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制定螺杆泵井合理热洗周期及表面性质

2019-04-08 04:18:55
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  一、油井结蜡过程

  石蜡是石油各种组分的碳氢化合物中含碳原子数为16到64的烷烃。纯石蜡为白色,略带透明的结晶体,比重介于0.88~0.90,熔点在49~60度之间。一般在油层条件下,石油中所含的蜡都处于溶解状态。石蜡在油中的溶解度随温度降低而降低。在开采过程中,随着温度压力的降低和气体的析出,溶解的石蜡便以结晶析出。随着温度的进一步降低,石蜡不断析出,其结晶便长大聚集和沉积在管壁上,即出现所谓的结蜡现象。一般油井中的蜡为石蜡、胶质、沥青和油质的褐黑色固态或半固态混合物,有时其中还有泥砂和水等杂质。影响结蜡的因素主要有原油的组成(包括蜡、胶质和沥青的含量)、油井的开采条件(温度、压力、油气比、产量)、原油中的杂质(泥、砂等)、管壁的光滑程度及表面性质。

  二、热洗周期概念

  根据油井在生产过程中的结蜡特点,在热力清蜡中,连续两次对油井进行热水洗井的时间即油井的热洗周期。原来人们普遍认为热洗周期是在一定时期内相对恒定的数值。其实质油井的热洗周期是由多方面因素影响的。热洗周期应属时变结构系统范畴,在现场应用中可应用系统辨识的方法进行确定。通过相关数值的输入,建立临界状态的界限,设置等价系统的预报和控制系统。目前,油井的热洗周期应属于部分辨识的问题,即在这类问题中系统的某此基本特性,例如线性度、频带度等假定是已知的,但是我们不知道动态方程的阶次或有关数值,这类问题称之为“灰箱”问题,相对“黑箱”问题,“灰箱”问题是相应寻求到一此参数数学模型的建立,但对于另外一此参数还没有明确的数学描述。在下步工作中,逐步模拟影响热洗周期的因素,建立准确的数学模型,使“灰箱”问题成为“白箱”问题

  三、螺杆泵井热洗周期的制定

  (1)生产参数(产量、沉没度、泵效和含水等)确定法。目前螺杆泵井的热洗周期是由采油队根据螺杆泵井产量电流曲线变化趋势确定热洗周期。为寻求螺杆泵井的结蜡特点,我们选取7口试验井,试验过程是先将7口螺杆泵井热洗,加密录取产量、含水、电流、沉没度等相关资料,一直待下次作业前不洗井,作业时观察起出杆管柱结蜡程度。试验井中有1口井的数据由于其它措施作业(蜡影响以外的因素),由于检泵周期较短,杆管柱只有轻微结蜡。结果分析:2006年11月产量下降,液面上升,电流下降,说明此时泵已受结蜡影响,免洗期95d;至2007年2月产量平稳下降,液面上升,电流较2006年11月上升,此时结蜡影响逐渐严重;至2007年5月,泵漏严重检泵,检泵后产量恢复正常。从结蜡部位看,上部结蜡是由于油管内液体随着举升,温度下降,至蜡凝析点凝析出蜡晶,由于长期没有清防蜡措施,造成结晶加速;下部结蜡主要是由于在中上部结晶蜡柱在离心力的作用下脱离出来,由于泵排量较小不能把蜡块排出,造成下部杆柱蜡柱堆积,同时也反映出井下深度的温度达不到化蜡温度。通过油井结蜡特点,对于液量在40t左右,含水80%~90%之间,理论排量在80~100的螺杆泵井,热洗周期在90d~120d之间。X2井目前试验中仍生产的井,泵型120-27,转速70r/m,正常产液15t,含水89.5%,沉没度53.6m;但是产液已经从15t降至6t。但由于该井供液状况较差,目前沉没度只有35.53m。从目前状况看,该井产量下降的主要因素蜡影响占有一定因素,但是并不是主要矛盾,该井的主要矛盾是供液不足,可见,对于小排量螺杆泵井(500型以下,理论排量在20~40t/d)的结蜡影响对油井产液影响不大,热洗周期可适当延长,一般在180d~210d。通过以上2口典型井的结蜡分析,初步对螺杆泵井确定合理的热洗周期总结出一此规律,在下步工作中,还需加密跟踪试验过程,精细分析,总结规律。

  (2)原油物性参数确定法。在生产过程中,人们在热洗周期的确定上,主要是依靠生产过程参数评价和确定热洗周期。如果从原油物性角度考虑,结合生产过程参数,热洗周期的制定将更趋合理。具体方法:在螺杆泵井作业后或彻底洗井后生产稳定时,测得产出液中含蜡量,做为标定含蜡量;在生产过程中,甸15d取样化验,跟踪监测产出液中含蜡量;在含蜡量降低到一定数值,结合生产数据的变化,辨识预警,确定合理周期。此种方法主要是依据在油井结蜡过程主要是含蜡量的变化,如果含蜡量降低很明显,证明油井结蜡较严重,应该进行热洗。这种方法是通过理论推理想到的,在实际现场生产过程中,是否能作为确定合理热洗周期或清蜡周期的依据,还待日后现场应用试验结果。

  螺杆泵举升工艺是机械采油的一种举升方式,是继抽油机和电泵后在全油田推广应用的。目前某区螺杆泵井的清防蜡方式主要采取热洗清蜡。如何确定合理的热洗周期,是确保螺杆泵井的高产稳产,降低螺杆泵井作业检泵率和返工率的关键。在热洗周期概念上,引入系统辨识的相关知识,为日后合理确定螺杆泵井或其它油井的清防蜡周期开辟新的途径。通过对17口螺杆泵井免热洗试验观察螺杆泵井的结蜡特点,总结制定了比较常见的两个理论排量范围和高含水开发期90%含水的热洗周期。通过理论推理总结出含蜡量这一特性参数对井下结蜡状况的量化处理,对下步的现场应用和效果评价具有指导意义。