對(duì)應(yīng)用皮碗洗井器抽油機(jī)井優(yōu)化熱洗參數(shù)試驗(yàn)

曲志強(qiáng) 朱榮杰（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

1 問(wèn)題的提出

為彌補(bǔ)遞減造成的產(chǎn)油量降低，近年油田采取了大量的提液措施，提高油井的產(chǎn)液量。在彌補(bǔ)產(chǎn)量遞減的同時(shí)，使得部分區(qū)塊地層壓力降低。在這些區(qū)塊中，由于地層壓力下降，采出液脫氣嚴(yán)重，致使采出液中重質(zhì)成分相對(duì)增加，油井的結(jié)蠟速度加快。當(dāng)抽油機(jī)井結(jié)蠟時(shí)，通常采用的方法是利用流程或熱洗車組對(duì)結(jié)蠟井進(jìn)行熱洗，以盡快恢復(fù)抽油泵的工作狀況。

此時(shí)將產(chǎn)生以下三個(gè)方面的問(wèn)題：一是部分熱洗水進(jìn)入油層，沒(méi)有起到熱洗清蠟的作用；二是形成熱水壓井，熱洗水占滿了整個(gè)井筒，部分熱洗水也沒(méi)有起到清蠟的作用；三是完成清蠟后，不僅要將占滿井筒的水排出井筒，還要將進(jìn)入油層的水排出井筒，需要較長(zhǎng)的含水恢復(fù)時(shí)間。由于上述問(wèn)題的存在，會(huì)產(chǎn)生三個(gè)結(jié)果：一是增加了熱洗水用量，中轉(zhuǎn)站將損失相當(dāng)數(shù)量的天然氣和輸送電能；二是將沒(méi)有起到熱洗作用的井筒內(nèi)的熱洗水舉升到地面，增加了無(wú)用消耗；三是由于含水恢復(fù)時(shí)間的延長(zhǎng)，也增加了部分舉升能耗。

為解決上述問(wèn)題，在應(yīng)用抽油機(jī)井皮碗洗井器的基礎(chǔ)上，優(yōu)化熱洗水用量和熱洗時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了保證熱洗質(zhì)量的同時(shí)，大幅度降低了熱洗水用量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。

2 工作原理

抽油機(jī)井皮碗洗井器安裝于抽油泵之下，進(jìn)液通道的篩管之上，底部有一單流閥，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。皮碗封隔器屬自封封隔器的一種，其外徑略大于套管內(nèi)徑，在管柱重量的作用下下入井筒內(nèi)。正常生產(chǎn)時(shí)，井筒內(nèi)的液體經(jīng)過(guò)篩管、單流閥井入油套環(huán)形空間，被抽油泵抽汲至地面。當(dāng)熱洗時(shí)，水柱壓力大于單流閥下部的壓力時(shí)，皮碗在壓差的作用下進(jìn)一步張開(kāi)，徹底密封油套環(huán)形空間；在單流閥作用下，油套環(huán)形空間的熱洗水不能通過(guò)單流閥井入封隔器下部的油套環(huán)形空間，更無(wú)法進(jìn)入油層，熱洗水只能通過(guò)熱洗水進(jìn)口進(jìn)入抽油泵。

圖1 抽油機(jī)井皮碗洗井器管柱

使用抽油機(jī)井皮碗洗井器，其突出的特點(diǎn)是進(jìn)入油套環(huán)形空間的熱洗水只能通過(guò)熱洗水進(jìn)口進(jìn)入抽油泵，大幅度減小了熱洗水用量；同時(shí)，熱洗水不能進(jìn)入皮碗洗井器下部的油套環(huán)形空間和油層，大幅度減少了熱洗后的含水恢復(fù)時(shí)間，減少了熱洗水與采出液混合后升溫能耗，提高了熱洗效率。

3 現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化試驗(yàn)

由于與皮碗洗井器配合可減小了熱洗水用量、提高熱洗效率，但在固定排量下多少熱洗時(shí)間是最為優(yōu)化的呢？為此進(jìn)行了下入洗井器抽油機(jī)井熱洗水量、熱洗時(shí)間的優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)中，選擇了油田最為常用的熱洗泵排量25 m3/h，井口熱洗溫度嚴(yán)格控制在75℃，井口熱洗壓力統(tǒng)一調(diào)整至在滿足熱洗排量是抽油泵理論排量4倍以上要求，選擇了產(chǎn)液量基本相同、含水基本相同、沉沒(méi)度基本相同、下入皮碗洗井器和沒(méi)下入皮碗洗井器的各6口井，分為6個(gè)對(duì)比組進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)中，統(tǒng)一監(jiān)測(cè)井口出液情況，每隔10 min取一次油樣，記錄井口返出液體的含水及時(shí)間。當(dāng)返出全部為清水時(shí)，停止熱洗，取樣觀察抽油機(jī)井的含水恢復(fù)，對(duì)比含水恢復(fù)時(shí)間。

試驗(yàn)原理：當(dāng)熱洗水進(jìn)入抽油泵后，在高溫、高壓作用下，迅速形成抽噴狀態(tài)。熱洗水與結(jié)在桿、管上的蠟和油管內(nèi)的原有液體一同舉升到地面。當(dāng)?shù)孛嫒訒r(shí)，取樣液體全部為清水含水100%時(shí)，說(shuō)明熱洗排蠟過(guò)程結(jié)束、熱洗結(jié)束，時(shí)間為完成熱洗時(shí)間，對(duì)比熱洗時(shí)間，并計(jì)量出所用熱洗水量；之后每半小時(shí)取樣一次，化驗(yàn)對(duì)比含水，得到熱洗時(shí)含水恢復(fù)到正常生產(chǎn)時(shí)，即為含水恢復(fù)的時(shí)間。

從表1可以得出，應(yīng)用皮碗洗井器熱洗時(shí)，不同產(chǎn)液量、沉沒(méi)度、含水條件下，應(yīng)用皮碗洗井器的抽油機(jī)井，當(dāng)含水達(dá)到100%的時(shí)間，平均比不使用皮碗洗井器減少1.5 h。由于每隔10 min取樣，因而可以斷定，平均可減少時(shí)間應(yīng)大于1.5 h。根據(jù)流量計(jì)計(jì)量的熱洗水量對(duì)比，平均可減少熱洗水量在21.5 m3以上。

根據(jù)上述計(jì)量結(jié)果，初步得到不同產(chǎn)液量可節(jié)省的熱洗時(shí)間和節(jié)省熱洗水量的曲線，見(jiàn)圖2。使用皮碗洗井器，可減少熱洗恢復(fù)時(shí)間約64%，按6組對(duì)比試驗(yàn)的平均時(shí)間計(jì)算，約為64 h。由于是每隔30 min取樣，因而效果應(yīng)大于64 h（表1）。

可以得出，下入皮碗洗井器的抽油機(jī)井，可比不下洗井器的井，熱洗時(shí)間可減少1.5 h，減少熱洗水用量21.5 m3。減少含水恢復(fù)時(shí)間可達(dá)到64 h。

表1 完成熱洗時(shí)間、熱洗水用量、含水恢復(fù)時(shí)間對(duì)比

圖2 不同產(chǎn)液量可節(jié)省的熱洗時(shí)間在和節(jié)省熱洗水量的曲線

3 效果預(yù)測(cè)

大慶煉化球罐

根據(jù)熱力學(xué)能量平衡原理，燃燒甲烷釋放的有效熱能與熱洗水溫度升高吸收的熱能相等，即：

Q水CΔt=Amη

式中：Q水——洗井水用量，kg；

C——水的比熱容，取4.18×103J/(kg℃)；

Δt——熱洗水溫升，℃。熱洗水加熱時(shí)需從

45℃上升到80℃，溫升35℃；

A——甲烷的燃燒值，取55 625 kJ/kg；

m——甲烷的質(zhì)量，kg；

η——加熱爐工作效率，取80%。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（壓力1個(gè)大氣壓、溫度為20℃）每16 g甲烷體積為22.4l m3，即由質(zhì)量折算成標(biāo)準(zhǔn)體積系數(shù)為1.4 m3/kg。

根據(jù)上式推導(dǎo)計(jì)算得出，減少熱洗水用量21.5 m3減少使用甲烷質(zhì)量為70.68 kg，折算成標(biāo)準(zhǔn)體積為98.96 m3。

熱洗泵電動(dòng)機(jī)功率為30 kW，平均功率利用率為60%，1.5 h可節(jié)約用電27 kWh；減少含水恢復(fù)時(shí)間平均64 h，抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)平均工作功率10 kW，64h可節(jié)約用電640 kWh。

使用皮碗洗井器、優(yōu)化熱洗參數(shù)，平均熱洗1口井可節(jié)電667 kWh，折合人民幣為433.55元；節(jié)約甲烷標(biāo)準(zhǔn)體積為98.96 m3，折合人民幣約為79.18元；共計(jì)512.73元。

4 結(jié)論

1）應(yīng)用抽油機(jī)井皮碗洗井器，并通過(guò)熱洗參數(shù)的優(yōu)化，平均可減少熱洗時(shí)間約1.5 h，平均單井可減少熱洗水用量21.5 m3。

2）按優(yōu)化后的參數(shù)運(yùn)行，使用皮碗洗井器，可減少熱洗恢復(fù)時(shí)間約64 h。

3）使用皮碗洗井器，按優(yōu)化熱洗參數(shù)運(yùn)行，平均每口井可節(jié)電667 kWh，節(jié)約甲烷標(biāo)準(zhǔn)體積為98.96 m3。

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