自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡装置研制及应用

高宝元，高诗惠

(1. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 工程技术研究院，陕西 西安 710018；2. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018)

油井井筒结蜡会增大抽油过程中抽油杆的摩擦阻力及油流阻力，致使抽油机悬点载荷增加，系统效率下降，检泵频繁、单产下降，严重时抽油井发生蜡卡而躺井，影响正常生产。因此，清防蜡是油井管理的一项重要工作[1]。目前，油井井筒清蜡主要采用常规热水反洗井方法，清蜡费用高，热洗液易进入地层，造成油层污染，使得油井热洗后产量恢复期长，影响了原油产量，特别是对于地层日产低于5 m3的油井，热洗时排蜡困难，造成热洗周期短，热洗效果差等问题。针对抽油井常规热水反洗井清蜡方法费用高、污染地层的问题，研发了自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡装置[2]，利用水源井自产液体和油井伴生气作为油井热洗的洗井液和能源，达到节能、清蜡、保护油层和安全生产的目的[3]。

1 自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡装置构成

自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡装置由油井伴生气体分离装置、油井伴生气体除油装置、加热蒸汽装置和在线监控清蜡系统四部分构成[4]。该装置结构如图1所示。

1.1 油井伴生气体分离装置

油井伴生气体分离装置包括： 供气井来气阀、分离器、安全阀、分离器排油阀、分离器气压表及控制阀、出气阀，其中分离器与供气井连接的管道上设有供气井来气阀。该油井伴生气体分离器顶端设有安全阀，底端设有排油阀；与在线监控清蜡系统之间依次设有气压表及控制阀；与油井伴生气体除油装置之间的管道上设有油井伴生气体分离器出气阀。

图1 自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡装置构成示意

1.2 油井伴生气体除油装置

油井伴生气体除油装置包括： 除油器、除油器气压表及控制阀、出气阀，其中，除油器和在线监控清蜡系统之间依次设有油井伴生气体除油器气压表及控制阀；除油器与加热蒸汽装置之间的管道上设有除油器出气阀。

1.3 加热蒸汽装置

加热蒸汽装置包括： 燃烧室、烟窗、加热蒸汽炉、加热蒸汽炉蒸汽压力表及控制阀、加热蒸汽炉排水排污阀、进水阀、进水流量表、蒸汽温度表及控制阀、蒸汽进入被洗井控制阀，其中燃烧室输入端连接油井伴生气体除油器出气阀，输出端连接加热蒸汽炉，同时与在线监控清蜡系统连接。烟窗设置于燃烧室顶端；加热蒸汽炉排水排污阀设置于加热蒸汽炉底端，加热蒸汽炉与水源井之间依次设有进水阀和进水流量表，同时与在线监控清蜡系统之间依次设有加热蒸汽炉蒸汽压力表及控制阀、蒸汽温度表及控制阀，加热蒸汽炉与被洗油井之间的高压软管上设有蒸汽进入被洗井控制阀[5]。

1.4 在线监控清蜡系统

在线监控清蜡系统集中监测被洗油井的油压、油温和电机参数，加热蒸汽炉出口蒸汽温度及蒸汽压力，进入加热蒸汽炉的流量，加热蒸汽炉的炉温，给加热蒸汽炉供气的压力，油井伴生气体分离器的压力等。该系统内部还设有远程监控终端RTU，用来实现数字化远程监控现场清蜡情况，在线观察被洗油井的功图及载荷变化情况[6]。

2 自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡方法

2.1 现场清蜡工艺

现场清蜡工艺示意如图2所示，包括： 被洗油井、水源井和供气井。油井伴生气体分离装置的输入端连接供气井；加热蒸汽装置的输出端通过高压软管连接被洗油井，加热蒸汽装置还连接水源井[7]。

图2 现场清蜡工艺示意

2.2 现场清蜡方法

现场清蜡方法包括以下几方面：

1)抽取供气井的伴生气，使其从供气井来气阀进入油井伴生气体分离器。

2)伴生气经过油井伴生气体分离器出气阀进入油井伴生气体除油器，伴生气在油井伴生气体除油器中净化。

3)净化后的伴生气经过油井伴生气体除油器出气阀导入燃烧室燃烧放热。

4)水源井自产水经过水源井供水阀和进水阀抽取到加热蒸汽炉加热并产生蒸汽，由于蒸汽压力大于被洗油井套管压力，将蒸汽从被洗油井套管输入到被洗油井内，接着从被洗油井的油管排出，该高温蒸汽使被洗油井油管壁的蜡垢溶化，并随被洗油井产出液一起举升到地面，完成蒸汽热洗油井清蜡[8]。

5)在线监控清蜡系统将被洗油井的油压和油温、加热蒸汽炉的蒸汽压力和温度、水源井的供水压力和供水流量、油井伴生气体除油器的压力、油井伴生气体分离器的压力、燃烧室的温度和被洗油井电机参数集中在一起实现集中监控，并通过远程监控终端RTU上传数据，实现了数字化远程监控现场清蜡情况，在线观察被洗油井的功图及载荷变化情况。

3 现场应用

2018年在长庆油田第三采油厂应用该系统热洗100多井次，应用效果体现在以下几个方面：

1)利用加热蒸汽炉将供气井产生的伴生气作为能源，水源井自产水作为洗井液加热成蒸汽，使蒸汽温度保持在120～140 ℃，蒸汽压力大于被洗油井套管压力，将蒸汽从被洗油井套管输入到被洗油井内，然后从被洗油井油管出来，快速地完成对被洗油井油管的清蜡，有效缓解了高伴生气、高含蜡区块油井的热洗难题，且不污染地层，提升了举升效率。

2)清蜡过程是在封闭和全自动过程中进行的，不影响被洗油井的原油生产，不会污染油层，即可快速完成油井清蜡，达到了节省燃料费用、洗井液运费和安全生产的目的，同时利用监控终端RTU上传数据至油田生产数字化平台，制订合理的自能热洗计划，提高了油田生产管理水平，满足了油田发展的需求[9]。

4 结束语

1)自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡装置利用油井伴生气加热产出蒸气，高温溶蜡并将其排出井外，无需外加能源，是一项清洁环保的绿色科技。

2)将原来以车载式热洗方式为主转化为以自能蒸汽自动热洗油井为主的结构形式，油井清蜡过程热交换率高、升温快，避免了常规热洗井清蜡费用高的难题，经济效益明显[10]。

3)可以保护油层不受污染，符合安全环保要求。外型小巧、使用方便、成本低、自动化程度高，保证了自能蒸汽自动热洗油井在线清蜡装置的可靠性、安全性和实用性。