常规修井工艺.

常规修井工艺授课人：常规修井工艺第一节清蜡一、油井结蜡的原因•油井在生产过程中之所以结蜡，根本的原因是油井产出的原油中含有蜡。•油井结蜡有两个过程，首先是蜡从原油中析出，然后聚集、粘附在管壁上。原来溶解在原油中的蜡，在开采过程中凝析出来是由于原油对蜡的溶解能力下降所致。当原油的组分、温度、压力发生变化，使其溶解能力下降时，将一部分蜡从原油中析出。一、油井结蜡的原因二、油井结蜡的因素•1．原油的组分和温度•在同一温度条件下，轻质油对蜡的溶解能力大于重质油的溶解能力，原油中所含轻质组分越多，蜡的结晶温度越低，即蜡不易析出，保持溶解状态的蜡量就越多。任何一种石油对蜡的溶解量随着温度的下降而减少。因此．在高温时溶解的蜡量，在温度下降时将有一部分要凝析出来。在同一含蜡量下，重油的蜡结晶温度高于轻质油的结晶温度，可见轻质组分少的石油，蜡容易凝析出来。二、油井结蜡的因素•2．压力和溶解气•在压力高于饱和压力的条件下，压力降低时原油不会脱气，蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低，在压力与饱和压力的条件下，由于压力降低时油中的气体不断分离出来，降低了对蜡的溶解能力，因而使初始结晶温度升高，压力越低，分离气体越多，结晶增加得越高，这是由于初期分出的是轻组分气体甲烷、乙烷等，后期分出的是丁烷等重组分气体，后者对蜡的溶解能力影响较大，因而使结晶温度明显增高。此外，溶解气从油中分出时还要膨胀吸热，促使油流温度降低，有利于蜡晶体的析出。二、油井结蜡的因素•3．原油中的胶质和沥青质•实验结果表明，随着石油中胶质含量的增加，可使结晶温度降低。因为胶质为表面活性物质，可吸附于石蜡结晶表面上来阻止结晶的发展，沥青是胶质的进一步聚合物，它不溶于油，而是以极小的微粒分散在油中，对石蜡晶体有分散作用。但是，当沉积在管壁的蜡中含有胶质、沥青质时将形成硬蜡，不易被油流冲走。二、油井结蜡的因素•4．原油中的机械杂质和水•油中的细小颗粒和机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心，使蜡晶体易于聚集长大，加速了结蜡的过程。油中含水量增高时，由于水的热溶量大于油，可减少液流温度的降低，另外，由于含水量的增加，容易在油管壁形成连续水膜，使蜡不容易沉积在管壁上。因此，随着油井含水的增加，结蜡程度有所减轻。但是含水量低时结蜡就比较严重，因为水中盐类析出沉积于管壁，有利于蜡晶体的聚集。二、油井结蜡的因素•5．液流速度、管予表面粗糙程度•油井生产实际表明，高产井结蜡没有低产井严重，因为高产井的压力高，脱气少，初始结晶温度低，同时液流速度大，井筒中热损失小，油流温度高，蜡不易析出。即使有蜡晶体析出也被高速油流带走不易沉积在管壁上。如果管壁粗糙，蜡晶体容易粘附在上面形成结蜡，反之不容易结蜡。管壁表面亲水性愈强，愈不容易结蜡，反之，容易结蜡。三、油井结蜡的危害•油井结蜡不仅造成大量的日常管理清蜡与修井清蜡工作量，还会对油井生产，甚至油田开发带来严重的影响。油井结蜡主要危害有以下几个方面：•(1)油井结蜡给日常管理带来大量工作，增加了井下事故发生的可能性和机率。三、油井结蜡的危害•(2)油井结蜡后，使出油通道内径逐渐缩小，增大油流阻力，降低了油井产能，甚至将油流通道堵死，造成油井减产或者停产。•(3)机械采油井结蜡后，不仅使油流通道减小，还会使抽油泵失灵，降低抽油效率，严重者会将深井泵卡死，损坏设备等。三、油井结蜡的危害•(4)油层结蜡，将堵塞油层孔隙，阻碍油流人井内，会缩小出油面积，减少油流来源，从而使油井减产。•(5)油井结蜡严重时，给清蜡带来困难，并容易发生顶钻、卡钻及井下落物事故。同时，有些油井用一般清蜡方法难以处理，必须采取作业清蜡，给修井带来大量的工作。三、油井结蜡的危害•(6)油井结蜡严重时，增加了日常清蜡或作业清蜡时间，影响了油井出油时间，降低了油井开采时率，影响油井产量和油田开发速度。•(7)油井结蜡给油气集输，油田开发带来许多困难，需要采取许多工艺技术措施，使开发成本增高，影响油田开发的经济效果。四、油井清蜡方法•清蜡就是将粘附在油井管壁、抽油泵、抽油杆等设备上的蜡清除掉，常用的方法有机械清蜡和热力清蜡。•1．机械清蜡•1)刮蜡片清蜡•利用井场电动绞车将刮蜡片下入油井中，在油管结蜡井段上、下活动，将管壁上的蜡刮下来被油流带出井口，该方法适用自喷井和结蜡不严重的井。•2)套管刮蜡•套管刮蜡的主要工具是螺旋式刮蜡器。将螺旋式刮蜡器接在油管下面，利用油管的上下活动将套管壁上的蜡清理掉，也可以利用转盘带动刮刀钻头刮削；同时利用液体循环把清理下的蜡带到地面。•2．热力清蜡•1)电热清蜡•电热清蜡是以油井加热电缆，让电能转化为热能供给油流加热，使其温度升高达到清蜡、防蜡目的。•2)热化学清蜡•利用化学反应产生的热能来清蜡。•3)热油循环清蜡•利用本井生产的原油，经加热后注入井内不断循环，使井内温度达到蜡的熔点，蜡被逐渐熔化并随同油流到地面。•4)蒸气清蜡•将井内油管起出来，摆放整齐，然后利用蒸气车的高压蒸气熔化并刺洗管内外的结蜡。第二节冲砂•由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油井出砂，油井出砂后，如果井内的液流不能将出砂全部带至地面，井内砂子逐渐沉淀，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，使油井减产甚至停产，同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故。因此，必须采取措施清除积砂，通常采取水力冲砂和机械捞砂。目前常用的是水力冲砂。一、冲砂概述•冲砂就是用高速流动的液体将井底砂子冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面的工艺过程。•1．冲砂液的要求•(1)具有一定的粘度，以保证有良好的携带能力。•(2)具有一定的密度，防止井喷和漏失•(3)配伍性好，不伤害油藏。•2．冲砂方式•(1)正冲：冲砂液沿管柱流向井底，由环形空间返出地面。•(2)反冲：与正冲相反。•(3)旋转冲砂：利用动力源带动工具旋转，同时用泵循环携砂，大修冲砂常用此方法。•3．冲砂水力计算•将砂子带出地面的条件是•υt＞2υd(7-1)•式中υt--冲砂液上返速度，m/s；•υd--砂子的自由下沉速度，m/s。•由表7-1、7-2、7-3可以查得不同直径的砂粒，在各种冲砂液中的自由降落速度υd，由上式可得出保证砂子上返地面的最低速度•υmin=2υd(7-2)•从而可由下式求出冲砂时所需要的最低排量•Qmin=360F·υmin(73)•式中Qmin--冲砂要求的最低排量，m3/h；•F--冲砂液上返流动截面积，m2；•υmin--保证砂子上返地面所需要的最低液流速度，m/s。•为了提高冲砂速度应尽可能提高泵的排量，并减少液流返出截面，以保持高的液流上返速度。•在冲砂过程中，砂粒从井底上升到地面时所需要的时间为•t=h/υs(7—4)式中h--井深，mt--砂粒从井底上升到地面所需要的时间，s•υs—砂粒上升速度。m/s,υs=υt-υd•4．冲砂方案•冲砂方案内容和要求：•(1)冲砂井地质方案必须提供准确的油层、产层物性、生产动态、井身结构等资料。•(2)方案应注明人工井底、水泥面或丢手工具所在深度，及砂面位置和井内落物等情况。•(3)方案应提供射孔井段，特别是高压井段、漏失井段及压力值。•(4)方案要求保留部分砂柱时，必须注明冲砂深度。•(5)对管内防砂井冲砂，必须标明防砂管柱结构示意图。•(6)在方案中必须注明对水敏性地层、高漏失井段进行防粘土膨胀、蜡球封堵炮眼、混气冲砂等。二、操作步骤•(1)准备工作。•检查泵及储液罐，连接好地面管线，准备好足够量的冲砂液。•(2)探砂面。•用冲砂管柱探砂面，冲砂工具距油层20m时，应放慢下放速度，当悬重下降则表明遇到砂面。•(3)冲砂。•离砂面3m以上开泵循环，正常后下放管柱冲砂至设计深度。出口含砂量小于0.1％，视为冲砂合格。•(4)观察砂面。•上提管柱至油层顶部30m以上，停泵4h，下放管柱探砂面，观察是否出砂。•(5)记录有关参数：泵参数、砂面参数、返出物参数。•(6)掩埋沉砂。三、注意事项•(1)不准带泵、封隔器等其他井下工具探砂面和冲砂。•(2)冲砂工具距油层上界20m时，下放速度应小于0．3m/min。•(3)冲砂前油管提至离砂面3m以上，开泵循环正常后，方可下放管柱。三、注意事项•(4)接单根前充分循环，操作速度要快，开泵循环正常后，方可再下放管柱。•(5)冲砂过程中应注意中途不可停泵，避免沉砂将管柱卡住或堵塞。•(6)对于出砂严重的井，加单根前必须充分洗井，加深速度不应过快，防止堵卡及憋泵。三、注意事项•(7)连续冲砂5个单根后要洗井一周，防止井简悬浮砂过多。•(8)循环系统发生故障，停泵时应将管柱上提至砂面以上，并反复活动。•(9)提升系统出现故障，必须保持正常循环。三、注意事项•(10)泵压力不得超过管线的安全压力，泵排量与出口排量保持平衡，防止井喷或漏失。•(11)水龙带必须拴保险绳。第三节检泵•目前国内外使用的深井泵类型很多，根据结构特征的不同可分为两大类。•1．有杆泵•2．无杆泵•1．有杆泵•(1)管式泵•(2)杆式泵•2．无杆泵•(1)水利活塞泵•(2)射流泵•(3)振动泵•(4)沉没泵一、深井泵的结构与类型•在这两大类泵中，目前国内使用有杆泵中的较为普遍的是管式泵，克拉玛依油田常见的抽油泵有：衬套泵、整筒泵、过桥泵、反馈泵等。二、深井泵的工作原理•深井泵是靠活塞往复工作的，其工作冲程分为上冲程和下冲程。•上冲程中，活塞在抽油杆的带动下向上移动，游动凡尔在活塞上面的液柱载荷的作用下关闭，固定凡尔在沉没压力的作用下打开，活塞让出泵筒内的容积，原油进入泵筒，这是泵的吸人过程。同时，在井口将排除相当于活塞冲程长度的一段液体。•下冲程中，抽油杆带动活塞向下移动，液柱载荷从活塞上转移到油管上，在泵内液体压力的作用下游动凡尔打开，固定凡尔关闭，泵内的液体排出泵筒，这是泵的排出过程。•泵在工作过程中要求：•第一，泵体的各个部分应该是密封良好的，这样才能有效地进行吸人和排出；•第二，泵内应该充满液体，如果泵内有过多的气体将使泵效降低，严重时还会造成气锁，为了减小气体的影响，可以加深沉没度或采用气锚；•第三，应使活塞的有效冲程尽量长，油管、抽油杆都是具有弹性的，它们的弹性所造成的冲程损失会降低泵率。为了减小冲程损失，可以采用油管锚；•第四，为了防止撞击固定凡尔，还应调节好防冲距。三、抽油井常见的井下故障及检泵的原因•1．井下故障•1)泵的故障•深井泵受工作环境所致，免不了会发生各种各样的故障。由于磨损会破坏泵的密封情况，造成泵漏失。出砂或结蜡会卡住游动凡尔或固定凡尔，使泵失效。井下液体的腐蚀也会破坏泵的密封情况，造成漏失。如果出砂严重，活塞有被卡住的可能。•2)杆的故障•抽油杆在工作中承受交变载荷，所以会发生疲劳破坏，造成断裂。另外，如果抽油杆丝扣没有上紧，会发生脱扣事故。实际工作中，一般把上述抽油杆的事故称断脱。•3)管柱的故障•管柱的故障是由于腐蚀造成的油管漏失。•4)配套工具的故障•配套工具的故障包括滤砂器、气锚等故障。2．检泵的原因•一是根据油井的生产规律摸索出检泵周期，定期进行检泵；•二是由于发生事故而被迫进行检泵。两次检泵之间的时间间隔称为检泵周期。油井的产量、油层压力、油层温度、出气出水情况、油井的出砂结蜡、原油的腐蚀性、油井的管理制度等诸多因素都会影响检泵周期的长短•造成检泵的原因主要可以分成以下几个方面：•(1)油管结蜡检泵，属于周期检泵。按照油井结蜡规律，生产一段时间后就进行检泵以防止发生蜡卡。油井的结蜡规律一般变化不大，所以检泵周期是比较稳定的。•(2)为防止漏失进行的检泵。由于漏失会使泵效下降或达不到正常的产量，这时就需要检泵，提高泵效，提高产量。•(3)当油井动液面发生波动，产量突然变化，为查明原因需要进行探测砂面、冲砂等工作而进行检泵。•(4)深井泵工作失灵，如游动凡尔或固定凡尔被泵、蜡或其他脏物卡住，为使深井泵恢复正常要进行检泵。•(5)抽油杆发生断脱时进行检泵。•(6)为了提高产量而改变泵径需要进行检泵。•(7)改变油井工作制度，加深或上提泵挂时需要进行检泵。•(8)当发生井下落物或套管出现故障，需要大修作业时，要停产检泵