油井自動點滴加藥裝置研制與應用

唐 凡，陸 梅，王尚衛，苑慧瑩，周楊帆

（長慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，西安710018） ＊

油井自動點滴加藥裝置研制與應用

唐 凡，陸 梅，王尚衛，苑慧瑩，周楊帆

（長慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，西安710018）＊

為解決傳統油套環空投加化學藥劑浪費嚴重、勞動強度大、工作效率低等問題，研制了井下自動加藥裝置，進行了室內模擬試驗，并在現場應用試驗15口井。現場試驗結果表明：該裝置運行正常可靠，具有操作簡單、成本低等特點，特別適用于套損井、邊遠探井。

套損井；加藥裝置；防腐；防垢

油田開發進入中后期后，井筒結垢、腐蝕嚴重，影響了油井的正常生產［1－6］。目前，化學藥劑防治技術是井筒治理的主要手段和主體工藝，在現場投加過程中普遍存在隔采井無法實施地面環空加藥；邊遠探井、套壓控制油井加藥勞動強度大，工作效率低，生產管理難度大；井下機械加藥裝置無法控制每日加藥量，加藥周期短等諸多因素。元城油田作為長慶油田開發了30多年的老油田，目前處于開發中后期，區塊井筒腐蝕嚴重，套破井較多，年作業量大。為有效降低作業頻次，延長檢泵周期，結合區塊的特點研制了適合大、小套管的井下智能點滴加藥裝置，通過地面模擬試驗和現場應用取得了較好的實施效果，套破井、腐蝕井檢泵周期得到明顯延長，為高含水腐蝕區塊油井高效開發開辟了新途徑。

1 結構特點及工作原理

該井下自動加藥裝置為機電一體化產品，按功能可分為儲藥管和加藥控制系統2部分。儲藥管由普通油管充當，上部安裝有金屬隔離塞，將井筒液體和儲藥管中的藥品隔離；管內藥品在重力及隔離塞壓力作用下進入加藥控制系統，控制芯片根據地面預設的加藥制度定時向電機發送動作指令；高能電池組按照電機動作頻次定時向電機供電；電機帶動軸承桿、磨輪閘閥作順時針旋轉，在旋轉中磨輪閘閥開啟，化學藥劑在旋轉力的作用下通過磨輪限流，被定量地擠入井筒。

2 主要技術參數

外形尺寸

外徑 ?73mm／?60.3mm

長度 1.2m

正常耐壓 40MPa

每次加藥量 50～80mL

電池壽命

＞1a（可根據生產需要通過調節電池數量延遲使用時間）

開啟制度

地面預設，任意設定開啟的間隔時間，可精確

至1min

設備材質

全部采用不銹鋼，控制系統與動力系統全部采用密閉環境

儲藥管容積 0.6m3（20根儲藥油管）

最高工作溫度 90℃

3 關鍵技術

加藥控制系統由芯片、電池、電機、軸承桿、磨輪閘閥5部分組成，它是井下智能加藥裝置的核心技術。其中，電池采用3.6V高溫鋰亞硫電池，使用壽命＞1a；電機采用的是微型減速電機，穩定性好，扭力大，具有耐高溫120℃、高壓50MPa及在腐蝕性液體中長期工作的特點［7－8］。

工作時，芯片將電腦在地面預設的開啟頻次記錄下來，定時向電機發出動作指令。電機采用微型減速電機，帶動軸承桿、磨輪閘閥作順時針旋轉，在旋轉過程中軸承桿對藥劑產生擠壓力，伴隨磨輪閘閥的開啟藥劑被迫擠入井筒。

4 室內試驗

為測定該裝置工作制度穩定性及壓力對藥劑釋放的影響，進行了室內模擬試驗。首先預設好井下點滴加藥器的開啟制度，利用試壓泵加壓，模擬井筒高壓環境。分別測試了在0、2、4、6、8MPa下井下智能點滴加藥器每次開啟排量及每2次開啟的時間間隔，如圖1～2所示。

試驗結果表明：加藥裝置完全可以按照預設的開啟頻次定時開啟，能夠實現加藥量的智能控制；沉沒壓力對井下加藥裝置開啟流量的影響很小。

圖1 室內模擬測試系統原理

圖2 不同壓力條件下藥劑體積變化曲線

5 現場應用效果

自2010年以來，在元城油田15口腐蝕嚴重的井中進行了下井試驗，下井前平均檢泵周期174d，下井后平均檢泵周期延長120d。

以下井較早的元西3－21套破隔采井為例，該井結垢、腐蝕嚴重，下井試驗前年作業7次，最長生產周期76d。進行下井試驗時，設定點滴加藥裝置每1h開啟1次，1d開啟24次，日加藥量1.92L，加藥周期為5個月；2010－07－21下井，截至2011－08底，連續生產近400d仍未檢泵，效果顯著，與下井試驗前相比，檢泵周期延長近300d。

6 結論

1） 該裝置能夠實現藥液的長期、穩定連續投加，可穩定控制產出液介質中的藥劑濃度，實現最佳加藥效果。

2） 井下自動點滴加藥技術采用自控技術，實現了化學藥劑井下定時、定量、連續投加，滿足了隔采井、腐蝕結垢嚴重井的投加需求。

3） 該裝置安裝工藝簡單，采用不銹鋼材料加工，可重復下井，且開啟排量不受沉沒壓力影響，具有廣泛的推廣應用價值。

［1］ 陳普信，劉三威，黃雪松，等.油井連續自滴加藥裝置的研究與應用［J］.石油礦場機械，2001，30（6）：49－50.

［2］ 劉 揚，狄連成.油井加藥裝置的研制與應用［J］.石油礦場機械，1999，28（3）：1－3.

［3］ 何素娟，陳圣乾，趙大偉.L80油管腐蝕失效原因分析［J］.石油礦場機械，2011，40（6）：21－25.

［4］ 張洪山.重力式泵下藥劑滴注裝置研制與應用［J］.石油礦場機械，2010，39（11）：78－79

［5］ 王 兵，李長俊，劉洪志.井筒結垢及除垢研究［J］.石油礦場機械2007，36（11）：17－21.

［6］ 馬 穎.油水井套管腐蝕穿孔找漏測井技術［J］.石油礦場機械，2011，40（6）：97－100.

［7］ 高春霞，張 磊，張加勝.一種基于單片機的抽油機SVPWM控制系統研究［J］.石油礦場機械，2009，38（5）：79－83.

［8］ 李光前.電控機械找堵水工藝技術研究［J］.石油礦場機械，2010，39（5）：43－45.

Reseach and Application of Automatic Spot Dosing Device in Oil Well

TANG Fan，LU Mei，WANG Shang－wei，YUAN Hui－ying，ZHOU Yang－fan
（Extra－low Permeability Oil Reservoir Development Department，Changqing Oilfield Company，Xi’an710018，China）

In order to solve the problems such as severe waste of paraffin agent，extensive labor intensity and low working efficiency in the traditional method that dosing from casing tubing annulus，the automatic spot dosing device is developed.First，we carry out a lab simulate test，then，it was used on 10wells and the field application shows that the device runs smoothly and reliably with simple operation，low cost，especially fit for the casing damaged well and exploration well.

casing damaged well；dosing device；protect corrosion；anti－fouling

1001－3482（2012）03－0063－03

TE934.1

B

2011－09－20

唐 凡（1980－），男，陜西寧陜人，工程師，主要從事采油工藝管理工作。