蒸汽热洗工艺技术研究与应用

童真伟 郭大凯 赵 磊 周克莹 吴利群

（华北油田公司采油二厂 河北霸州 065700）

蒸汽热洗工艺技术研究与应用

童真伟 郭大凯 赵 磊 周克莹 吴利群

（华北油田公司采油二厂 河北霸州 065700）

目前抽油机井常用的热洗法清蜡存在着影响油井产量，油井排水周期长、耗费能源、污染地层等缺点，导致油井减产。该工艺利用清水加热成蒸汽后注入油井的油套环空，蒸汽的高温加热井下管柱，当温度超过蜡的熔点时，蜡被逐渐融化，并随着产出液抽出井筒, 达到油井热洗清蜡的目的。通过研究蒸汽洗井的适应范围，确定了洗井的技术参数，并进行了现场应用分析总结。油井排水周期缩短了3天，抽油机负荷减小，起到了增油效果，累计增油751吨。蒸汽热洗工艺减小了地层伤害，能够延长油井的生产周期并提高产量，具有良好的经济效益。

蒸汽洗井；油井清蜡；排水周期；现场应用；油井产量

前言

在岔河集油田开发中，年油井热洗工作量在300井次，原油物性较差，平均含蜡量25%，平均凝固点为32℃，属石蜡基原油，易造成井筒内结蜡、结垢等问题。一方面使得油流通道变小，流动阻力增加，使油井产量下降；另一方面会直接影响抽油设备的正常工作，严重时导致抽油杆、抽油泵遇卡及油管刺漏等事故发生。油井清蜡主要应用常规热洗井方式，清蜡较彻底、迅速，对处理井筒积蜡严重、甚至蜡卡井具有不可替代的作用。但是常规热洗在方便生产的同时，洗井过程中井筒增加的液柱压力与洗井泵压，破坏了井底压力平衡，造成地层污染，据统计，热洗后油井平均含水恢复期3-7天，年影响产量6500吨。为降低常规热洗带来的不利影响，解决常规热洗减产问题，本文就开展蒸汽洗井技术的研究与应用进行简单的探讨。

1 蒸汽热洗技术研究

1.1 技术原理

蒸汽热洗工艺技术主要是以蒸汽为载体，将热能沿环空迅速注入环空内，借助于抽油泵的抽吸作用形成一个热循环系统。这样，高温流体在循环过程中，井筒温度不断升高，将油管内壁和抽油杆外壁的积蜡逐渐溶蚀，同时清洗掉筛管和射孔段附近的可溶性有机堵塞物，从而实现热洗清蜡和清除井筒脏物、缩短排水周期，保证油井正常生产的目的。

1.2 技术特点

利用清水经炉体加热成蒸汽后注入油井的油套环空，蒸汽的高温加热井下管柱，当温度超过蜡的熔点时，蜡被逐渐融化，并随着产出液抽出井筒至井口流经输油管线，达到油井热洗清蜡的目的,具有以下优点:

(1)蒸汽热洗用水量少，用水在8～9m3，水从液态变成气态时，吸收了大量的热，携带的热量所需要的洗井液量小。洗井压力较小，不破坏油井正常生产时的压力平衡，减小了热洗井对地层的污染, 又保护了油层, 缩短了油井热洗后的产量恢复期。

(2) 油井套管进口的蒸汽水温度在100℃以上, 最高可达160℃，保证井口出口温度≥90℃, 确保了油管、抽油杆壁上的结蜡能完全溶化，化蜡更彻底。

(3) 热洗过程中不需要停井，使蜡溶化后随着产出液抽出井筒，避免了因停井造成易蜡卡等事故的发生。

(4) 洗井时间在5h以上, 确保了蒸汽热洗清蜡的彻底性。

(5) 适应性广。蒸汽热洗工艺技术具有广泛的适应性, 它适用于日产液5～15m3、动液面1000米左右、结蜡严重、排水周期长、井场具备380V的低压电源的抽油机井。

1.3 技术适应性分析

蒸汽在油套环空中向下流动过程中，热量通过油管壁向油管内向上的液体传热，蒸汽温度逐步降低。而油管内产液由泵底向上流动，热量向油管外散失，产液温度逐步降低。当在一定位置，假设为O点，油管内产液与油管外蒸汽温度一致(T外＝T内)，O点称为热平衡点，由此位置向上，油井产液停止散热，开始被油套环空内的蒸汽加热，温度逐步升高。热平衡点在结蜡点以下，油井结蜡段充分受热化蜡，热平衡点在结蜡点以上，部分结蜡段无法提温化蜡，由此可见，O点直接影响洗井质量。

由于进入油套环空的高温蒸汽对油井动液面以下油管传热受限，因此对动液面高于700米的油井，清蜡效果较差，不适于用蒸汽洗井；对于日产液量低于10吨的油井，蒸汽洗井用时一般在5小时以上，用时过长，洗井后井筒内熔化掉的蜡不能及时完全排出油井，短期内又在井筒内凝结附着，清蜡不彻底，不适于用蒸汽洗井。

1.4 技术参数确定

1.4.1 洗井温度

先忽略高温蒸汽向地层散热而造成的热损失，则在高温蒸汽与井筒内产液组成的系统中根据能量守恒原理，有如下表达式：

C蒸汽M蒸汽△t1= C产液M产液△t2式中：

C蒸汽---水蒸汽的比热容，2.1×103J/Kg.℃；

M蒸汽---水蒸汽的排量，m3/h;

t1---水蒸汽从注入到从井口排出时的温度差，℃ ；

C产液---油井产液的比热容，近似取水的比热容，4.2×103J/Kg.℃；

M产液---油井的产量，m3/h;

t2---井口油温的变化值，△t2取45 ℃。

上式带入参数整理为M蒸汽△t1= 90M产液，∵△t1=t蒸汽-75 ∴M蒸汽（t蒸汽-75）= 90M产液，

即要达到洗井井口出油温度75℃，蒸汽的温度、排量与油井的产液量存在如上式关系。

由于配套蒸汽洗井泵的排量为1.6 m3/h，所以

t蒸汽= 56.25M产液+75=56.25（M日产液/24）+75＝2.34 M日产液+75

1.4.2 洗井时间

油井结蜡点与油井产液温度、产液量有关，华北砂岩油田油井结蜡点一般在700m以上，结蜡段油管内容积V＝2πrh＝2.11m3，根据不同单井的产液量计算排空结蜡井段容积用时，公式如下：T洗井用时＝24*V/M日产液＝50.64 / M日产液

图1 洗井用时与油井日产液量的管线曲线

从表中可以看出，油井日产液量越高，洗井用时越少。一般情况下，对于日产液量10吨及以上的油井，蒸汽洗井洗井时间5个小时能够保证油井彻底化蜡排蜡。

1.4.3 洗井液用量

洗井液一般使用清水，清水由常温加热至100℃以上形成水蒸汽，在加热设备功率一定情况下，影响蒸汽温度的因素仅为洗井水排量，因此为保障洗井清水能够被加热形成蒸汽的最大排量为1.6m3/h，按最长5小时的洗井时间计算，最大洗井液用量为8m3，对比常规热洗的平均50m3的洗井用水量，单井次洗井清水用量下降84%。

综上所述，蒸汽洗井的技术参数为，洗井温度100-160℃,洗井压力0-0.2MPa，洗井时间5小时以上，洗井用水量小于8m3。

2 蒸汽热洗应用效果

(1)先期陆续试验3口油井效果。分别选取了岔12-239、岔12-276X、岔31-136三口油井进行先期试验,三口井因结蜡严重，井卡频繁，在以往的常规热水洗井过程中, 主要采用锅炉车和水罐车配合，将水加热后注入油井环空内。单井平均用水达30方，由于油井油藏低压低渗，存在着热洗介质与地层不配伍，易造成地层伤害。热洗后平均排水期达7天，影响油井产量，洗井效果差, 而且洗井过程中还存在油井蜡卡。

三口油井应用蒸汽热洗清蜡后, 排水期由7天下降到2.3天, 液量、油量恢复速度快，油量由9吨上升到12吨, 起到了增油的效果，减少了产量损失,电流、载荷明显下降，各项油井数据平稳运行，取得了较好的清蜡热洗效果，确保了油井的正常生产。

表1 三口油井热洗效果表

(2)规模应用效果。从2012年2月试验应用蒸汽热洗工艺以来, 已在76口油井上成功应用了91井次；热洗后产量恢复期由常规热洗井的平均5天下降到3.2d, 油井排水周期缩短，电流明显下降，载荷也均有不同程度下降，并且部分油井起到了增油的效果。尤其以岔12-160、12-239、12-276、12-293、33-29、33-144、岔36、岔12-97、岔31-65、岔48-78、岔48-124、岔48-127等井洗井效果较好。有效避免了常规热洗对地层造成的污染, 维护了油井的正常生产，提高了油井产油量。尤其是有效地解决了因结蜡严重，造成油井蜡卡而无法进行正常热洗清蜡的问题。

通过应用此工艺，76口油井平均日增油1吨，累计增油751吨。减少了对油层的伤害，延长了油井生产周期，提高了油井产量。保证了油井平稳高效运行。

3 结论

（1 ）蒸汽洗井注入油井的洗井液体积小，洗井后对油井的产量影响比常规洗井小，而且减小了洗井对油层的不良影响。

（2）蒸汽热洗排水周期短, 避免了产量损失，提高了油井的生产效率。

（3）蒸汽洗井成本低，能延长检泵周期，提高油井的产量，具有良好的经济效益。

（4）系统新增污水量少，符合节能减排要求。

[1]李日科，王光明.热洗油层防污染装置的应用.江汉采油工艺.2002年第27卷第2期:55-57.

[2]张少波.油井清防蜡工艺在坪北油田的应用[J].长江大学学报（自然科学版）.2010年月第7卷第1期:186-188.

[3]薛清祥等.低压油井热洗清蜡油层保护器. 石油钻采工艺（增刊）.2005年第27卷第6期：72-73.

[4]张少奎等. 对抽油机井热洗清蜡的研究与认识.油气田地面工程.2003年第22卷第4期:11-12.

[5]孙万成,李剑.超导清蜡热洗车在萨南油田的适用性研究[J].石油机械.2009年第37卷第10期：24-29.