一、油井結蠟過(guò)程
石蠟是石油各種組分的碳氫化合物中含碳原子數為16到64的烷烴。純石蠟為白色,略帶透明的結晶體,比重介于0.88~0.90,熔點(diǎn)在49~60度之間。一般在油層條件下,石油中所含的蠟都處于溶解狀態(tài)。石蠟在油中的溶解度隨溫度降低而降低。在開(kāi)采過(guò)程中,隨著(zhù)溫度壓力的降低和氣體的析出,溶解的石蠟便以結晶析出。隨著(zhù)溫度的進(jìn)一步降低,石蠟不斷析出,其結晶便長(cháng)大聚集和沉積在管壁上,即出現所謂的結蠟現象。一般油井中的蠟為石蠟、膠質(zhì)、瀝青和油質(zhì)的褐黑色固態(tài)或半固態(tài)混合物,有時(shí)其中還有泥砂和水等雜質(zhì)。影響結蠟的因素主要有原油的組成(包括蠟、膠質(zhì)和瀝青的含量)、油井的開(kāi)采條件(溫度、壓力、油氣比、產(chǎn)量)、原油中的雜質(zhì)(泥、砂等)、管壁的光滑程度及表面性質(zhì)。
二、熱洗周期概念
根據油井在生產(chǎn)過(guò)程中的結蠟特點(diǎn),在熱力清蠟中,連續兩次對油井進(jìn)行熱水洗井的時(shí)間即油井的熱洗周期。原來(lái)人們普遍認為熱洗周期是在 時(shí)期內相對恒定的數值。其實(shí)質(zhì)油井的熱洗周期是由多方面因素影響的。熱洗周期應屬時(shí)變結構系統范疇,在現場(chǎng)應用中可應用系統辨識的方法進(jìn)行確定。通過(guò)相關(guān)數值的輸入,建立臨界狀態(tài)的界限,設置等價(jià)系統的預報和控制系統。目前,油井的熱洗周期應屬于部分辨識的問(wèn)題,即在這類(lèi)問(wèn)題中系統的某此基本特性,例如線(xiàn)性度、頻帶度等假定是已知的,但是我們不知道動(dòng)態(tài)方程的階次或有關(guān)數值,這類(lèi)問(wèn)題稱(chēng)之為“灰箱”問(wèn)題,相對“黑箱”問(wèn)題,“灰箱”問(wèn)題是相應尋求到一此參數數學(xué)模型的建立,但對于另外一此參數還沒(méi)有明確的數學(xué)描述。在下步工作中,逐步模擬影響熱洗周期的因素,建立準確的數學(xué)模型,使“灰箱”問(wèn)題成為“白箱”問(wèn)題
三、螺桿泵井熱洗周期的制定
(1)生產(chǎn)參數(產(chǎn)量、沉沒(méi)度、泵效和含水等)確定法。目前螺桿泵井的熱洗周期是由采油隊根據螺桿泵井產(chǎn)量電流曲線(xiàn)變化趨勢確定熱洗周期。為尋求螺桿泵井的結蠟特點(diǎn),我們選取7口試驗井,試驗過(guò)程是先將7口螺桿泵井熱洗,加密錄取產(chǎn)量、含水、電流、沉沒(méi)度等相關(guān)資料,一直待下次作業(yè)前不洗井,作業(yè)時(shí)觀(guān)察起出桿管柱結蠟程度。試驗井中有1口井的數據由于其它措施作業(yè)(蠟影響以外的因素),由于檢泵周期較短,桿管柱只有輕微結蠟。結果分析:2006年11月產(chǎn)量下降,液面上升,電流下降,說(shuō)明此時(shí)泵已受結蠟影響,免洗期95d;至2007年2月產(chǎn)量平穩下降,液面上升,電流較2006年11月上升,此時(shí)結蠟影響逐漸嚴重;至2007年5月,泵漏嚴重檢泵,檢泵后產(chǎn)量恢復正常。從結蠟部位看,上部結蠟是由于油管內液體隨著(zhù)舉升,溫度下降,至蠟凝析點(diǎn)凝析出蠟晶,由于長(cháng)期沒(méi)有清防蠟措施,造成結晶加速;下部結蠟主要是由于在中上部結晶蠟柱在離心力的作用下脫離出來(lái),由于泵排量較小不能把蠟塊排出,造成下部桿柱蠟柱堆積,同時(shí)也反映出井下的溫度達不到化蠟溫度。通過(guò)油井結蠟特點(diǎn),對于液量在40t左右,含水80%~90%之間,理論排量在80~100的螺桿泵井,熱洗周期在90d~120d之間。X2井目前試驗中仍生產(chǎn)的井,泵型120-27,轉速70r/m,正常產(chǎn)液15t,含水89.5%,沉沒(méi)度53.6m;但是產(chǎn)液已經(jīng)從15t降至6t。但由于該井供液狀況較差,目前沉沒(méi)度只有35.53m。從目前狀況看,該井產(chǎn)量下降的主要因素蠟影響占有 因素,但是并不是主要矛盾,該井的主要矛盾是供液不足,可見(jiàn),對于小排量螺桿泵井(500型以下,理論排量在20~40t/d)的結蠟影響對油井產(chǎn)液影響不大,熱洗周期可適當延長(cháng),一般在180d~210d。通過(guò)以上2口典型井的結蠟分析,初步對螺桿泵井確定合理的熱洗周期總結出一此規律,在下步工作中,還需加密跟蹤試驗過(guò)程,分析,總結規律。
(2)原油物性參數確定法。在生產(chǎn)過(guò)程中,人們在熱洗周期的確定上,主要是依靠生產(chǎn)過(guò)程參數評價(jià)和確定熱洗周期。如果從原油物性角度考慮,結合生產(chǎn)過(guò)程參數,熱洗周期的制定將 趨合理。具體方法:在螺桿泵井作業(yè)后或 洗井后生產(chǎn)穩定時(shí),測得產(chǎn)出液中含蠟量,做為標定含蠟量;在生產(chǎn)過(guò)程中,甸15d取樣化驗,跟蹤監測產(chǎn)出液中含蠟量;在含蠟量降低到 數值,結合生產(chǎn)數據的變化,辨識預警,確定合理周期。此種方法主要是依據在油井結蠟過(guò)程主要是含蠟量的變化,如果含蠟量降低很明顯,證明油井結蠟較嚴重,應該進(jìn)行熱洗。這種方法是通過(guò)理論推理想到的,在實(shí)際現場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中,是否能作為確定合理熱洗周期或清蠟周期的依據,還待日后現場(chǎng)應用試驗結果。
螺桿泵舉升工藝是機械采油的一種舉升方式,是繼抽油機和電泵后在全油田推廣應用的。目前某區螺桿高粘度油泵井的清防蠟方式主要采取熱洗清蠟。如何確定合理的熱洗周期,是螺桿泵井的高產(chǎn)穩產(chǎn),降低螺桿泵井作業(yè)檢泵率和返工率的關(guān)鍵。在熱洗周期概念上,引入系統辨識的相關(guān)知識,為日后合理確定螺桿泵井或其它油井的清防蠟周期開(kāi)辟新的途徑。通過(guò)對17口螺桿泵井免熱洗試驗觀(guān)察螺桿泵井的結蠟特點(diǎn),總結制定了比較常見(jiàn)的兩個(gè)理論排量范圍和高含水期90%含水的熱洗周期。通過(guò)理論推理總結出含蠟量這一特性參數對井下結蠟狀況的量化處理,對下步的現場(chǎng)應用和效果評價(jià)具有指導意義。