油井清蜡技术
(2016-04-30 12:07:16)
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油井清蜡机械清蜡技术热力清蜡技术电热抽油杆清防蜡 |
分类: 油田化学 |
油井清蜡技术
含蜡原油在开采过程中虽有不少防蜡方法,但油井结蜡仍不可避免。油井结蜡后应及时清除,清蜡方法主要有:机械清蜡、热力清蜡和热化学清蜡。
1机械清蜡技术
机械清蜡就是用专门的刮蜡工具(清蜡工具),把附着于油井中的蜡刮掉,这是一种既简单又直观的清蜡方法,在自喷井和抽油井中广泛应用。
(1)自喷井机械清蜡的设备,包括机械刮蜡设备和机械清蜡设备
主要设备为绞车、钢丝、扒杆、滑轮、防喷盒、防喷管、钢丝封井器、刮蜡片和铅锤。刮蜡片依靠铅锤的重力作用向下运动刮蜡,上提时靠绞车拉动钢丝经过滑轮拉刮蜡片上行,如此反复定期刮蜡,并依靠液流将刮下的蜡带到地面,达到清除油管积蜡的目的。铅锤质量矿场常用下列经验公式计算:
W=(6~8)pt
式中:W——铅锤质量,kg。如果计算结果小于9kg,则选用9kg的铅锤。
Pt——油管压力,MPa。
采用刮蜡片清蜡时要掌握结蜡周期,使油井结蜡能及时清除,不允许结蜡过厚,造成刮蜡片遇阻下不去,而且结蜡过多也容易发生顶钻事故,要保证压力、产量绝对不受影响,否则必然是结蜡过多,影响刮蜡作业。
当油井结蜡相当严重时,下刮蜡片已经有困难,则应改用钻头清蜡的办法清除油井积蜡,使油管内通径,达到刮蜡片能顺利地起下时则可改回刮蜡片清蜡。钻头清蜡的设备与刮蜡片清蜡设备类似,其不同点是将绞车换为通井机,钢丝换为钢丝绳,扒杆换为清蜡井架,防喷管改为l0m以上的防喷管,钢丝封井器换为清蜡闸门,铅锤换为直径32~44mm的加重钻杆,下接清蜡钻头。
通常油井尚未堵死时用麻花钻头,它既能刮蜡又能将部分蜡带出地面。但是,结蜡非常严重时麻花钻头下不去,这时就要使用矛刺钻头,将蜡打碎,然后用刮蜡钻头将蜡带出地面。
(2)自喷井机械清蜡方法是最早使用的一种清蜡方法。它是以机械刮削方式清除油管内沉积的蜡,合理地清蜡制度必须根据每口油井的具体情况来制定。首先要掌握清蜡周期,使油并结蜡能及时刮除,保证压力、产量不受影响。清蜡深度一般要超过结蜡最深点或析蜡点以下50m.
(3)有杆泵抽油井机械清蜡,它是利用安装在抽油杆上的活动刮蜡器清除油管和抽油杆上的蜡。目前油田通用的是尼龙刮蜡器。
尼龙刮蜡器表面亲水不易结蜡,摩擦系数小,强度高,耐冲击、耐磨、耐腐蚀,一般是铸塑成型,不须机械加工,制造方便,其高度多为65mm。值得注意的是,螺旋要有一定的夹角以保证油流冲击螺旋面时可产生足够的旋转力,使尼龙刮蜡器在上下运动时同时产生旋转运动。尼龙刮蜡器成圆柱体状,外围有若干螺旋斜槽,斜槽的上下端必须重叠,以保证油管内30°都能刮上蜡,斜槽作为油流通道,其流通面积应大于12.17cm2,为44mm抽油泵游动阀座孔面积的3.2倍以上。尼龙刮蜡器内径大于抽油杆外径1mm,外径比油管内径小4mm。在抽油过程中,做往复运动的抽油杆带动刮蜡器做上下移动和转动,从而不断地清除抽油杆和油管上的结蜡。刮蜡器的行程取决于固定在抽油杆上的限位器的间隔距离,限位器的距离要稍小于1/2冲程长度(要考虑抽油工作制度中最小冲程)。尼龙刮蜡器要在整个结蜡段上安装,但是应当看到它不能清除抽油杆接头和限位器上的蜡,所以还要定期辅以其他的清蜡方式,如热载体循环洗井、化学清蜡等措施。
2热力清蜡技术
这种方法是利用热能提高抽油杆、油管和液流的温度,当温度超过析蜡温度时,则起防止结蜡的作用,当温度超过蜡的熔点时,则起清蜡作用。一般常用的方法有热载体循环洗井、电热自控电缆加热、电热抽油杆加热、热化学清蜡等4种方法。
(1)热载体循环洗井清蜡
一般采用热容量大,对油井不会伤害的,经济性好而且比较容易得到的载体,如热油、热水等。用这种方法将热能带入井筒中,提高井筒温度,超过蜡的熔点使蜡熔化达到清腊的目的。一般有两种循环方法,一种是油套环形空间注入热载体,反循环洗井,边抽边洗,热载体连同产出的井液通过抽油泵一起从油管排出。另一种方法是空心抽油杆热洗清蜡,它是将空心抽油杆下至结蜡深度以下50m,下接实心抽油杆,热载体从空心抽油杆注入,经空心抽油杆底部的洗井阀,正循环,从抽油杆和油管环形空间返出。
这两种方法各有优缺点。第一种方法,洗井能经过泵清除泵内的蜡和杂物,其缺点是热效率低,用的洗井液多,而且洗井液经过深井泵抽出影响时率,对敏感性油层还可能造成伤害。后一种方法热效率高,用的洗井液少,而且洗井液不通过深井泵抽出,不影响时率,由于洗井液不与油层接触,所以不存在伤害问题。但是,这种方法还不够成熟,主要是洗井阀故障较多,所以不能解决深井泵的故障问题。根据矿场实践可采用以下经验公式进行抽油井热洗设计。
矿场一般在压力条件允许下尽可能提高排量,但是在刚开始洗井时,温度和排量都不宜太高,防止大块蜡剥落,造成抽油系统被卡事故,所以,一般要待循环正常后方能提高温度和排量。
(2)井下自控热电缆清防蜡
井下自控电缆的工作原理是内部有两根相距约10mm平行导线,两导线间有一半导电的塑料层,是发热元件。电流由一根导线流经半导电塑料至另一根导线,半导电塑料因而发热。由于该半导电塑料有热胀冷缩的特性从而改变其电阻,造成随温度不同半导电塑料通过的电流大小就会随着温度而变化,导致自动控制发热量。
自控电热电缆的特性决定了它可以控制温度,保持井筒内恒温。当温度达到析蜡温度以上时,则起防蜡的作用,但要连续供电保持温度。作为清蜡措施,可按清蜡周期供电加热至井筒温度超过溶蜡温度。下入伴热电缆后井筒原油温度剖面如图8-7所示。因此可根据此原则选择自控电缆规范,根据井筒内原始温度剖面确定结蜡深度,一般要大于析蜡温度3~5℃,据此初定伴热电缆长度。
由于井下自控电热电缆的发热元件只有20QTv (600v,
AC级)型自控伴热电缆相同的一种,因此,若计算所选的电缆总放热量小于所需热能时,需加长电热电缆长度,以达到热量平衡。
(3)电热抽油杆清防蜡
它由变扣接头、终端器、空心抽油杆、整体电缆、传感器、空心光杆、悬挂器等零部件组成电热抽油杆,它与防喷盒、二次电缆、电控柜等部件组成电加热抽油杆装置。三相交流电经过控制柜的调节,变成单相交流电,与抽油杆内的电缆相连,通过空心抽油杆底部的终端器构成回路,在电缆线和杆体上形成集肤效应(空心抽油杆外经电压为零),使空心抽油杆发热。电热抽油杆控制柜分为50kW和75kW两种。电缆截面积为25mm2,额定电压380V,额定电流125A。可按抽油杆设计方法来选择空心抽油杆。
国内外实心抽油杆为了克服螺纹部分应力集中都采取了加大螺纹承载面积的办法,一般公螺纹承载面积加大了1.38~1.67倍,母螺纹承载面积加大了2.49~3.41倍。螺纹部分明显偏弱,强度设计不合理,实际上是与实心抽油杆等强度的空心抽油杆质量偏重,既浪费了钢材又增加了动载荷和惯性载荷。而且空心抽油杆系列内径不统一,抽油杆本体截面积与实心杆不等效,给抽油杆柱设计带来一系列困难。因此在选用空心抽油杆时要特别注意这个问题。
(4)热化学清蜡方法
为清除井底附近油层内部和井筒沉积的蜡,过去曾采用过热化学清蜡方法,它是利用化学反应产生的热能来清除蜡堵。例如氢氧化钠、铝、镁与盐酸作用产生大量的热能:
具体在实施热化学清蜡的操作过程中,需要将两种药液用两台泵车(双液法)按比例从环形空间和另一通道油管或连续油管等按一定配比注入(有杆泵抽油井可上提杆式泵或利用反复式泄油器)。在油井射孔段上方附近进行反应使其达到热峰值。但是要特别注意,套管内不能注入任何带腐蚀性的液体,以保护套管。
该反应由于是瞬间完成达到热峰值,因而两台泵车在施工过程中不能有任何失误,否则就容易发生事故,这是热化学清蜡法的缺点。为此,近年来在反应催化剂方面进行了深人地研究,新开发的各种类型的催化剂可以控制热化学反应开始发生的时间。根据施工的需要选用不同的催化剂,使开始反应的时间从l0min至6h内随意进行调整。由于新催化剂系列的开发,进行热化学清蜡施工时也可以只使用一台泵车(单液法),保证了施工的安全。
实践证明,用上述方法产生的热化学清蜡,不但不经济,而且效率也低。因此,很少单独用此清蜡,常与热酸处理联合使用。
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