張書新（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

因螺桿泵井具有占地面積小、能耗低、操作方便等特點而被廣泛應用。截至2012年6月，大慶油田杏一至杏三區(qū)西部螺桿泵井共計341口，占機采井總數(shù)的25.5%。保證螺桿泵井熱洗質(zhì)量，已成為提高杏一至杏三區(qū)西部機采井泵效、延長檢泵周期的一項重要工作。

1 螺桿泵井熱洗效果

1.1 熱洗工藝原理

大慶油田杏一至杏三區(qū)西部主要采用的熱洗清防蠟方式為熱洗泵洗井。熱洗時，高溫的熱洗介質(zhì)經(jīng)套管放空閥進入油套環(huán)形空間，到達井下泵吸入口后，在熱洗介質(zhì)的壓力和螺桿泵的舉升作用下，經(jīng)過油管返回到地面。熱洗介質(zhì)向下流動過程中，通過油套環(huán)空將熱量傳給地層及油管內(nèi)的液體，熱洗達到一定時間后，沿井筒某一深度的徑向散熱趨于穩(wěn)定，此時，油套環(huán)空中的熱洗介質(zhì)一方面將熱量傳遞給套管內(nèi)壁，再從套管內(nèi)壁傳遞給套管外壁及地層；另一方面將熱量傳遞給油管，再將熱量傳遞給油管內(nèi)的液體。

由于地溫由地心至地表呈線形降低，為了保證清蠟效果，熱洗介質(zhì)在井內(nèi)各點的溫度均應高于蠟的熔化溫度，并且兩者之差越大，化蠟效果越好。計算結(jié)果表明，熱洗介質(zhì)在井內(nèi)的溫度分布不一定滿足這個條件，對于一些低液面井，洗井液在驅(qū)替環(huán)空中液體時，熱量損失較大，井底溫度上升較慢，達不到化蠟溫度，主要是靠洗井液沖刷來實現(xiàn)對桿管壁上的蠟進行清理[1]。而在保證熱洗排量的情況下，杏一至杏三區(qū)西部普遍采用調(diào)高螺桿泵井轉(zhuǎn)速的方法實現(xiàn)大排量排蠟，理論上，熱洗時螺桿泵井轉(zhuǎn)速越高、理排越大，排蠟越快、熱洗效果越好，且對地層的污染越小。

1.2 螺桿泵井熱洗化蠟

通過黏度試驗得出水驅(qū)化蠟溫度為35℃。采用YL-130型井溫測試儀進行井下溫度測試，分析得知：油管中的結(jié)蠟深度在0～520m，在520m到600m之間油管柱的內(nèi)外溫差最大僅為1.8℃，洗井液的化蠟溫度到達600m時，可以實現(xiàn)油管柱內(nèi)的清蠟[2]，見圖1。

圖1 X5-20-637井井筒溫度曲線

在罐車水溫50℃時，熱洗車鍋爐在大火的情況下，逐次提高洗井排量，使出口溫度分別控制在120℃、90℃、80℃、70℃時，測得井溫數(shù)據(jù)。分析得知：在熱洗車機體不產(chǎn)生高溫的情況下，熱洗車排量控制在15m3/h，出口溫度70～80℃，洗井水量15m3以上，可以滿足井下清蠟要求，而且節(jié)能，見圖2、表1。

圖2 X5-20-637井洗井（70℃）井筒溫度曲線

表1 熱洗溫度70℃時測試井溫

1.3 螺桿泵井熱洗排蠟

熱洗溫度、排量和洗井時間確定后，熱洗效果的好壞主要取決于排蠟效果。理論上，螺桿泵理排越大，排蠟效果越好。下面從決定排蠟時間的體積、排量入手，計算不同泵型螺桿泵井在不同轉(zhuǎn)速下的排蠟時間。

1.3.1 體積計算

為了保證螺桿泵井的熱洗效果，在套管灌滿洗井液后必須再完成一個驅(qū)替，那么，排蠟體積V可以計算為套管灌滿體積Vg與油套環(huán)空體積Vh之和[2]，為防止螺桿泵井液面抽空，結(jié)合井筒中的結(jié)蠟深度，確定排蠟深度為（h泵-100）m，即：

式中：

D套——套管直徑，mm；

D油——油管直徑，mm；

h液——油井液面深度，m；

h泵——泵深，m。

根據(jù)杏北油田不同排量螺桿泵井的平均動液面和泵深，計算出的排蠟體積見表2。

表2 不同排量螺桿泵井排蠟體積計算結(jié)果

1.3.2 排量計算

熱洗初期，在套管末灌滿前，套壓值可忽略，熱洗排量等于熱洗泵排量，即：

罐滿套管后，容積式泵的原理決定了此時排量為螺桿泵井排量，通過測量不同泵型的3口井，在熱洗壓力穩(wěn)定后的產(chǎn)液量，得出排量為螺桿泵井理論排量的70%，即：

式中Q理為螺桿泵井理論排量，t/d。

熱洗時螺桿泵井泵效統(tǒng)計見表3。

表3 熱洗時螺桿泵井泵效統(tǒng)計

根據(jù)式（3），可計算出套管罐滿后，不同排量泵在不同轉(zhuǎn)速下的熱洗排量，見表4。

1.3.3 排蠟時間確定

排蠟時間可以計算為套管灌滿時間tg與完成一個驅(qū)替時間th之和，推導出排蠟時間計算公式為：

排蠟時間計算結(jié)果統(tǒng)計見表5。

表4 套管罐滿后熱洗排量計算結(jié)果統(tǒng)計

表5 排蠟時間計算結(jié)果統(tǒng)計

從表5可以看出，轉(zhuǎn)速越大，排蠟時間越短，但轉(zhuǎn)速過高會導致螺桿泵井扭矩過大、桿斷概率增加，且通過變頻提高螺桿泵井轉(zhuǎn)速的幅度有限，因此，建議洗井時壓力穩(wěn)定后逐級提高螺桿泵井轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速調(diào)整到110r/min為宜。

從轉(zhuǎn)速為110r/min時各排量螺桿泵井需要的排蠟時間看，排量為120mL/r及以下泵盡管排蠟時間縮短到70%以上，但仍需要18h以上排蠟，提高轉(zhuǎn)速效果不佳。

從螺桿泵井目前運行轉(zhuǎn)速下的排蠟時間和110 r/min時需要的排蠟時間看，泵排量為200～500mL/r井調(diào)高轉(zhuǎn)速排蠟時間明顯縮短；而泵排量為800 mL/r及以上井，自身排量大，若正常運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速已在80r/min以上，洗井時不需再提高轉(zhuǎn)速。

2 現(xiàn)場應用情況

X2-311-27井泵型為KGLBX200__20，生產(chǎn)情況見表6。

表6 X2-311-27井生產(chǎn)情況統(tǒng)計

將該井提高轉(zhuǎn)速到110r/min，對其進行高壓熱洗。熱洗罐車水溫為80℃，熱洗泵車排量為Ⅲ檔，洗井時間50min，12h后將轉(zhuǎn)速調(diào)回。洗井過程中電流、扭矩變化情況見表7。洗井后，電流下降了3A，扭矩下降了66.7Nm，洗井效果明顯。

表7 X2-311-27井洗井時參數(shù)變化情況統(tǒng)計

X3-D2-E929井泵型為GLB800__18，生產(chǎn)情況見表8。

表8 X3-D2-E929井生產(chǎn)情況統(tǒng)計

對其進行高壓熱洗。熱洗罐車水溫為80℃，熱洗泵車排量為Ⅲ檔，洗井時間50min。洗井后，電流下降了3.7A，洗井效果明顯。

通過對71口井的現(xiàn)場應用，平均延長了熱洗周期18d，年減少熱洗58井次，按高壓熱洗用油75L/井次，油價為8元/L計算，每年可節(jié)約油料費用3.5萬元。

3 結(jié)論

1）螺桿泵井洗井時壓力穩(wěn)定后應逐級提高轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速調(diào)整到110r/min為宜。

2）泵排量為120mL/r及以下井提高轉(zhuǎn)速洗井效果不佳；泵排量為200～500mL/r井，高轉(zhuǎn)速洗井效果較好；泵排量為800mL/r及以上井，若運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速已在80r/min以上，洗井時不需再提高轉(zhuǎn)速。

[1]范猛.依靠科技進步合理延長熱洗周期[J].中國石油石化標準與質(zhì)量,2011,31(5)：156-157.

[2]張成.螺桿泵井沉沒度與轉(zhuǎn)速的研究與應用[J].石油儀器,2011,25(5)：7-11.