洗质量的好坏与油井的地层压力有关。当油层压力高于热洗时产生的水柱压力时,热洗液对产量的影响很小或不受影响,因此洗井效果较好;当油层的压力等于水柱的压力时,热洗时原油就进入不了井筒,油井产量就会受到一定的影响,因此洗井效果不是很好;当油层压力小于水柱压力时,热洗液就会被挤入地层,部分油井甚至出现倒吸现象,从而严重地影响油井原油产量,再者由于洗入水与地层水不配伍,还会在井筒附近产生污染,对油层造成伤害,造成油井减产,甚至会发生几天内不出油的现象,这样就达不到洗井效果。
3 清防蜡技术应用
油井防清蜡技术按作用目的可分为防蜡技术和清蜡技术两大类,按原理又可分为热能技术、机械技术及化学技术三类,随着开发的不断深入,认识的逐步提高,先后应用了多种清防蜡技术。
3.1 热能清蜡技术
利用不同的热介质,将热能传递给油管和抽油杆上的沉积石蜡,使沉积石蜡熔化,由热介质或油液将沉积石蜡携带到地面,达到清理沉积石蜡的目的。泵车热洗是使用时间最早、使用时期最长的清蜡方法,原理是用泵车将罐车内80℃以上的热水,用泵车注入油井的油套环形空间,热水直接与管壁上沉积的石蜡接触或通过油管壁将热量传递给油管壁上沉积的石蜡使之熔化,然后由热水或油井油液携带出地面。泵车热洗要求入井水温大于80-85℃,井口上返水温大于60-70℃;正常生产井第一个循环排量要求控制在15m3/h,第二个循环控制在20m3/h左右; 当抽油杆发生缓下时,排量控制在10m3/h以内,待管柱正常后排量控制恢复;当杆卡时,需要将活塞提出工作筒,大排量洗井。泵车热洗的优点是见效快,实用,比较安全;缺点是水对石蜡的溶解和携带的能力较小,热洗周期短,对产量影响大,操作条件控制不好时可能会导致从管壁上熔化下来的石蜡发生再沉积而堵塞油管,造成蜡卡。
3.2 化学清蜡技术
(1)油基清蜡剂.油基清蜡剂清蜡的原理是将对沉积石蜡具有较强溶解和携带能力的溶剂分批或连续注入油井的油套环形空间将沉积石蜡溶解并携带出井筒,在油基清蜡剂中加入石蜡分散剂能提高处理效果。油基清蜡剂的优点是处理效果好,不需要较高的温度,在石蜡沉积部位较深和对温度有限制的情况下具有显著的优点。(2)水基清蜡剂。水基清蜡剂清蜡的原理是是利用石蜡分散剂对沉积石蜡的软化、渗透及去除作用以及水流的冲刷作用将沉积石蜡从管、杆表面上除掉,由产液携带出井筒。水基清蜡剂的使用效果受使用温度的影响较大,温度越低其效果越差,因此在低温下使用石蜡分散剂时应加大药量。
3.3 机械清蜡技术
机械清蜡技术的原理是采用清管器、刮蜡刀或刮蜡钩将管壁上沉积的石蜡刮掉或利用抽油杆上下运动清除油管内结蜡。优点是简单易行,成本较低,缺点是清蜡量不够,装置容易损坏,费时费力。
4 结 论
利用不同的热介质,虽然能达到清理沉蜡的目的,但存在影响油井产量、卡井、管柱结垢等问题。根据区块含蜡量和区块内单井的液量、油量、含水、井口温度和凝固点等状况制定清蜡制度,持续进行制度优化,效果明显,既节约成本投入,又解决了热洗清蜡影响产量等问题。从油井结蜡机理入手,加强清蜡技术优化,延长油井免修期,提升油田开发效益。
关键词:热洗清蜡 井筒温度 地层压力 治理对策
中图分类号:TV697.3
1油井結蜡机理分析
不同油田的含蜡量不同,开采条件不同,结蜡程度也不同,一般油井的结蜡规律:含蜡量高的原油容易结蜡。高产井即井口出油温度高的井结蜡不严重;反之结蜡严重,温度下降越快,结蜡越严重。表面粗糙的油管比表面光滑的油管容易结蜡,油管清蜡不彻底结蜡速度快。油井结蜡严重的地方不是在井口,也不是在井底,而是在油管的一定深度上。油井出液含水超过85%,一般不结蜡。原油在油管中流动时,影响蜡析出的因素主要有以下几个方面:温度分布:温度分布不是均匀的,如油管内壁和抽油杆之间有温度梯度,从井底到井口也有温度梯度,受温度分布不均匀影响,井下各处结蜡程度不同。生产时间:生产时间越长,结蜡厚度越大。气油比:生产气油比越大,井筒结蜡厚度越大,因为分离出的气体越多,原油温度降低幅度越大。含水率:含水率越高,井筒结蜡厚度越小。产液量:产液量大,温差减小,流速加快,结蜡速度变缓。
2 影响热洗清蜡因素
2.1原油析蜡点
原油析蜡点的测定在原油从井底流向井口的过程中,原油温度逐渐降低,随着油温的降低,原油粘度逐渐增加。在油温降至析蜡点之前,随温度的降低,粘度值变化不大,当油温降到析蜡点以后,原油中的高碳数蜡首先结晶、析出,造成原油粘度加速增大。随着油温的进一步降低,越来越多的蜡分子结晶、聚结、长大、析出,原油粘度因此而变化加剧,粘度值急剧上升,因此可以将粘温曲线用于确定原油的析蜡点温度。前人做过实验,实验用到的主要仪器是从美国进口的一台全电脑控制流变仪。仪器温度设定从85℃降至室温,在流变仪平台上加入定量样品后,通过实验软件来完成粘温曲线实验。从粘温曲线上可以看出:原油样品从高温到室温的降温过程中,当降至某一温度时,粘度会明显增加,曲线上出现拐点,表明有析出物析出;原油的析蜡点为35℃。
2.2液面高低
洗井液进入井筒后,从井底到井口采出液温度下降20℃左右,在900~200m井段井温下降较快,在550m左右井温降到50℃以下,而且液面深度对井温梯度变化也有很大影响。液面较低的的井温梯度变化更利于蜡的结晶和析出,说明低液面井结蜡程度要比高液面井严重。液面深的井,洗井液在驱替环空中液体时,热量损失较大,井底温度上升较慢,而液面浅的井,洗井液与环空中液体的热量交换较小,井底温度上升较快,但往往在井底洗井液温度就降到较低,所以清蜡效果不是很好。
2.3热洗温度及时间
据现场经验,在300m以上的井段,热洗4h后温度可达到60℃,延长热洗时间后,温度上升缓慢,600m以下的深度,热洗20h后,井筒温度也仅能达到55℃,达不到60℃的溶蜡温度,所以延长热洗时间不是解决热洗清蜡的有效途径。所以,洗井作用的发挥,在300m以上的井段,是靠洗井液的溶蜡和冲刷作用,而在300m以下的井段,主要是靠洗井液的冲刷来实现对杆管壁上的蜡进行清理。由于热交换的速率较快,洗井液的温度快速降低接近原井井温,当洗井液进入环空到200~300m的深度,温度迅速下降,随着深度的进一步加深,温度下降的速率减小,300m以下井段,若要达到溶蜡所需的温度,将需要较长的时间。
2.4 地层压力
热洗质量的好坏与油井的地层压力有关。当油层压力高于热洗时产生的水柱压力时,热洗液对产量的影响很小或不受影响,因此洗井效果较好;当油层的压力等于水柱的压力时,热洗时原油就进入不了井筒,油井产量就会受到一定的影响,因此洗井效果不是很好;当油层压力小于水柱压力时,热洗液就会被挤入地层,部分油井甚至出现倒吸现象,从而严重地影响油井原油产量,再者由于洗入水与地层水不配伍,还会在井筒附近产生污染,对油层造成伤害,造成油井减产,甚至会发生几天内不出油的现象,这样就达不到洗井效果。
3 清防蜡技术应用
油井防清蜡技术按作用目的可分为防蜡技术和清蜡技术两大类,按原理又可分为热能技术、机械技术及化学技术三类,随着开发的不断深入,认识的逐步提高,先后应用了多种清防蜡技术。
3.1 热能清蜡技术
利用不同的热介质,将热能传递给油管和抽油杆上的沉积石蜡,使沉积石蜡熔化,由热介质或油液将沉积石蜡携带到地面,达到清理沉积石蜡的目的。泵车热洗是使用时间最早、使用时期最长的清蜡方法,原理是用泵车将罐车内80℃以上的热水,用泵车注入油井的油套环形空间,热水直接与管壁上沉积的石蜡接触或通过油管壁将热量传递给油管壁上沉积的石蜡使之熔化,然后由热水或油井油液携带出地面。泵车热洗要求入井水温大于80-85℃,井口上返水温大于60-70℃;正常生产井第一个循环排量要求控制在15m3/h,第二个循环控制在20m3/h左右; 当抽油杆发生缓下时,排量控制在10m3/h以内,待管柱正常后排量控制恢复;当杆卡时,需要将活塞提出工作筒,大排量洗井。泵车热洗的优点是见效快,实用,比较安全;缺点是水对石蜡的溶解和携带的能力较小,热洗周期短,对产量影响大,操作条件控制不好时可能会导致从管壁上熔化下来的石蜡发生再沉积而堵塞油管,造成蜡卡。
3.2 化学清蜡技术
(1)油基清蜡剂.油基清蜡剂清蜡的原理是将对沉积石蜡具有较强溶解和携带能力的溶剂分批或连续注入油井的油套环形空间将沉积石蜡溶解并携带出井筒,在油基清蜡剂中加入石蜡分散剂能提高处理效果。油基清蜡剂的优点是处理效果好,不需要较高的温度,在石蜡沉积部位较深和对温度有限制的情况下具有显著的优点。(2)水基清蜡剂。水基清蜡剂清蜡的原理是是利用石蜡分散剂对沉积石蜡的软化、渗透及去除作用以及水流的冲刷作用将沉积石蜡从管、杆表面上除掉,由产液携带出井筒。水基清蜡剂的使用效果受使用温度的影响较大,温度越低其效果越差,因此在低温下使用石蜡分散剂时应加大药量。
3.3 机械清蜡技术
机械清蜡技术的原理是采用清管器、刮蜡刀或刮蜡钩将管壁上沉积的石蜡刮掉或利用抽油杆上下运动清除油管内结蜡。优点是简单易行,成本较低,缺点是清蜡量不够,装置容易损坏,费时费力。
4 结 论
利用不同的热介质,虽然能达到清理沉蜡的目的,但存在影响油井产量、卡井、管柱结垢等问题。根据区块含蜡量和区块内单井的液量、油量、含水、井口温度和凝固点等状况制定清蜡制度,持续进行制度优化,效果明显,既节约成本投入,又解决了热洗清蜡影响产量等问题。从油井结蜡机理入手,加强清蜡技术优化,延长油井免修期,提升油田开发效益。