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双空心杆稠油热采技术的研究与应用

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年1月作者：杜国栋1 丁利霞1 张峰1 方宝钢1 唐守忠2

[导读] 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，应用该工艺的油井仍结蜡，而且造成了蜡卡，效果差的原因是循环管有渗漏，造成加热段上移，引起蜡卡躺井。为此，对双空心杆循环加热装置实行改造，取得显著效果。

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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，应用该工艺的油井仍结蜡，而且造成了蜡卡，效果差的原因是循环管有渗漏，造成加热段上移，引起蜡卡躺井。为此，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
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。当蜡逐渐沉满杆管环形空间，井液抽到的井口阻力越来越大，管泵漏失量增大，冲程损失变大，泵效降低，产量越来越低，直到杆管环形空间完全堵死，造成泵管刺漏，抽油杆只有冲程运动距离，甚至蜡卡，给作业起杆造成困难，而且损失杆管。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。见图1。

二、目前存在现状问题
针对三高一低油藏油井的结蜡问题，孤岛现场选择推广应用了双空心杆循环加热工艺。其的结构及工作原理：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2。

孤北1区块8口井采取双空心杆加热装置以来，在生产中我们发现，应用该工艺的油井仍结蜡，而且造成了蜡卡，我们通过作业解剖发现原因如下：

        从上表分析看出，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
        针对目前的双空心杆循环加热装置存在的问题，改加了空心杆热洗技术。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3

        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、结论
        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GDGB1-13井结蜡严重，以往用锅炉车热洗，需热洗水量15.0 m3，热洗后高含水恢复期长，需6d含水才能恢复正常。自2019年12月作业时应用改造后的双空心杆循环加热装置，并定期进行热洗，热洗水量1.6 m3，无含水异常期，热洗后日产液增加2.0m3，平衡度提高13％，最大载荷降低17.0kN，最小载荷提高21.0kN。收到了良好的洗井效果，有效地保护了油井和油层。该装置制造一套成本投入0.6万元，应用2口井，共投入1.2万元。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，可在全油田稠油井推广使用。
参考文献：
1. 赵晴《工程力学》       机械工业出版社      2009年6月
2. 张琪《采油工程原理》   中国石油大学出版社 2000年