井口加藥計量裝置的設計與應用

黃玉志 楊朝鋒 梁玉茹 薛洪波 馬 彬

(延長石油集團研究院，西安 710065)

目前，鄂爾多斯盆地大部分油田存在著含水高，井下管和桿柱結垢腐蝕嚴重，而且一些難動用儲量的開采和部分油井因油稠及結蠟等原因，導致油井生產不正常或井口回壓高及集輸困難等諸多問題。要解決這些問題，就要向油井中投加化學藥劑，以保證油井正常生產。現場普遍采用的人工加藥方式存在缺陷：一次性加藥不能連續發揮藥效；井口無計量設備，無法保證加藥量；井口無摻水稀釋設施，藥劑掛壁嚴重，不能全部到達井底；工人勞動強度大。而電動加壓泵加藥利用光桿的往復運動帶動栓塞泵連續小劑量加藥，其優點是藥液可以持續加入油套環形空間，藥液利用充分；缺點是泵的壽命較短、維修復雜、費用高，而且管桿泵的個別部件不可能全密閉保護，易被破壞。針對上述實際問題，雖有幾種油井加藥裝置問世，但是都不能滿足低滲透油田精確計量連續加藥的需求[1～4]。為此，筆者給出一種井口自動加藥計量裝置的設計原理、結構、操作流程和現場投運數據，以期為油井清、防蠟工藝提供新的技術途徑。

1 自動加藥計量裝置①

1.1 設計原理

該裝置主要通過連通器原理實現儲藥罐與套管之間的封閉式壓力平衡，藥劑在重力作用下，由調節閥控制液體流速，通過標定柱實現藥劑的精確計量和連續加藥。

1.2 結構

圖1 油田井口自動加藥裝置結構簡圖

低滲透油田井口精確計量連續加藥裝置的結構如圖1所示，包括多個閥門、壓力表、液位計、溫度計、標定柱和電伴熱。套管分為兩路：一路由第一閥門、標定柱、第三閥門依次串接入儲藥罐底部；另一路與第五、六閥串接，兩閥間通過管路與儲藥罐上端連接，儲藥罐上端通過第七閥與加藥口連通；套管和第五閥間的管路通過第二閥與標定柱和第三閥之間的管路連通；儲藥罐上端設置有安全閥和壓力表，儲藥罐內部設有電伴熱，電伴熱的開關設置在儲藥罐的外殼上；儲藥罐外殼上還設有液位計和溫度計；儲藥罐的底部通過第四閥與排污口連通。

1.3 操作流程

首先手動關閉第一至第五閥，第六閥和第七閥打開，配好的藥劑通過加藥口加到儲藥罐中，之后關閉第六、七閥，打開第五閥，由于套管15有壓力，幾秒后套管15與儲藥罐16的壓力達到平衡，再打開第三閥3，藥劑在重力作用下流到標定柱14中，標定柱14充滿藥劑后，關閉第三閥3，同時打開第二閥2，套管15和標定柱14又形成壓力平衡，通過控制第一閥1的開度控制流入套管15藥劑量的流速達到要求；第一閥1的開度調節好后，關閉第二閥2，打開第三閥3，儲藥罐16和套管15再次形成一個封閉的壓力平衡系統，儲藥罐16的藥劑在重力作用下，通過標定柱14的準確標定，實現精確計量連續加藥。在使用過程中，當外界溫度偏低時，溫度計11給出報警信號，啟動電伴熱17的開關，實現藥液的加熱，當藥液被加溫至預定的溫度后，關閉電伴熱17的開關停止加熱。如此循環，使藥液始終保持在良好的環境下，以利于藥液的順利加注并充分發揮其藥效，實現連續加溫任務[5～8]。

2 現場試驗

將井口自動加藥計量裝置投入實際生產過程中進行試驗，具體步驟如下：

a. 在現場試驗的單井集輸管線井口上安裝壓力表和溫度計，記錄加藥前的井口回壓和溫度參數。

b. 根據套管環空表面積和藥膜掛壁厚度(0.3mm)，確定套管掛壁的藥劑量為56kg，根據套管掛壁藥劑量確定井口初期的加劑量為60kg。

c. 井口安裝加藥裝置，從套管口添加清、防蠟劑，加藥初期加大劑量，完成藥劑在套管上的掛壁。考慮到藥劑從油井中返出前，首先要在油井油套環形空間呈一定濃度，并且藥劑在油套環形空間中下降時不可避免地要在管壁上形成液膜，第一次加藥時使用大批量批加方式，每口試驗井一次性批加60kg藥劑，這樣可以在油套環形空間的壁面上形成液膜，隨后每天加藥量控制在1.6～4.3kg。另外，藥劑返出初期，油井采出液中藥劑濃度較高，可在油管和集油管道內壁上形成親水的表面活性劑膜，去除管壁上沉積的石蠟。

d. 觀察井口回壓、井口溫度和環境溫度的變化，并定期記錄管道運行參數。

e. 在清、防蠟劑投加一星期后，更換藥劑為降凝劑，用柴油1∶5加熱稀釋后，經加藥漏斗添加至油井套管中，每天加藥量控制在0.68～1.35kg。

f. 繼續觀察井口回壓的變化，并定期記錄管道運行數據。

3 現場試驗數據分析

為了對雙E1-15油井集油管線加劑前、后進行對比分析，將所記錄的加藥前油井井口回壓及井口溫度等參數的變化列于表1。可以看出，隨著冬季環境溫度的下降，集油管線溫度分布也發生變化，隨著溫度降低，原油中的蠟逐漸析出并增厚，減小了含水原油的流通面積，增大了集油管線的壓力降，導致井口回壓變大。

表1 加劑前油井的參數

從2012-11-15開始，從油井套管中添加清、防蠟劑后，加清、防蠟劑后井口回壓變化情況見表2。

表2 加清防蠟劑后油井的參數

從測試結果可以看出，最初油井井口回壓變化不大，原因是由于清、防蠟劑還沒到達井底與原油充分混合，加藥3d后，井口回壓緩慢下降。自井口加藥后，清、防蠟劑慢慢將井筒與集油管線管壁上的蠟質溶解，有效增加了管線的流通面積，降低管線摩阻，從而有效降低了井口回壓。

4 結束語

井口點滴加藥裝置的成功設計，實現了藥劑的長期、穩定連續投加，可以穩定地控制產出液介質中的藥劑濃度，實現最佳的加藥效果。井口自動加藥技術采用自控技術，解決了阻垢劑和緩蝕劑現場配制難度大的問題，實現了化學藥劑井口定時、定量、連續加藥的要求。井口自動加藥裝置安裝工藝簡單，采用不銹鋼加工而成，成本較低，可重復在不同油井之間安裝，拆卸、安裝、攜帶方便，節約了設備材料，可以廣泛地推廣應用。