重力式泵下藥劑滴注裝置研制與應用

張洪山

(中國石化股份公司勝利油田分公司,山東東營257001)

重力式泵下藥劑滴注裝置研制與應用

張洪山

(中國石化股份公司勝利油田分公司,山東東營257001)

勝利油田部分注水開發(fā)后期的油井因結垢問題,縮短了檢泵周期。采用定期環(huán)空摻藥的方式,雖然取得了一定的效果,但是存在腐蝕套管和用量大等問題。介紹了一種新型的井下?lián)剿幯b置,能夠實現(xiàn)藥劑在泵下連續(xù)、定量地與產(chǎn)出液混合,從而延緩油井產(chǎn)出液結垢的速度。現(xiàn)場應用17井次,平均檢泵周期延長129 d。

油井;結垢;重力式藥劑滴注裝置

Abstract:With oilfield stepping into the high water cut period,scale become more and more serious,they lead to shortening pump check period.The introduction was made for the gravity instillation device which can suspend the scaled velocity of oil well.Field application showed that the pump maintenance prolonged 129 days.

Key words:oil well;scaling;gravity instillation device

勝利油田大部分區(qū)塊已經(jīng)進入了注水開發(fā)和高含水期,由于注入水與地層水不配伍和產(chǎn)出液中富含CO2-3及 HCO3-離子的原因,導致油井結垢的問題越來越嚴重[1]?，F(xiàn)場解剖分析,泵固定閥是最容易結垢部位,主要是這些部位存在節(jié)流,引起壓力變化形成碳酸鹽垢。治理油井結垢有物理和化學兩種方式,其中環(huán)空加防垢劑和井下加裝固體防垢器等化學防垢的方法應用比較廣泛。原理為利用水溶性的防垢劑分子與產(chǎn)出液中的Ca2+形成可溶性的絡合物或聚合物,增大無機鹽的溶解性,使無機鹽鈣CaCO3不能沉積或附著在金屬表面成垢。

1 現(xiàn)有防垢方法存在的問題

固體防垢技術是將阻垢劑攪拌混合均勻后加入固化劑,在模具內加工成型,制成防垢棒,懸掛于泵掛下方,緩慢地釋放藥劑,使得防垢劑與產(chǎn)出液混合,達到防垢阻垢的目的。由于固體阻垢劑使用的固化劑耐溫性差,當產(chǎn)出液溫度高于90℃時,固體阻垢劑易破損,造成裝置使用壽命短和卡泵等事故的發(fā)生。

環(huán)空摻防垢劑存在的問題:

a) 長期加入的藥劑會對套管造成腐蝕。

b) 對于動液面高的油井,套管加入的藥劑滲流到抽油泵入口時間長,影響了加藥效果。

c) 藥劑在套管環(huán)空滲流的過程中,藥劑的有效成分會有一定程度的消耗。為了滿足現(xiàn)場防垢要求,必須加大藥劑的用量,增加了日常操作成本。

因此,現(xiàn)場需要一種能夠有效解決固體防垢劑耐溫性差、實現(xiàn)高溫結垢井泵下?lián)椒拦竸┑难b置。

2 結構組成

重力式泵下藥劑滴注裝置由摻藥篩管、藥劑管、配重桿、重力泵密封膠筒和平衡彈簧等部件組成。如圖1。

圖1 重力式泵下藥劑滴注裝置結構

3 工作原理

首先,按設計藥劑用量,將藥劑注入到重力泵泵軸上安裝的密封膠筒與重力泵泵頭配合形成的容積腔內。然后,通過上部螺紋將裝置連接到抽油泵尾管上,下入井中。在配重桿重力的作用下,重力泵泵軸克服密封膠筒與藥劑管內壁的摩擦阻力,緩慢向下移動,擠壓藥劑容積腔內的藥劑,在泵頭上下形成壓力差。在此壓力差的作用下,藥劑通過重力泵泵頭與藥劑管內壁的配合間隙,經(jīng)底部過流孔,在泵下與產(chǎn)出液混合、反應,防止地層產(chǎn)出液結垢。最后混合液通過摻藥篩管進入到抽油泵內,舉升到地面。若注入裝置中的藥劑全部排出,可在檢泵作業(yè)時,起出裝置,重新灌注藥劑,下入井中。

4 技術參數(shù)

5 結構特點

a) 由于在抽汲過程中,油管受交變載荷的影響會上下伸縮,導致密封膠筒與重力泵泵頭之間的藥劑管容積發(fā)生變化,其壓力也隨之發(fā)生變化,無法滿足藥劑恒定量排出的要求。通過加裝平衡彈簧,保證了在整個抽汲過程中,泵頭上下壓差為定值。

b) 通過重力泵泵頭與藥劑管內壁的間隙配合,利用環(huán)隙漏失的原理,從而實現(xiàn)了藥劑的小排量與產(chǎn)出液混合的目的。同時通過調整環(huán)隙的配合間隙量,來改變藥劑的排量。流量的計算公式為[2-5]

式中,q為泵流量,m3/s;D為泵頭直徑,m;Δp為泵頭上下壓差,Pa;δ為泵頭與藥劑管之間的間隙,m;L為泵頭長度,m;μ為藥劑溶液動力粘度,Pa·s。

c) 根據(jù)油井的結垢類型,優(yōu)選了聚羧酸類防垢劑。室內試驗表明:防垢劑有效成份含量為30 mg/L和試驗溫度100℃時,阻垢率達95%以上。根據(jù)實施井的檢泵周期,通過增長或減少藥劑管的長度,調整裝置的裝藥量,滿足裝置內灌注藥劑排空時間與預計的檢泵周期相匹配。

6 現(xiàn)場應用

2008年以來,在純梁油田樊 41、勝坨油田坨142和樁西油田樁34等區(qū)塊油井作業(yè)過程中,發(fā)現(xiàn)36井次泵固定閥有碳酸垢沉淀,其中6井次檢泵周期小于120 d。其中部分結垢井地層溫度在110～130℃,泵深處產(chǎn)出液溫度達100℃左右,應用泵下加裝固體防垢棒治理過程中,出現(xiàn)了固體防垢棒破碎,固體藥劑碎塊卡泵的情況。因此對高溫結垢油井實施了重力式泵下藥劑滴注裝置防垢技術?，F(xiàn)場應用17井次,平均檢泵周期延長129 d。

7 結論

通過優(yōu)化液態(tài)防垢劑配方、利用間隙漏失原理實現(xiàn)了藥劑的連續(xù)小劑量注入,使該裝置在治理高溫結垢井方面具有良好的應用前景。同時,在裝置中灌注清蠟藥劑,可起到延緩高含蠟油井結蠟的作用。下一步工作方向是進一步優(yōu)化藥劑配方,形成不同排量系列,提高裝置對于不同井況治理井的適應性。

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Development and Application of the Gravity Instillation Device

ZHANG Hong-shan
(Shengli Oilfield Branch Company,SINOPEC,Dongying257001,China)

TE934.1

B

1001-3482(2010)11-0078-02

2010-05-24

張洪山(1960-),男,山東德州人,高級工程師,主要從事油氣田設備的研究,E-mail:hscbzhs@slof.com。