吐玉克稠油井替油洗井及解堵技術研究

摘 要 吐玉克油田的油井，由于稠油的原因，或因生產過程中摻稀比不當，以及摻稀泵出現故障而不能及時處理等原因，造成稠油上返，如不及時停機就會因油管上部稠油粘度過高將油管內腔堵死，迫使抽油機停機，或將抽油桿拉斷。在摻稀過程中，稀油中蠟質會不斷析出，如不及時熱洗，或洗井方式不當，都會將空心桿內孔堵死使油井停產。為了解決這些問題，本文重點介紹了稠油井替油洗井的技術應用，以及不同方法的優缺點。

關鍵詞 稠油井 洗井 解堵研究

一、稠油井替油洗井原理及循環方式選擇分析

1.液體流動中流速分布（見圖1）。

圖1 圓管內速度的分布（a）一層流；（b）一端流

由實驗和理論證明，不論那種流態，對于圓管來說，各層質點沿平行管軸線方向運動，與管壁接觸的一層速度為零，管軸線上速度最大。流體層流流動時整個管流如同無數薄壁圓筒一個套著一個滑動，最大流速為平均流速的兩倍。

替油洗井作業中以稀油為前置液，利用流體做層流流動時的速度分布原理，當稀油至稠油位置時，由于稠油的粘度大管壁附近的稠油幾乎不流動，稀油與稠油的流形接近于錐形，稀油進入稠油不斷稀釋稠油，稀油的滲透擴散增加了動量、熱量的傳遞，降低稠油粘度，減小流動阻力，從而改善稠油流性能，再用其他洗井液將混合油清洗出井筒。

2.替油洗井過程中不同循環方式下效果分析。當其他條件恒定時，水力半徑是影響管道通流能力大小的主要參數。水力半徑大，表明液流與管壁接觸少，通流能力大；水力半徑小，表明液流與管壁接觸多，通流能力小。

液體在內外圓環形空間的水力半徑為：R=（R1-R2）/2

無抽油桿時油管內水力半徑：R1=r/2=76/4=19（mm）

有抽油桿時油管內水力半徑：R2=（r1-r2）/2=（88.9-36）/4=13.225（mm）

油套環空水力半徑：R3=（r3-r1）/2=（159.41-88.9）/4=17.6（mm）

油套環空截面積：199.5cm2；油管內截面：45.8cm2。

當井內無抽油桿時，油管的通流能力略大于油套環空間的通流能力；當油管內有抽油桿時，油套環空的通流能力大于油管與油桿環空的通流能力，環空載面約為油管內截面積的4倍。盡管井內無抽油桿時，反循環時的通流能力看起來大于正循環時的通流通力，但由于替油洗井過程中井內原油未被完全替出前，井筒內液體為非均質液體，各斷面的流體特性各不相同，各斷面間的流動特性也不相同，所以不能只考慮管柱的通流能力而選擇循環方式。事實證明采用反循環的方式則往往導致作業失敗。

正循環時有以下優點，反循環時則恰恰相反：一是正循環替油洗井中，由于油管內截面僅為油套環空截面的1/4，替油過程中油管內的冷介質對環空內原油的影響小；二是對于一般油井，油管內為混合油，井內混合油有較高的溫度且粘度低，替油洗井過程中環空溫度下降減慢，加上替油過程中混合油也起到解低稠油粘度的作用，使稠油粘度下降幅度增大；三是環空載面約為油管內截面積的4倍，由于層流時流速分布原理，過油面積增大，稀油穿過稠油時與稠油的接觸面增大，對稠油的稀釋迅度加快即降粘速度加快。

二、稠油井替油洗井技術應用

1.分流、限壓正循環替油洗井。稠油抽油井在生產過程中如摻稀泵出現故障后不及時停抽，則會造成稠油在油管中上返，導致抽油機因負荷太大而無法正常運行，有時會拉斷抽油桿。采用正循環替油過程中往往一開始泵壓直線上升，而停泵后壓力下降較快，即便是配備最小柱塞的水泥車也不能連續開泵，需要返復開泵、停泵。水泥車反復在高壓下停開泵會造成盤根損壞及柱塞鋼套拉壞。當清質流體液面不斷加深，稠油及混合油液面不斷上升，回壓不斷增大，頂替液將進入地層，往往因此而放棄替油洗井或致使替油洗井失敗。如不將油管內稠油替出，起鉆過程中大量稠油會被帶到地面，嚴重污染環境，給作業增加了不安全因素。且因稠油稠阻力太大，起鉆時負荷增大，容易拉環抽桿，起桿速度極慢，每小時僅能起出8根～10根。3000米泵掛的井，起桿時間達到30小時以上，而正常情況下只需10小時～12小時。

采用分流-限壓法替油，將會大大提高替油洗井一次成功率。該方式是：在入井管線適當位置接三通和閘門，在替油過程中通過調整閘門，將一部分液體通過分流管線流回大罐，從而將泵壓控制在某一點，從而實現在替油過程中連續開泵。由于泵壓較低，從而使設備得以正常運轉，稀稠油得以充分混合，減少、防止替油用液漏失，提高了替油效率和成功率（見圖2）。

圖2 分流法替油洗井示意圖

2.先桿內后管內替油洗井。摻稀泵出現故障后，如不及時停泵，就會造成大量稠油在油管內上返。如不能及時上修，產量高的井、套管內稠油的液面也會快速升高，將很難將稠油替出井筒。而采用先桿內后管內替油方式則成功率就會大大提高。該方式是：將泵提出泵座，先從抽油桿內替入5方～10方稀油，之后將抽油桿上端用絲堵堵塞，從油管替入5方～10方的稀油，接用活性水或地層水頂替，這樣井內稠油被分為兩段，井內稠油得以快速稀釋，從而防止入井液漏失、降低施工泵壓、完成替油洗井作業。

3.反擠反循環替油洗井。桿柱斷脫后，如果產量很低、桿柱斷脫后及時發現，并油管內稠未上返的井，采用反循環替油洗井時，有時能完成替油洗井作業，從而避免帶油起斷點以上的油桿作業，但如果地層漏失嚴重，套管內稠油進入油管后將會使施工失敗，從而增大了作業難度，使作業周期變長。對于這類井，為了防止反循環替油洗井失敗，應先采用從套管內反擠入后反循環洗井的方式進行作業，以防止套管內稠油進入油管。

4.過油桿替油洗井。當油桿斷脫而無法實現打撈或管式泵泄油器打不開時，油管內為混合油，稠稀比低，或躺井時間長的井則無法完成反循環替油，此時，起原井油管時油管內的原油只能泄于井口以外，從而增大了環保困難和安全風險。可采用在空心抽油桿油管之間建立循環，將油管中原油替換為清水，從而減少作業風險和環境污染。該方式使用過程中，由于油桿內徑過小，施工泵壓很高，要與分流限壓法相接合，才能完成作業。

5.提泵正擠入解堵。在以往作業中，如果出現稠油上返油管內而不能使油井正常生產時，必須先將桿柱起出，再進行替油法井，施工工期長。2012年開始試用不將原井桿柱起出而直接替油解除稠油上返堵塞管柱的井況。該方法是，先將泵提出泵座、將井內抽油桿懸掛于井口，從油管正擠入稀油10方，將上返于油管內的原油擠入油套環空，從而解除油管內稠油堵塞及稠油粘卡。

2012年，這類井共上修的成功率在100%，該方法與常規作業相比具有以下優點：

（1）減少了替油時所需的液量，成功率高。常規的解除稠油上返堵塞作業中，如僅將稠油替入套管，作業過程中稠油會回返于油管中，完井后油井仍然不能正常生產，所以要將井內稠油替出井筒，以保證完井質量，這往往需用60方～80方其他液體將稠油頂替出井筒。而采用提泵解堵的方法，將稠油頂入套管后立即將示坐入泵座，此時油管內完全為稀油，生產過程中進入油管的稠油會被迅速稀釋，故無需將井內原油頂出井筒，從而大大減少了作業用液量，也避免了因作業中冷傷害使井筒內稠油粘度增大和完井初期泵常會拖出泵座的現象，提高了作業成功率。

（2）對原井泵及抽油桿幾乎無損傷。采用該方法解堵時，只是將泵提出泵座，無需將原油抽油桿及泵起出，從而避免了如替油不成功時，在起桿過程中對抽油桿的拉損，也避免了起下作業中對抽油泵的損傷，保證了泵的完好性。

（3）上修時無需上作業機，作業周期不大于12小時。如將整個作業設備搬入進行解堵作業，作業周期在2天以在，而采用以上方法，只需上吊車一部，將泵提出泵座，就可以進行解堵作業，無需起出全井桿柱從而縮短了作業時間。

6.提泵正洗解堵。（1）常用的幾種熱方法簡介。稠油井在摻稀過程中，稀油中的蠟質會在井內800米以上抽油桿內壁析出，凝結在油桿內壁，使內控變小，如不及時清洗，將會堵死摻稀通道，故要定期或不定期的熱洗清蠟解堵。以往采用從抽油桿內泵入，從油管返出或從套管內泵入從油管內返出的方法。當從油桿內泵入時往往由于桿內區部受熱，上部結蠟在半溶化狀態下下落，會瞬時將油桿內控堵死，而且施工中泵壓很高，從而使熱無法繼續進行，造成躺井，桿柱完全堵塞的井無法從油桿內泵入；采用從套管內泵入熱介質熱洗解堵的方式時，桿柱內溫度上升慢，用液量大，作業時間長，有時因地層漏失或油管內稠油上返而使施工失敗。

（2）2012年采用了將泵提出泵座，從油管熱洗的方法。該方法是先將泵提出泵座，從油管注入熱介質熱洗，同時從油桿摻稀。熱洗作業中，由于是油套循環，使熱洗時的注入阻力減小，抽油桿內配合摻稀，使被溶化的蠟及時帶出油桿，大大提高了熱洗成功率。但如果油管內稠稀油比太大或稠油上返的井，則熱洗時注入壓力大于盤根額定工作壓力（盤根承壓僅6.8MPa）正循環時，會造成盤根剌漏，作業中風險及大，有時使熱洗無法繼續進行。針對以上問題，我們設計加工了特殊的工具，即桿管轉換接頭，解決了以上問題，削除了作業中不安全因素。

三、應用效果及結論

2012年，一般檢泵及措施井均采用正循環替油洗井的方式，該方式成功率100%。因摻稀不正常致使稠油上返至井口的井，采用分流限壓替油洗井方式均能在數小時之內完成洗井作業；油桿斷脫采用反循環替油洗井的，只有兩口產量低于3方的井完成了洗井作業；部分井采用先反擠后返洗的方法，即使因地層漏失而不能將油管內稠油替出，也避免了套管內稠油進內油管而使井況復雜化。過油桿替油洗井時因油桿內徑過小，作業時需采用分流限壓方才能建立正常循環。油管內稠油上返的井采用提泵正擠入，解除稠油堵塞，此方法作業周期短（6小時～8小時），成功率高。提泵正洗91井次，未洗通井8井次，成功率91.2%。稠油井替油洗技術的綜合應用，極大地提高了替油洗井的成功率，降低了作業難度，避免、減小了環境污染，提高了作業效率。