蒸汽熱洗工藝技術研究與應用

童真偉，王萬迅，葛東文，韋雅珍，張建利，孟旭彪，明 華，王海洲

(中國石油華北油田公司采油二廠 河北 霸州 065700)

·經驗交流·

蒸汽熱洗工藝技術研究與應用

童真偉，王萬迅，葛東文，韋雅珍，張建利，孟旭彪，明 華，王海洲

(中國石油華北油田公司采油二廠 河北 霸州 065700)

目前抽油機井常用的熱洗法清蠟存在著影響油井產量，油井排水周期長、耗費能源、污染地層等缺點，為此提出了蒸汽熱洗工藝技術。蒸汽熱洗工藝技術是利用清水加熱成蒸汽后注入油井的油套環空，蒸汽的高溫加熱井下管柱，當溫度超過蠟的熔點時，蠟被逐漸融化，并隨著產出液抽出井筒，達到油井熱洗清蠟的目的。應用該技術能有效減小對地層傷害，延長油井的生產周期并提高產量。

蒸汽洗井；油井清蠟；排水周期；油井產量

0 引 言

油田開發中，采油井清蠟主要方法是常規熱洗，其清蠟較徹底、迅速，對處理井筒積蠟嚴重，甚至蠟卡井具有不可替代的作用。但是常規熱洗在方便生產的同時，洗井過程中井筒增加的液柱壓力與洗井泵壓，破壞了井底壓力平衡，造成地層污染，嚴重影響油井產量。為降低常規熱洗帶來的不利影響，解決常規熱洗減產問題，開展了蒸汽熱洗工藝技術的研究與應用的探討。

1 蒸汽熱洗工藝技術研究

1.1 蒸汽熱洗原理及特點

蒸汽熱洗工藝技術主要是以蒸汽為載體，將熱能沿套管迅速注入環空內，借助于抽油泵的抽吸作用形成一個熱循環系統。這樣，高溫流體在循環過程中，井筒溫度不斷升高，將油管內壁和抽油桿外壁的積蠟逐漸溶蝕，同時清洗掉篩管和射孔段附近的可溶性有機堵塞物，從而實現熱洗清蠟和清除井筒臟物、縮短排水周期，保證油井正常生產的目的。

蒸汽熱洗利用清水經爐體加熱成蒸汽后注入油井的油套環空，蒸汽的高溫加熱井下管柱，當溫度超過蠟的熔點時，蠟被逐漸融化，并隨著產出液抽出井筒至井口流經輸油管線，達到油井熱洗清蠟的目的,其技術優點為:

1)蒸汽熱洗用水量少，用水在8～9 m3，水從液態變成氣態時，吸收了大量的熱，攜帶相同的熱量所需要的洗井液量小。洗井壓力較小，不破壞油井正常生產時的壓力平衡，減小了熱洗井對地層的污染, 又保護了油層, 縮短了油井熱洗后的產量恢復期。

2) 油井套管進口的蒸汽水溫度在100 ℃以上, 最高可達160 ℃，保證井口出口溫度≥75 ℃,確保了油管、抽油桿壁上的結蠟能完全溶化，化蠟更徹底。

3) 熱洗過程中不需要停井，使蠟溶化后隨著產出液抽出井筒，避免了因停井，易蠟卡等事故的發生。

4) 洗井時間在5 h以上, 確保了蒸汽熱洗清蠟的徹底性。

5) 蒸汽熱洗工藝技術具有廣泛的適應性, 它適用于日產液5～15 m3、動液面 1 000 m左右、結蠟嚴重、排水周期長、井場具備380 V的低壓電源的抽油機井。

1.2 技術適應性分析

蒸汽在油套環空中向下流動過程中，熱量通過油管壁在油管內向上傳熱，蒸汽溫度逐步降低。而油管內產液由泵底向上流動，熱量向油管外散失，產液溫度逐步降低。當在一定位置，假設為O點，油管內產液與油管外蒸汽溫度值一致(T外=T內)，O點稱為熱平衡點，由此位置向上，油井產液停止散熱，開始被油套環空內的蒸汽加熱，溫度逐步升高。熱平衡點在結蠟點以下，油井結蠟段充分受熱化蠟，熱平衡點在結蠟點以上，部分結蠟段無法提溫化蠟，由此可見，O點直接影響洗井質量。

由于進入油套環空的高溫蒸汽對油井動液面以下油管傳熱受限，因此對動液面高于700 m的油井，清蠟效果較差，不適于用蒸汽洗井；對于日產液量高于10 t的油井，蒸汽洗井用時一般在5 h以上，用時過長，洗井后井筒內熔化掉的蠟不能及時完全排出油井，短期內易沉積在井筒內凝結附著，清蠟不徹底，不適于用蒸汽洗井。

2 技術參數確定

2.1 洗井溫度

先忽略高溫蒸汽向地層散熱而造成的熱損失，則在高溫蒸汽與井筒內產液組成的系統中根據能量守恒原理，有如下表達式：

C蒸汽M蒸汽△t1=C產液M產液△t2

(1)

式中：C蒸汽為水蒸汽的比熱容，2.1×103J/kg·℃；M蒸汽為水蒸汽單位時間的排量，m3/h;t1為水蒸汽從注入到從井口排出時的溫度差，℃ ；C產液為油井產液的比熱容，近似取水的比熱容為4.2×103J/kg·℃；M產液為油井單位時間的產量，m3/h;t2為井口油溫的變化值，△t2取45 ℃。

要達到洗井井口出油溫度75℃，蒸汽的溫度、排量與油井的產液量存在如下式關系：

M蒸汽△t1= 90M產液

△t1=t蒸汽-75

M蒸汽(t蒸汽-75)= 90M產液

由于配套蒸汽洗井泵的排量為1.6 m3/h，所以，

t蒸汽= 56.25M產液+75=56.25(M日產液/24)+75=2.34M日產液+75

2.2 洗井時間

油井結蠟點與油井產液溫度、產液量有關，華北砂巖油田油井結蠟點一般在700 m以上，結蠟段油管內容積V=hπr2=2.11 m3，根據不同單井的產液量計算排空結蠟井段容積用時，公式為：T洗井用時=24×V/M日產液=50.64/M日產液。洗井用時與油井日產液量的管線曲線如圖1所示。

圖1 洗井用時與油井日產液量的管線曲線

從圖1可以看出，油井日產液量越高，洗井用時越少。一般情況下，對于日產液量10 t及以下的油井，蒸汽洗井洗井時間5 h能夠保證油井徹底化蠟排蠟。

2.3 洗井液用量

洗井液一般使用清水，清水由常溫加熱至100 ℃以上形成水蒸汽，在加熱設備功率一定情況下，影響蒸汽溫度的因素僅為洗井水排量，因此為保障洗井清水能夠被加熱形成蒸汽的最大排量為1.6 m3/h，按最長5 h的洗井時間計算，最大洗井液用量為8 m3，對比常規熱洗的平均50 m3的洗井用水量，單井次洗井清水用量下降84%。

綜上所述，蒸汽洗井的技術參數為，洗井溫度100℃～160℃,洗井壓力0～0.2 MPa，洗井時間5 h以上，洗井用水量小于8 m3。

3 蒸汽熱洗應用效果

1)先期陸續試驗3口油井效果。分別選取了岔12-239、岔12-276X、岔31-136三口油井進行先期試驗,三口井因結蠟嚴重，井卡頻繁，在以往的常規熱水洗井過程中, 主要采用鍋爐車和水罐車配合，將水加熱后注入油井環空內。單井平均用水達30 m3，由于油井油藏低壓低滲，存在著熱洗介質與地層不配伍，易造成地層傷害。熱洗后平均排水期達7 d，影響油井產量，洗井效果差, 而且洗井過程中還存在油井蠟卡。

三口油井應用蒸汽熱洗清蠟后, 排水期由7 d下降到2.3 d, 液量、油量恢復速度快，油量由9 t上升到12 t, 起到了增油的效果，減少了產量損失,電流、載荷明顯下降，各項油井數據平穩運行，取得了較好的清蠟熱洗效果，確保了油井的正常生產。

2)規模應用效果。從2012年2月試驗應用蒸汽熱洗工藝以來, 已在76口油井上成功應用了91井次；熱洗后產量恢復期由常規熱洗井的平均5 d下降到3.2 d, 油井排水周期縮短，電流明顯下降，載荷也均有不同程度下降，并且部分油井起到了增油的效果。同時，有效地避免了常規熱洗對地層造成的污染, 維護了油井的正常生產，提高了油井產油量。尤其是有效地解決了因結蠟嚴重，造成油井蠟卡而無法進行正常熱洗清蠟的問題。

蒸汽熱洗效果明顯優于常規洗井，通過應用此工藝，減少了對油層的傷害，延長了油井生產周期，提高了油井產量。保證了油井平穩高效運行。

4 結束語

蒸汽洗井注入油井的洗井液體積小，洗井后對油井的產量影響比常規洗井小，而且減小了洗井對油層的不良影響。

蒸汽熱洗排水周期短, 避免了產量損失，提高了油井的生產效率。洗井成本低，能延長檢泵周期，提高油井的產量，具有良好的經濟效益。

系統新增污水量少，符合節能減排要求。

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Research and Application of Steam Thermal Washing Technology

TONG Zhenwei, WANG Wanxun, GE Dongwen, WEI Yazhen, ZHANG Jianli, MENG Xubiao, MING Hua, WANG Haizhou

(No.2OilProductionPlantHuabeiOilfieldCompany,PetroChina,Bazhou,Hebei065700，China)

The method for heat washing paraffin removal current commonly used in pumping oil wells has disadvantages of long well drainage cycle, high energy consuming, formation pollution, and resulting in oil well lower production. A steam thermal washing technology is put forward in view of the deficiency. By injecting the steam heated into the well tubing casing annulus, the underground pipe column can be heated by the steam with high temperature. When the temperature exceeds the wax melting point, the wax will melt gradually, the steam will be pumped out of the wellbore, together with the produced fluid. The steam thermal washing technology can decrease damage to the geology formation, prolong the well production period and increase the oil production, which has well economic effects.

steam flushing; oil well paraffin removal；drainage period；crude oil production

童真偉，男，1972年生，工程師，2011年畢業于中國石油大學(華東)石油工程專業，現主要從事采油工藝設計。E-mail:xuyanmeng@126.com

TE35

A

2096-0077(2016)06-0098-03

2016-01-07 編輯：高紅霞)