油井自动点滴加药装置研制与应用

唐 凡，陆 梅，王尚卫，苑慧莹，周杨帆

（长庆油田分公司超低渗透油藏研究中心，西安710018） ＊

油井自动点滴加药装置研制与应用

唐 凡，陆 梅，王尚卫，苑慧莹，周杨帆

（长庆油田分公司超低渗透油藏研究中心，西安710018）＊

为解决传统油套环空投加化学药剂浪费严重、劳动强度大、工作效率低等问题，研制了井下自动加药装置，进行了室内模拟试验，并在现场应用试验15口井。现场试验结果表明：该装置运行正常可靠，具有操作简单、成本低等特点，特别适用于套损井、边远探井。

套损井；加药装置；防腐；防垢

油田开发进入中后期后，井筒结垢、腐蚀严重，影响了油井的正常生产［1－6］。目前，化学药剂防治技术是井筒治理的主要手段和主体工艺，在现场投加过程中普遍存在隔采井无法实施地面环空加药；边远探井、套压控制油井加药劳动强度大，工作效率低，生产管理难度大；井下机械加药装置无法控制每日加药量，加药周期短等诸多因素。元城油田作为长庆油田开发了30多年的老油田，目前处于开发中后期，区块井筒腐蚀严重，套破井较多，年作业量大。为有效降低作业频次，延长检泵周期，结合区块的特点研制了适合大、小套管的井下智能点滴加药装置，通过地面模拟试验和现场应用取得了较好的实施效果，套破井、腐蚀井检泵周期得到明显延长，为高含水腐蚀区块油井高效开发开辟了新途径。

1 结构特点及工作原理

该井下自动加药装置为机电一体化产品，按功能可分为储药管和加药控制系统2部分。储药管由普通油管充当，上部安装有金属隔离塞，将井筒液体和储药管中的药品隔离；管内药品在重力及隔离塞压力作用下进入加药控制系统，控制芯片根据地面预设的加药制度定时向电机发送动作指令；高能电池组按照电机动作频次定时向电机供电；电机带动轴承杆、磨轮闸阀作顺时针旋转，在旋转中磨轮闸阀开启，化学药剂在旋转力的作用下通过磨轮限流，被定量地挤入井筒。

2 主要技术参数

外形尺寸

外径 ∅73mm／∅60.3mm

长度 1.2m

正常耐压 40MPa

每次加药量 50～80mL

电池寿命

＞1a（可根据生产需要通过调节电池数量延迟使用时间）

开启制度

地面预设，任意设定开启的间隔时间，可精确

至1min

设备材质

全部采用不锈钢，控制系统与动力系统全部采用密闭环境

储药管容积 0.6m3（20根储药油管）

最高工作温度 90℃

3 关键技术

加药控制系统由芯片、电池、电机、轴承杆、磨轮闸阀5部分组成，它是井下智能加药装置的核心技术。其中，电池采用3.6V高温锂亚硫电池，使用寿命＞1a；电机采用的是微型减速电机，稳定性好，扭力大，具有耐高温120℃、高压50MPa及在腐蚀性液体中长期工作的特点［7－8］。

工作时，芯片将电脑在地面预设的开启频次记录下来，定时向电机发出动作指令。电机采用微型减速电机，带动轴承杆、磨轮闸阀作顺时针旋转，在旋转过程中轴承杆对药剂产生挤压力，伴随磨轮闸阀的开启药剂被迫挤入井筒。

4 室内试验

为测定该装置工作制度稳定性及压力对药剂释放的影响，进行了室内模拟试验。首先预设好井下点滴加药器的开启制度，利用试压泵加压，模拟井筒高压环境。分别测试了在0、2、4、6、8MPa下井下智能点滴加药器每次开启排量及每2次开启的时间间隔，如图1～2所示。

试验结果表明：加药装置完全可以按照预设的开启频次定时开启，能够实现加药量的智能控制；沉没压力对井下加药装置开启流量的影响很小。

图1 室内模拟测试系统原理

图2 不同压力条件下药剂体积变化曲线

5 现场应用效果

自2010年以来，在元城油田15口腐蚀严重的井中进行了下井试验，下井前平均检泵周期174d，下井后平均检泵周期延长120d。

以下井较早的元西3－21套破隔采井为例，该井结垢、腐蚀严重，下井试验前年作业7次，最长生产周期76d。进行下井试验时，设定点滴加药装置每1h开启1次，1d开启24次，日加药量1.92L，加药周期为5个月；2010－07－21下井，截至2011－08底，连续生产近400d仍未检泵，效果显著，与下井试验前相比，检泵周期延长近300d。

6 结论

1） 该装置能够实现药液的长期、稳定连续投加，可稳定控制产出液介质中的药剂浓度，实现最佳加药效果。

2） 井下自动点滴加药技术采用自控技术，实现了化学药剂井下定时、定量、连续投加，满足了隔采井、腐蚀结垢严重井的投加需求。

3） 该装置安装工艺简单，采用不锈钢材料加工，可重复下井，且开启排量不受沉没压力影响，具有广泛的推广应用价值。

［1］ 陈普信，刘三威，黄雪松，等.油井连续自滴加药装置的研究与应用［J］.石油矿场机械，2001，30（6）：49－50.

［2］ 刘 扬，狄连成.油井加药装置的研制与应用［J］.石油矿场机械，1999，28（3）：1－3.

［3］ 何素娟，陈圣乾，赵大伟.L80油管腐蚀失效原因分析［J］.石油矿场机械，2011，40（6）：21－25.

［4］ 张洪山.重力式泵下药剂滴注装置研制与应用［J］.石油矿场机械，2010，39（11）：78－79

［5］ 王 兵，李长俊，刘洪志.井筒结垢及除垢研究［J］.石油矿场机械2007，36（11）：17－21.

［6］ 马 颖.油水井套管腐蚀穿孔找漏测井技术［J］.石油矿场机械，2011，40（6）：97－100.

［7］ 高春霞，张 磊，张加胜.一种基于单片机的抽油机SVPWM控制系统研究［J］.石油矿场机械，2009，38（5）：79－83.

［8］ 李光前.电控机械找堵水工艺技术研究［J］.石油矿场机械，2010，39（5）：43－45.

Reseach and Application of Automatic Spot Dosing Device in Oil Well

TANG Fan，LU Mei，WANG Shang－wei，YUAN Hui－ying，ZHOU Yang－fan
（Extra－low Permeability Oil Reservoir Development Department，Changqing Oilfield Company，Xi’an710018，China）

In order to solve the problems such as severe waste of paraffin agent，extensive labor intensity and low working efficiency in the traditional method that dosing from casing tubing annulus，the automatic spot dosing device is developed.First，we carry out a lab simulate test，then，it was used on 10wells and the field application shows that the device runs smoothly and reliably with simple operation，low cost，especially fit for the casing damaged well and exploration well.

casing damaged well；dosing device；protect corrosion；anti－fouling

1001－3482（2012）03－0063－03

TE934.1

B

2011－09－20

唐 凡（1980－），男，陕西宁陕人，工程师，主要从事采油工艺管理工作。