井口加药计量装置的设计与应用

黄玉志 杨朝锋 梁玉茹 薛洪波 马 彬

(延长石油集团研究院，西安 710065)

目前，鄂尔多斯盆地大部分油田存在着含水高，井下管和杆柱结垢腐蚀严重，而且一些难动用储量的开采和部分油井因油稠及结蜡等原因，导致油井生产不正常或井口回压高及集输困难等诸多问题。要解决这些问题，就要向油井中投加化学药剂，以保证油井正常生产。现场普遍采用的人工加药方式存在缺陷：一次性加药不能连续发挥药效；井口无计量设备，无法保证加药量；井口无掺水稀释设施，药剂挂壁严重，不能全部到达井底；工人劳动强度大。而电动加压泵加药利用光杆的往复运动带动栓塞泵连续小剂量加药，其优点是药液可以持续加入油套环形空间，药液利用充分；缺点是泵的寿命较短、维修复杂、费用高，而且管杆泵的个别部件不可能全密闭保护，易被破坏。针对上述实际问题，虽有几种油井加药装置问世，但是都不能满足低渗透油田精确计量连续加药的需求[1～4]。为此，笔者给出一种井口自动加药计量装置的设计原理、结构、操作流程和现场投运数据，以期为油井清、防蜡工艺提供新的技术途径。

1 自动加药计量装置①

1.1 设计原理

该装置主要通过连通器原理实现储药罐与套管之间的封闭式压力平衡，药剂在重力作用下，由调节阀控制液体流速，通过标定柱实现药剂的精确计量和连续加药。

1.2 结构

图1 油田井口自动加药装置结构简图

低渗透油田井口精确计量连续加药装置的结构如图1所示，包括多个阀门、压力表、液位计、温度计、标定柱和电伴热。套管分为两路：一路由第一阀门、标定柱、第三阀门依次串接入储药罐底部；另一路与第五、六阀串接，两阀间通过管路与储药罐上端连接，储药罐上端通过第七阀与加药口连通；套管和第五阀间的管路通过第二阀与标定柱和第三阀之间的管路连通；储药罐上端设置有安全阀和压力表，储药罐内部设有电伴热，电伴热的开关设置在储药罐的外壳上；储药罐外壳上还设有液位计和温度计；储药罐的底部通过第四阀与排污口连通。

1.3 操作流程

首先手动关闭第一至第五阀，第六阀和第七阀打开，配好的药剂通过加药口加到储药罐中，之后关闭第六、七阀，打开第五阀，由于套管15有压力，几秒后套管15与储药罐16的压力达到平衡，再打开第三阀3，药剂在重力作用下流到标定柱14中，标定柱14充满药剂后，关闭第三阀3，同时打开第二阀2，套管15和标定柱14又形成压力平衡，通过控制第一阀1的开度控制流入套管15药剂量的流速达到要求；第一阀1的开度调节好后，关闭第二阀2，打开第三阀3，储药罐16和套管15再次形成一个封闭的压力平衡系统，储药罐16的药剂在重力作用下，通过标定柱14的准确标定，实现精确计量连续加药。在使用过程中，当外界温度偏低时，温度计11给出报警信号，启动电伴热17的开关，实现药液的加热，当药液被加温至预定的温度后，关闭电伴热17的开关停止加热。如此循环，使药液始终保持在良好的环境下，以利于药液的顺利加注并充分发挥其药效，实现连续加温任务[5～8]。

2 现场试验

将井口自动加药计量装置投入实际生产过程中进行试验，具体步骤如下：

a. 在现场试验的单井集输管线井口上安装压力表和温度计，记录加药前的井口回压和温度参数。

b. 根据套管环空表面积和药膜挂壁厚度(0.3mm)，确定套管挂壁的药剂量为56kg，根据套管挂壁药剂量确定井口初期的加剂量为60kg。

c. 井口安装加药装置，从套管口添加清、防蜡剂，加药初期加大剂量，完成药剂在套管上的挂壁。考虑到药剂从油井中返出前，首先要在油井油套环形空间呈一定浓度，并且药剂在油套环形空间中下降时不可避免地要在管壁上形成液膜，第一次加药时使用大批量批加方式，每口试验井一次性批加60kg药剂，这样可以在油套环形空间的壁面上形成液膜，随后每天加药量控制在1.6～4.3kg。另外，药剂返出初期，油井采出液中药剂浓度较高，可在油管和集油管道内壁上形成亲水的表面活性剂膜，去除管壁上沉积的石蜡。

d. 观察井口回压、井口温度和环境温度的变化，并定期记录管道运行参数。

e. 在清、防蜡剂投加一星期后，更换药剂为降凝剂，用柴油1∶5加热稀释后，经加药漏斗添加至油井套管中，每天加药量控制在0.68～1.35kg。

f. 继续观察井口回压的变化，并定期记录管道运行数据。

3 现场试验数据分析

为了对双E1-15油井集油管线加剂前、后进行对比分析，将所记录的加药前油井井口回压及井口温度等参数的变化列于表1。可以看出，随着冬季环境温度的下降，集油管线温度分布也发生变化，随着温度降低，原油中的蜡逐渐析出并增厚，减小了含水原油的流通面积，增大了集油管线的压力降，导致井口回压变大。

表1 加剂前油井的参数

从2012-11-15开始，从油井套管中添加清、防蜡剂后，加清、防蜡剂后井口回压变化情况见表2。

表2 加清防蜡剂后油井的参数

从测试结果可以看出，最初油井井口回压变化不大，原因是由于清、防蜡剂还没到达井底与原油充分混合，加药3d后，井口回压缓慢下降。自井口加药后，清、防蜡剂慢慢将井筒与集油管线管壁上的蜡质溶解，有效增加了管线的流通面积，降低管线摩阻，从而有效降低了井口回压。

4 结束语

井口点滴加药装置的成功设计，实现了药剂的长期、稳定连续投加，可以稳定地控制产出液介质中的药剂浓度，实现最佳的加药效果。井口自动加药技术采用自控技术，解决了阻垢剂和缓蚀剂现场配制难度大的问题，实现了化学药剂井口定时、定量、连续加药的要求。井口自动加药装置安装工艺简单，采用不锈钢加工而成，成本较低，可重复在不同油井之间安装，拆卸、安装、携带方便，节约了设备材料，可以广泛地推广应用。