馮殿輝（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

提高機(jī)采井熱洗效率的探討

馮殿輝（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

針對(duì)熱洗中排量、溫度沒(méi)有明確要求而導(dǎo)致熱洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、含水恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，開(kāi)展了提高機(jī)采井熱洗效率的探索。通過(guò)對(duì)42口井的油品化驗(yàn)，得到了不同區(qū)塊含蠟量、析蠟溫度和熔蠟溫度；結(jié)合測(cè)試，掌握了熱洗過(guò)程中井筒溫度損失規(guī)律；研究了不同節(jié)點(diǎn)地面熱量損失；繪制了不同類(lèi)型井合理洗井水量及洗井溫度關(guān)系圖版。通過(guò)研究，得出了不同井況熱洗排量和時(shí)間的關(guān)系，對(duì)制訂單井熱洗制度提供參考依據(jù)，平均單井熱洗時(shí)間減少0.2 h，平均節(jié)約天然氣4 m3，節(jié)電8.8 kWh。

機(jī)采井；熱洗；效率；溫度

結(jié)蠟是影響油井工況和工作環(huán)境的一項(xiàng)重要因素，通常采用液體熱介質(zhì)洗井的方式進(jìn)行清蠟，保證油井的正常生產(chǎn)。常規(guī)熱洗及高壓熱洗車(chē)組清蠟工藝存在易污染油層、效率低的缺點(diǎn)，隨著油田綜合含水上升，生產(chǎn)成本呈上升趨勢(shì)，原有的熱洗制度、熱洗周期確定方法的適應(yīng)性降低，因而急需研究操作性、適應(yīng)性更強(qiáng)的熱洗制度確定方法，滿(mǎn)足油田高效開(kāi)發(fā)、降低生產(chǎn)成本的需要[1]。

1 參數(shù)測(cè)試

1.1 不同區(qū)塊析蠟溫度和熔蠟溫度

為取得目前采油廠各種驅(qū)替方式、不同區(qū)塊原油的析蠟溫度和熔蠟溫度，將全廠劃分為42個(gè)區(qū)塊單元，每個(gè)單元取樣1口，共計(jì)取樣42口井，分析了析蠟溫度和熔蠟溫度。得出：薩北地區(qū)平均析蠟溫度25.54～45.03℃，平均析蠟溫度34.30℃，熔蠟溫度43.17～55.73℃，平均析蠟溫度50.47℃。

1.2 洗井水在地面節(jié)點(diǎn)溫度損失規(guī)律

1.2.1 地面管線溫度分布的數(shù)學(xué)模型

因d l于d T的方向相反，故引入負(fù)號(hào)。設(shè)總傳熱系數(shù)K為常數(shù)，液流流經(jīng)長(zhǎng)為L(zhǎng)的管段后溫降為T(mén) L。則對(duì)上式由0至L進(jìn)行積分得：

（1）、（2）式中：

D——管道外徑，m；

G——熱洗液的質(zhì)量流量，kg/s；

C——熱洗液的比熱容，J/(kg·℃)；

d l——小段管路長(zhǎng)度，m；

d T——散熱后液流產(chǎn)生溫降，℃；

K——管道的總傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；

TR——管道起點(diǎn)流體溫度，℃；

TL——距起點(diǎn)L處流體溫度，℃；

T0——周?chē)橘|(zhì)溫度，地表溫度，℃；

L——管道加熱輸送的長(zhǎng)度，m。

1.2.2 地面管線溫度分布的數(shù)值計(jì)算

總傳熱系數(shù)K是當(dāng)溫差為1℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位傳熱面積所傳遞的熱量。它表示液流至周?chē)橘|(zhì)散熱的強(qiáng)弱，是熱力計(jì)算的關(guān)鍵系數(shù)。對(duì)于埋地管道，管道散熱的傳熱過(guò)程由3部分組成，即液流至管壁的放熱，鋼管壁、瀝青絕緣層或保溫層的熱傳導(dǎo)和管外壁至周?chē)寥赖膫鳠幔òㄍ寥赖膶?dǎo)熱和土壤對(duì)大氣及地下水的放熱）。在穩(wěn)定傳熱的情況下，熱流管道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，已在管內(nèi)外建立了穩(wěn)定的溫度場(chǎng)時(shí)，在同一時(shí)間內(nèi)各部分所傳遞的熱量相等，其熱平衡關(guān)系可表示為：

式中：Dw——管道最外圍的直徑，m；

Di，Di+1——鋼管、黃甲殼及保溫層的內(nèi)外徑，m；

λi——與上述的層相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃)；

Ty——液流溫度，℃；

Tb0——鋼管內(nèi)壁的溫度，℃；

Tbi、Tb(i+1)——鋼管、黃甲殼及保溫層的內(nèi)外壁的溫度，℃；

α1——液流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，W/(m2·℃)；

α2——管外壁至最外邊界層的放熱系數(shù)，W/(m2·℃)。

通過(guò)上述方程設(shè)置邊界條件后求解，得出了埋地管線溫度控制圖版并編寫(xiě)了速查表。

2 溫度控制圖版應(yīng)用效果分析

應(yīng)用“熱洗流量為15 m3/h埋地管線溫度控制圖版”和“熱洗流量為30 m3/h埋地管線溫度控制圖版”，對(duì)大慶油田采油三廠70口井進(jìn)行了熱洗試驗(yàn)。

熱洗過(guò)程的替液、化蠟、排蠟和鞏固階段嚴(yán)格按照?qǐng)D版對(duì)應(yīng)溫度進(jìn)行控制，對(duì)于管線過(guò)溝渠，覆土淺的井均按問(wèn)題段長(zhǎng)度乘以5.0系數(shù)，查找圖版相應(yīng)溫度進(jìn)行控制。挑選的70口井的站間距從300 m到4500 m，井間距從40 m到1800 m，基本涵蓋采油三廠全部井間站間范圍。埋地管線溫度控制圖版現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，圖版平均底線溫度82.2℃，實(shí)際溫度83.2℃，平均相差1℃，井口測(cè)量實(shí)際溫度均能滿(mǎn)足75℃的熱洗要求。某實(shí)驗(yàn)井下Φ38 mm泵生產(chǎn)，沖程3 m，沖速4 min-1，日產(chǎn)液7.04 t，日產(chǎn)油1.43 t，含水79.7%。該井應(yīng)用熱洗控制圖版前后熱洗時(shí)間縮短2 h，含水恢復(fù)曲線見(jiàn)圖1。

從曲線可以得出，該井應(yīng)用圖版之前，含水恢復(fù)時(shí)間約84 h，應(yīng)用圖版之后含水恢復(fù)時(shí)間為54 h，含水恢復(fù)時(shí)減少30 h，減少35%。減少因熱洗影響產(chǎn)量約為1.03 t。

應(yīng)用熱洗溫度圖版后，由于熱洗現(xiàn)場(chǎng)溫度得到保證，熱洗時(shí)間明顯縮短，平均單井熱洗時(shí)間縮短0.2 h。隨熱洗時(shí)間縮短，熱洗水量降低，因熱洗壓油層有所減輕，含水恢復(fù)時(shí)間也有所縮短，因熱洗影響油量也有一定幅度下降，平均單次熱洗少影響產(chǎn)油0.3 t。

圖1 實(shí)驗(yàn)井含水恢復(fù)曲線

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用共76口井，洗井合格率與應(yīng)用之前保持一致水平，平均熱洗時(shí)間減少20 min，平均每洗1口井可節(jié)電8 k Wh，平均單井節(jié)氣5 m3。

全廠抽油機(jī)井和螺桿泵井共開(kāi)采4400口，平均熱洗周期115天，平均每年熱洗13 950井次，熱洗時(shí)間共減少0.2 h，含水恢復(fù)時(shí)間減少8 h，單次熱洗少影響產(chǎn)油0.3 t，熱洗平均耗電44 k Wh，平均耗氣20 m3/h，天然氣價(jià)格按1元/m3，電價(jià)按0.65元/kWh，油價(jià)按1884元/t計(jì)算，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益13.6萬(wàn)元，增油效益788.4萬(wàn)元，兩項(xiàng)合計(jì)802萬(wàn)元。

4 結(jié)論

1）全廠平均析蠟溫度34.3℃、熔蠟溫度50.47℃。

2）地面溫度損失通常是3～5℃之間，井筒內(nèi)的溫度損失主要是熱擴(kuò)散，熱洗水與采出液混合后，達(dá)到熔蠟溫度的時(shí)間主要受產(chǎn)液量的影響。

3）合理洗井水量及洗井溫度關(guān)系圖版應(yīng)用結(jié)果表明，該圖版可有效指導(dǎo)制訂單井熱洗制度，平均單井熱洗時(shí)間減少0.2 h，平均節(jié)約天然氣4 m3，節(jié)電8.8 kWh。

[1]萬(wàn)仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993：868.

[2]童景山.流體熱物性學(xué)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2008：135-136.

[3]沈維道，童鈞耕.工程熱力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2010：144-145.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.05.004

2017-02-10

（編輯 王古月）

馮殿輝，工程師，1995年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（采油工程專(zhuān)業(yè)），從事采油工程管理工作，E-mail：13904592981@163.com，地址：大慶油田有限責(zé)任有限公司第三采油廠第一油礦，163000。