QC成果-优化热洗加药加强井筒管理.ppt
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1、优化热洗加药,加强井筒管理,一、概况介绍二、存在问题三、原因分析四、管理措施五、取得效果六、下步工作,优化热洗加药,加强井筒管理,一、概况介绍 纯东管理着纯化油田东部,主力区块3个:C6、C5、C17等,含油面积19.9平方千米,石油地质储量1770万吨。目前油井开井76口,日液水平1907.3t/d,日油水平205.4t/d,综合含水89.2%,采出程度%,属于开发后期,高含水、高矿化度加剧井筒管理难度。,优化热洗加药,加强井筒管理,管理区油井76口,其中螺杆泵9口,电泵2台,抽油机65口,占油井总数85.6%。热洗是抽油机油井井筒管理的主要手段之一热洗的主要目的是清洁井筒。热洗原理:在地面
2、加热后的流体物质,如水或油等,通过热流体在井筒中的循环传热给井筒流体,提高井筒流体的温度,使得蜡沉积熔化后再溶于原油中,从而达到清蜡的目的。注意事项:热流体循环清蜡时,应选择比热容大、溶蜡能力强、经济、来源广泛的介质,一般采用原油、地层水、活性水、清水及蒸汽等。为了保证清蜡效果,介质必须具备足够高的温度。在清蜡过程中,介质的温度应逐步提高,开始时温度不宜太高,以免油管上部熔化的蜡块流到下部,堵塞介质循环通道而造成失败。另外,还应防止介质漏入油层造成堵塞。,优化热洗加药,加强井筒管理,一、概况介绍二、存在问题三、原因分析四、管理措施五、取得效果六、下步工作,优化热洗加药,加强井筒管理,二、存在问
3、题 加强油井热洗管理,确保油井热洗高质高效,是油井延长检泵周期、减少作业占产、提高开井时率的关键环节。但是热洗不当却会给油井井筒管理带来反作用,严重时会造成躺井事故。如:C17C15、C5-19、C5-16。,优化热洗加药,加强井筒管理,事故案例1:C17C15该井冲程4.2m,冲次1.0次/分,泵径44mm,泵深1605.54m,动液面1663m,生产层位H1,日液1.0t/d,日油0.9t/d,含水6%。2008年2月份对该井进行常规热洗,热洗后不出,2008年3.29-4.3作业检泵。,优化热洗加药,加强井筒管理,事故案例2:C5-19该井冲程4.2m,冲次2.0次/分,泵径44mm,泵
4、深1576.96m,动液面1398m,生产层位C2-5,日液9.0t/d,日油1.5t/d,含水82.4%。该井是2005年1月26日投产新井,该井投产后定期热洗,2008年10月份热洗不当造成蜡卡躺井。,优化热洗加药,加强井筒管理,事故案例3:C5-16该井冲程4.2m,冲次2.0次/分,泵径44mm,泵深1554.96m,动液面1413m,生产层位C1-H1,日液8.5t/d,日油1.5t/d,含水81.4%。该井2009年3月13日该井实施热洗,热洗后该井不正常,2009年4月3日检泵,作业起出:管杆偏磨严重。作业原因分析:洗井不当,该井双凡尔漏失严重,管杆干磨。,优化热洗加药,加强井筒
5、管理,一、概况介绍二、存在问题三、原因分析四、管理措施五、取得效果六、下步工作,优化热洗加药,加强井筒管理,三、原因分析 在油井实际生产中,各单井间原油物性、供液能力、井身结构、生产参数、地面设备、管线流程等因素不同,各单井管理侧重点也不同。但是我们目前油井热洗手段单一:热力循环清蜡。油井生产情况不同与单一的热洗手段是制约油井井筒管理的主要矛盾。,优化热洗加药,加强井筒管理,1、低产低液油井 管理区供液不足油井17口,平均泵挂深度1584.94米,动液面1489米,沉没度不足100米,有的油井如C5-19液面在泵以下。部分供液不足油井原油含蜡量高、胶质含量高,含水低,原油物性差,井筒管理难度大
6、。供液不足油井热洗,热洗水量小,蜡排出不彻底;热洗水量大,易“压死油井”,管杆等井下工具干磨造成躺井,如C5-19。,优化热洗加药,加强井筒管理,C5-19热洗事故原因分析:C5-19该井工作参数:冲程4.2m,冲次2.0次/分,泵径44mm,泵深1587m;套管尺寸139.7mm,油管外径73mm;油层中深2100m,动液面1538米。利用动液面推算井底压力Pf=*g*h=5Mpa。1000米油套环形空间容量=/4*(D套2D油2)=11.13m3,1500m油套环形空间16.7m3。每小时理论排量0.76m3。,优化热洗加药,加强井筒管理,C5-19热洗事故原因分析:假设热洗时间2小时,2
7、罐水26-30m3,泵排出1.5m3,还余24-28m3,剩余热洗液完全能充满油套环形空间,井底压力增至21 Mpa,远大于油井正常生产时井底压力6Mpa。热洗液柱会将原油缓慢返注近井油层,短时间内补充地层亏空能量;泵继续工作,将热洗液缓慢排除。当热洗液“抽完”,原油未“供给”上时,泵短时间内处于“干抽”状态,这段时间加剧管杆泵等井下工具偏磨,易出现躺井事故,即所谓“热洗压死”。,优化热洗加药,加强井筒管理,2、腐蚀结垢油井绝大多数油井,在开发中后期产出液都会含水,而产出水中又含有各种腐蚀介质,如CO32-、HCO3-、SO42-,腐蚀性微生物等,伴生气中也会有CO2、H2S 等腐蚀气体,由于
8、存在这些腐蚀介质,加上抽油杆承受的是不对称循环载荷,所以腐蚀损坏便成为油杆断裂的又一主要原因。、CO2的影响地层水中含有大量的CO2,它是由地球的地质化学过程产生的,当水中有游离的CO2存在时,水呈酸性反应,即CO2+H2O=H+HCO3-,由于水中H+离子的量增多,就会产生氢去极化腐蚀,所以游离的CO2 腐蚀,从腐蚀电化学的观点看,就是含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀。此时腐蚀过程的阴极反应为 2 H+2eH2。CO2溶于水呈弱酸性,因为弱酸只有一部分电离,所以随着腐蚀过程的进行,消耗掉的氢离子会被弱酸的继续电离所补充。阳极反应:FeFe2+2e。钢材受游离CO2腐蚀而生成的腐蚀产物都是易溶
9、的,在金属表面不易形成保护膜。CO2腐蚀坑通常是圆底,侧面很陡,连成一片,产生虫蛀效应。,优化热洗加药,加强井筒管理,、H2S的影响含硫油田中与油水共生的水往往含有硫化氢,碳钢在含有硫化氢的水溶液中含引起氢的去极化腐蚀,碳钢的阳极产物铁离子与水中硫离子相结合生产硫化铁。硫化铁的溶度积很小,是一类难溶沉淀物,它常以黑色粉末或垢的形式附着在油杆表面,反应式为:H2SH+HS-HS-H+S2-Fe2+S2-FeS含H2S的水对金属材料的腐蚀破坏还有两种类型:一是氢脆,电化学腐蚀产生的氢渗入钢材内部,使材料韧性变差,引起微裂缝,使钢材变脆。二是硫化物应力腐蚀,在拉应力和残余应力作用下钢材氢脆裂纹发展,
10、致使钢材破裂。以上两种腐蚀可能在没有任何征兆的情况下,在短时间突然发生,这应是预防的重点。H2S腐蚀坑是随机排列的,呈圆锥形,侧面较陡,坑的边缘圆滑,坑之间不相连,腐蚀物呈黑色,较粘,有硫化氢味。,优化热洗加药,加强井筒管理,、硫酸盐还原菌的影响地层水中含有大量的SO42-,在厌氧环境下,硫酸盐还原菌(SBR)作用下,将SO42-还原成S2-,起到阴极去极化作用而使油杆腐蚀。总反应式:4Fe+SO42-+4H2OFeS+3Fe(OH)2+2OH-从总反应式可知,在硫酸还原菌的作用下,1摩尔分子的SO42-能腐蚀4mol分子的铁,FeS和Fe(OH)2的比例是1:3,另外,在SBR的作用下,还可
11、产生硫化物,加快了反应速度,反应式为:Na2SO4+4H2Na2S+H2ONa2S+H2CO32NaHCO3+H2SFe+H2SFeS+H2因SBR引起的油杆腐蚀,一旦依附于疏松垢层,腐蚀产物以及杂质等沉积物,腐蚀就集中在这一点进行,最后形成凹口,油杆因应力集中在此断裂。,优化热洗加药,加强井筒管理,3、供液较好、结蜡油井 在油层中,石蜡溶于原油中,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体析出、长大聚集并沉积在管壁等固相表面上,即出现所谓的结蜡现象。结蜡会堵塞产油层,降低油井产量,同时也会增大油井负荷,造成生产事故。油井结蜡一般在井口700米以内,油井结蜡是井筒管理的难
12、点之一。影响结蜡的因素(1)原油的性质及含蜡量(2)原油中的胶质、沥青质(3)压力和溶解气油比(4)原油中的水和机械杂质(5)液流速度、管壁粗糙度及表面性质,优化热洗加药,加强井筒管理,一、概况介绍二、存在问题三、原因分析四、管理措施五、取得效果六、下步工作,抽油机井热洗技术培训讲义,目 录,一、抽油机井结蜡规律 1、影响抽油机井结蜡的因素 2、抽油机井采出液结蜡特性 3、抽油机井结蜡的过程 4、抽油机井结蜡的原因 5、抽油机井正常生产时井温变化及结蜡规律 6、抽油机井结蜡对深井泵的影响 7、抽油机井结蜡的危害 8、抽油机井防蜡主要应解决的问题,影响热洗质量的因素较多,它不仅受热洗设备、流程状
13、况及提温方式的影响,而且还受热洗参数及热洗方法的影响。目前,抽油机井热洗工艺上仍存在一些不适应:一是掺水带热洗加热炉提温难度大管理弊端多。要保证热洗温度势必造成整个掺水系统及所有计量间、单井温度过高。造成能源浪费,提温难度大,热洗期间温度达不到要求。且造成热洗设备、管线结垢严重,火管穿孔坍塌几率大。,一、项目来源,目 录,9、抽油机井清防蜡的主要技术措施二、抽油机井热洗清蜡管理 1、影响热洗质量的因素 2、抽油机井在热洗过程中井温变化特点 3、优化热洗参数完善热洗标准提高热洗质量 4、大排量低压热洗清蜡方法 5、高压蒸汽掺水复合热洗清蜡方法 6、掺水带热洗提温热洗工艺的改进及集中热洗方法 7、
14、热洗周期的确定方法,目 录,8、抽油机井热洗不通的原因及处理方法 9、高压热洗车热洗参数、热洗操作及注意事项 10、加大热洗标准实施及监督力度 11、热洗质量监督组检查方式 12、考核采油队的主要热洗指标三、抽油机井热洗清蜡规程 1、热洗前的准备工作 2、热洗操作 3、用“分步法”确定热洗操作程序,目 录,4、“四步热洗法”操作标准 5、“三步热洗法”操作标准 6、“二步热洗法”操作标准 7、热洗过程中的资料录取标准 8、抽油机井热洗质量要求 9、热洗质量监测报表填写及要求 四、抽油机井清防蜡新技术 1、声波防蜡器 2、温控洗井封隔器,一、抽油机井结蜡规律,1、影响抽油机井结蜡的因素 原油中含
15、蜡量越多,蜡分子的碳数越大,结蜡越严重,这是油井结蜡的内因,而影响结蜡的外因是多方面的。概述如下:1)、原油性质对结蜡的影响 原油中轻质馏分越多,溶蜡能力越强,析蜡温度越低,越不容易结蜡。当压力下降,降到泡点以下时,天然气分离出来,降低了原油溶蜡能力,析蜡温度上升,结蜡转为严重。,2)、温度对结蜡的影响 当温度保持在析蜡温度以上时,蜡不会析出,就不会结蜡,而温度降到析蜡温度以下时,开始析出蜡结晶,温度越低,析出的蜡越多(但是,析蜡温度是随开采过程中原油组分变化而变化的)。当压力降到泡点以下时,天然气开始分离出来,由于天然气的气化过程中压力降低、天然气膨胀都要吸热,使温度下降,更促进结蜡。,3)
16、、原油中胶质和沥青对结蜡的影响 随着胶质含量增加,析蜡温度降低。这是因为胶质本身是活性物质,它可以吸附蜡晶表面,阻止蜡晶长大,而沥青是胶质的进一步聚合物,不溶于油,成极小颗粒分散于油中,对蜡晶起到良好的分散作用。有此可见,由于胶质沥青的存在,蜡晶虽然析出,但不容易聚合、沉积。但是,有胶质沥青质的存在时,沉积的蜡强度明显增加,不易被油流冲走,又促进了结蜡。由此可见,胶质和沥青对结蜡的影响,是矛盾的两个方面,既减缓结蜡,又促成结蜡,就看哪个矛盾方面占主导地位,就起哪方面的作用。,4)、原油中机械杂质和水对结蜡的影响,众所周知,有晶核存在时,会促使结晶加快,而机械杂质和水的微粒都会成为结蜡核心,加速
17、结蜡。但随着含水上升,会在油管壁上形成水膜,使析出的蜡不容易沉积在管壁上,减缓结蜡。,5)、流速和管壁特性对结蜡的影响 开始随流速升高,结蜡量随之增加,当流速达到临界流速以后结蜡量反而下降。这主要是开始流速增加,单位时间通过蜡量也增加,析出的蜡量也多,所以结蜡严重。达到临界流速以后,由于冲刷作用增强,析出来的蜡晶不能沉积在管壁上,减轻了结蜡速度。管材不同结蜡量也不同,管壁越光滑越不容易结蜡,表面亲水的比亲油的更不容易结蜡。,2、抽油机井采出液结蜡特性,对不同井网的抽油机井进行取样化验分析,分析结蜡特性,摸索结蜡规律。,聚驱原油物性检测结果,水驱原油物性检测结果,由上表可见,聚驱油样与水驱油样相
18、比,含蜡量、溶蜡点、析蜡点大致相同。在胶质、沥青含量上聚驱略微高于水驱。,3、抽油机井结蜡的过程 1)当温度降到析蜡点以下时,蜡以结晶形式从原油中析出。2)温度继续下降,结晶析出的蜡聚集长大。3)长大的蜡晶沉积在管道或设备的表面上。从形成石蜡所需能量的角度观察,石蜡首先要在油中的杂质及管壁粗糙处形成,因为这样所需的能量最小,所以石蜡必然要优先在这些地方沉积。,4、抽油机井结蜡的原因 井下原油流入井筒后,在从井底上升到井口的流动过程中随着温度、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,其蜡晶便长大聚集和沉积在管壁上,即出现了结蜡现象。油管结蜡后缩小了油管
19、孔径,增加了油流阻力,使油井减产,严重时会把油井堵死或卡泵。深井泵结蜡易产生泵漏失,降低泵的充满系数,减少抽油井的产量。,5、抽油机井正常生产时井温变化及结蜡规律 在相同井深条件下,不同液面深度的抽油机井井温有所不同,液面浅的井,井温较高,结蜡深度较浅;液面深的井,井温较低,结蜡深度较深。,抽油机井液面越深,沉没压力、流压越低,原油脱气吸收大量热量,井筒温度下降越严重,结蜡点下移。尤其是液面接近泵吸入口,原油在地层提前脱气,采出液在泵吸入部分及泵内析蜡。生产井温变化规律表明,沉没度100-300m,平均结蜡深度在液面以上200m左右;沉没度400-600m,结蜡深度在液面附近;沉没度700m以
20、上,结蜡深度在液面以下250m左右。萨中油田平均泵深925 m,平均沉没度350 m,推出平均结蜡点深度在620 m左右。,由上图可见,结蜡深度与沉没度有直接关系,沉没度越低,结蜡深度越深。因此,低沉没度井在管理时,切忌将套压放的过低。一方面,泵的充满系数下降;另一方面,结蜡点下移,热洗周期缩短。开采薄差油层,单井产能低、沉没度低;聚驱及水驱见聚井见效后,地层供液能力逐渐变差,沉没度下降。这些井同基础井网及一次井网相比结蜡较为严重,结蜡点较深,热洗周期短,热洗清蜡难度大。在管理上合理优化抽汲参数,使抽油机井在合理沉没度(300-500m)下生产,可延长热洗周期,使井筒结蜡点上移,从而降低热洗清
21、蜡难度。,6、抽油机井结蜡对深井泵的影响 抽油机井结蜡对深井泵的影响:1、井口、地面管线的结蜡,井口回压增大,深井泵压头增大;2、深井泵出口结蜡、油管沿程损失增大、地面驱动系统负荷增大;3、下泵部位结蜡、泵的吸油状况变差;4、泵吸入口以下结蜡,泵效降低,易烧泵。,7、抽油机井结蜡的危害 1)、结蜡对产量的影响 缩小了油管孔径,增大抽油杆外径,增加了油流阻力,使油井减产,严重时会把油井堵死,发生卡泵现象。深井泵结蜡易产生泵漏失,降低泵的充满系数,减少抽油井的产量。,2)、结蜡对悬点载荷的影响 抽油机井在生产过程中,如果油管内结蜡严重,在结蜡井段的摩擦阻力增大。上冲程中,作用在悬点上的摩擦载荷方向
22、向下,故增加悬点载荷;下冲程中,作用在悬点上的摩擦载荷方向向上,故减小悬点载荷。也就是说,结蜡严重引起摩擦载荷的增大,而摩擦载荷又增加悬点最大载荷,降低悬点最小载荷。抽油杆柱内所产生的循环应力就将超过其许用最大应力,如果热洗周期过长或热洗质量差,经过一定的应力循环次数后,就会在应力集中的地方产生疲劳裂源,从而引发抽油杆柱断脱。,3)、结蜡对杆管偏磨的影响 下面以油井结蜡对抽油杆柱所受的液体的摩擦力F影响的计算,来分析结蜡对杆管偏磨的影响。2l(m2 l)F=(m2l)nm(m2l)其中:采出液粘度,Pas;l抽油机长度,m;抽油杆运动速度,m/s;m油管内径(Dt)抽机杆外径(Dr)之比。当杆
23、、管结蜡时,油管内径与抽油杆外径比值减小,致使经过结蜡点的抽油杆柱所受到的液体摩擦力大于其它部位受到的摩擦力,且随m的减小,结蜡点处抽油杆柱所受到的液体摩擦力急剧增加,极易导致结蜡点上部的抽油杆柱产生弯曲,从而发生杆管偏磨。,综上所述,热洗周期偏长或热洗质量差影响抽油机井的产量;增加悬点最大载荷,降低悬点最小载荷;结蜡点上部的抽油杆柱产生弯曲,从而导致杆管偏磨。因此,寻求最佳的热洗周期和热洗方法,提高热洗质量,是减少异常井,降低抽油机井“两率”的重要手段。,8、抽油机井防蜡主要应解决的问题 抽抽油机井防蜡主要应从两个方面着手:1、创造不利于有蜡在管壁上沉积的条件,防止管壁粗糙、亲油和油流速度小
24、引发的结蜡。通过提高管壁的光滑度,改善表面的润湿性,达到防止结蜡的目的。2、抑制石蜡结晶的聚集。从石蜡结晶开始析出到蜡沉积在管壁上,还有一个使结晶长大和聚集的过程,通过加入一定的化学药剂,使蜡晶体保持分散状态,在油管内壁和蜡晶体外形成一层水膜,从而使蜡晶体不能沉积在管壁上,而被油流带出地面。,9、抽油机井清防蜡的主要技术措施 目前抽油机井的清防蜡技术措施主要有四种方法:1)、机械清蜡技术(包括自喷井刮蜡片清蜡,有杆泵抽油井的自动刮蜡器、尼龙刮蜡器清蜡)。2)、热力清防蜡技术(包括热洗车热洗清蜡、热水循环清蜡、电热杆清蜡、环空超声波清蜡)。3)、表面清防蜡技术,(包括油管内衬和涂层防蜡,油管内衬
25、化学物质和涂料)。4)、强磁防蜡技术(品种包括油溶型、水溶型、乳液型三种液体和一种固体防蜡剂)。,二、抽油机井热洗清蜡管理,1、影响热洗质量因素 通过调查统计,影响热洗质量的因素较多,它不仅受中转站热洗设备和热洗提温方式的影响,而且还受中转站、计量间、抽油机井管理状况和热洗操作等因素的影响。1)、人为因素对热洗质量的影响 中转站岗位工人、热洗工技术素质差,责任心不强,热洗质量意识淡薄;只注重完成热洗任务,不注重热洗质量。另外,无专职热洗工,热洗质量无法保证。,2)、热洗设备因素对热洗质量的影响 掺水带热洗加热炉提温难度大、管理弊端多。掺水带热洗提温方式是靠几台加热炉同时均衡提温,要保证热洗温度
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