空心抽油杆热洗井温度的确定方法

付亚荣，马永忠，刘 倩，付丽霞，薛改珍，朱 伟，靳 利，张睿荫

(1.中国石油华北油田 第五采油厂，河北 辛集 052360；2.中国石油华北油田 第三采油厂，河北 河间 062450；3.中国石油华北油田 采油工程研究院，河北 任丘 062552)



空心抽油杆热洗井温度的确定方法

付亚荣1，马永忠1，刘 倩2，付丽霞3，薛改珍3，朱 伟3，靳 利1，张睿荫1

(1.中国石油华北油田 第五采油厂，河北 辛集 052360；2.中国石油华北油田 第三采油厂，河北 河间 062450；3.中国石油华北油田 采油工程研究院，河北 任丘 062552)

在进行油井清蜡时，现场技术人员通常是凭借经验确定空心抽油杆油井的热洗井温度，存在弊端。依据现场30井次实际热洗井数据，用最小二乘数法拟合，建立空心抽油杆油井的热洗井温度计算模型。通过相关系数R检验、回归系数的显著性t检验、回归模型的显著性F检验，证明了该模型中的温度变量X和Y之间的线性关系合理。现场应用数百井次，热洗井施工成功率100%。具有推广应用价值。

空心抽油杆；油井；热洗井；温度；计算方法

热洗清蜡是维护油井正常生产的有效措施之一[1]。套管反洗是油田常用的措施，但存在污染油层和“倒罐”[2]现象。许多学者相继提出了套管短路反洗[3]、套管温控反洗[4]、无污染洗井液[5]、真空超导[6]、防污染洗井管柱[7]、泡沫洗井液[8]等技术，取得了很好的现场应用效果，但都存在节能缺陷。20世纪80年代后期，美国、加拿大、前苏联和国内吉林、华北、辽河和冀东等油田开始应用空心抽油杆在稠油井注热水开式循环降黏和定期热洗清蜡工艺[9-10]。随后，国内外的学者针对空心抽油杆等强度设计原则[11]、有限元应力分析[12]、疲劳性能[13]、热洗单流阀及配套的光杆和光杆密封器[14]、行业标准[15]、热洗效果的监测[16]、适应的油井(例如：卡上采下油井)[17-18]等方面进行了深入的研究，但是针对空心抽油杆洗井温度计算的研究几乎没有涉及。笔者以油井井口出油温度为目标，热洗车出口温度为变量建立数学模型[19]，用现场数据回归得到了不同油井的最佳热洗温度，并在数百井次中进行了现场应用。

1 建立数学模型

油井热洗时，热洗车出口温度与油井井口出油温度存在正相关。在文献[20]数学理论基础上，将现场实际热洗数据采用最小二乘数法拟合[21]，建立空心抽油杆热洗井温度的数学模型。

Y=a+bX

(1)

(2)

(3)

采集30井次油井应用空心抽油杆进行热洗井的参数，用最小二乘数法拟合求出a、b值，数据如表1。

利用表1中数据，通过式(2)～(3)计算得到a=40.504 3，b=0.231 5。回归得到的空心抽油杆热洗井温度的数学模型：

Y=40.504 3+0.231 5X

(4)

2 模型检验

为了检验式(4)的模型是否可用于指导油井热洗参数的制定，需要对该数学模型进行相关系数R检验、回归系数的显著性t检验、回归方程的显著性F检验[21]。

2.1 相关系数R检验

相关系数的R检验值按式(5)～(6)计算。

(5)

(6)

对回归数学模型进行相关系数R检验数值如表2。

表2 回归数学模型进行相关系数R检验数值

利用表2中数据，按式(5)计算得到R=0.415 9。在自由度n-2(n为样本个数30)和显著水平a=0.05时，R=0.415 9大于临界值0.361(查相关系数临界值表)[22]，说明X与Y的线性关系成立。

2.2 显著性t检验

为了判定变量X和Y之间的线性假设是否合理，需按式(7)计算tb。

(7)

利用表2及其他数据计算得到tb=9.86；查T(a/2，n-2)分布表[21]，tb=9.86大于t(a/2，n-2)=2.048 4，参数t检验通过，变量X和Y之间的线性假设合理。

2.3 显著性F检验

显著性F检验值按式(8)计算。

(8)

利用表2及其他数据计算得到F=7.619 4大于显著性水平为a=0.05，自由度n1=1，n2=n-2时的F值4.20，F检验通过[21]。回归数学模型较好地反映了变量X和Y之间的线性关系。

3 油井空心抽油杆洗井温度的确定

依据现场30井次实际热洗井数据建立的数学模型，相关系数R检验、回归系数的显著性t检验、回归模型的显著性F检验，均反映了变量X和Y之间的线性关系合理。因此，可用Y=40.504 3+0.231 5X确定油井空心杆洗井的温度，指导现场热洗。

4 现场应用

按数学模型确定油井空心抽油杆洗井的温度，克服了现场技术人员凭经验确定热洗温度的弊端。现场数百井次的应用，油井产量恢复期平均为0.8 d(套管反洗需要3～4 d)；施工成功率100%。 油井热洗后上行最大电流平均下降5.16 A，抽油机最大悬点载荷下降7.02 kN，同时，节约了热洗车所用燃料。

1) 典型井例1。晋X3-18井，原油凝固点31 ℃，含蜡量14.38%，原蜡点40 ℃，空心杆下入深度800 m，按生产要求热洗油井口出油温度56 ℃，依数学模型Y=40.504 3+0.231 5X计算得到热洗车出口温度X=67 ℃即能满足热洗要求。现场热洗时热洗车出口温控制在66～69 ℃，油井产量恢复期0.75 d，热洗后上行最大电流下降6 A，抽油机最大悬点负荷下降8.1 kN，热洗车出口温度比平时(80 ℃)降低10 ℃左右，节约了热洗车所用燃油。

2) 典型井例2。晋X5井，原油凝固点34 ℃，含蜡量17.19%，原蜡点43 ℃，空心杆下入深度800 m，按生产要求热洗井口出油温度为58 ℃，依数学模型Y=40.504 3+0.231 5X得到热洗车出口温度X=75.6℃即能满足热洗要求。现场热洗时热洗车出口温度控制在75～78 ℃，油井产量恢复期0.7 d，热洗后上行最大电流下降4 A，抽油机最大悬点裁荷下降9.3 kN，热洗车出口温度比平时(80 ℃)降低5 ℃左右，节约了热洗车所用燃油。

5 结论

1) 依据现场30井次实际热洗井数据，用最小二乘数法拟合，建立了空心抽油杆热洗井温度数学模型。通过相关系数R检验、回归系数的显著性t检验、回归模型的显著性F检验，均反映了模型中变量X和Y之间的线性关系合理。

2) 建立的空心抽油杆热洗井温度计算模型，克服了现场技术人员凭经验确定热洗井温度的弊端。通过现场数百井次应用，施工成功率100%，热洗后油井上行最大电流、最大悬点载荷均有所降低，且油井产量恢复时间缩短。

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Mathematical Model of Thermal Washing Temperature of Hollow Sucker Rod

FU Yarong1，MA Yongzhong1，LIU Qian2，FU Lixia3，XUE Gaizhen3，ZHU Wei3，JIN Li1，ZHANG Ruimeng1

(1.No.5OilProductionPlant,HuabeiOilfieldCo.，PetroChina,Xinji052360,China；2.No.3OilProductionPlant,HuabeiOilfieldCo.，PetroChina,Hejian062450,China；3.OilProductionEngineeringResearchInstitute,HuabeiOilfieldCo.，PetroChina,Renqiu062552,China)

Determination of thermal washing temperature of hollow sucker rod by experience was uncertain.The least square method was used to fit the data of 30 wells in real time，and the mathematical model of heat wash temperature of hollow sucker rod was established.According to the correlation coefficientRtest，significancettest of regression coefficients，significanceFtest of regression model，it is proved that the linear relationship betweenXandYwas reasonable.Hundreds of wells hot washing showed that the success rate reached 100%.The results of the study can be used for reference in other oilfields.

hollow rod；oil well；thermal well cleanout；temperature；calculation method

2016-05-02

中国石油华北油田科技重大专项“华北油田采油采气工艺技术研究”(2013-HB-Z0807)

付亚荣(1965-)，男，四川平昌人，高级工程师，1987年毕业于重庆石油学校油田应用化学专业，现从事油气田开发技术研究与应用工作，E-mail：cy5_fyr@petrochina.com.cn。

1001-3482(2016)11-0043-04

TE925.102

B

10.3969/j.issn.1001-3482.2016.11.009

专利技术：中国发明专利：一种油井空心杆洗井温度的确定方法(201310219466.6)