自喷井、电泵井电子清蜡装置的研究

2015-03-23富诚杰杨昭陶汉伟杨晓童任渴欣张鑫哈尔滨石油学院石油工程系黑龙江哈尔滨150027

化工管理 2015年6期

富诚杰杨昭陶汉伟杨晓童任渴欣张鑫（哈尔滨石油学院石油工程系，黑龙江哈尔滨 150027）

油田开发过程中油井结蜡现象普遍存在，严重的影响了油井的正常生产，油管壁结蜡会减小油管口径，降低油井原油产量，油井清蜡是油井正常生产的重要技术之一[1]。目前，国内常用于处理油井结蜡的方法都存在不足，为了克服这些不足，做了相关的研究工作，设计出一套由异形刀具、过线加重装置、内置电动机、铠甲电缆组成的适用于自喷井、电泵井等无抽油杆油井新型电子清蜡装置[2]。

1.常用的清蜡方法及不足

1.1 热洗清蜡

主要是利用热洗和空心杆热循环清蜡，理论上热洗清蜡对油井生产不会造成影响，但从大量的生产实例得知，油井通过热洗清蜡作业后，会造成近期无产液量，时间约为1-3天，这极大的影响油井的产出效率，其原因是进入地层的热流体压力过大，部分地层压力较低的井会产生井底压死的现象，原油无法通过油管，所以造成上述现象。

1.2 热化学清蜡

为清除油管内壁沉积的蜡质，可采用热化学清蜡。这是利用化学反应放热来清除油管内壁蜡堵的，进而融化油管壁上的蜡质，使蜡质脱落，当脱落的蜡质过大时，不易被原油带出，使油管堵塞，需要通过井下作业进行清蜡，增加生产成本。

1.3 机械清蜡

机械清蜡是将清蜡工具（刮蜡片）下入到油井内，利用加重杆的重力，刮蜡片把沉积在管壁上的蜡刮下或破碎，依靠油流带到地面上来的工艺措施。由于刮蜡器外形的设计，而且动力不是很充足，当油管结蜡严重时，刮蜡片易卡在油管中，无法进行后续操作。

2.解决方法

2.1 针对机械清蜡动力不足的解决方案

针对现有机械清蜡方式动力不足的问题，经过认真的分析和讨论，决定通过增加一个内置电动机，通过内置电动机直接带动清蜡刀具旋转，增大刀具的动力，使蜡质更好的清除。

2.2 针对刀具形状不理想的解决方案

由于清蜡装置需要在油井正常生产的情况下进行工作，为了不降低对正常生产的影响，决定研发一种新型的清蜡刀具，这种新型的清蜡刀是一种占体积较小的一种异形刀具。

3.新型电子清蜡装置

综合上述解决方案，研究开发了一款针对自喷井、电泵井等无抽油杆油井的新型电子清蜡装置。

3.1 工作原理

新型电子清蜡装置的工作原理就是通过装置内部自带的电动机带动刀具旋转，刀具与油管壁上的蜡质接触，经过刀具的切削作用使蜡质成碎屑，而从油管壁上脱落下来随石油带出。

3.2 装置结构组成及作用

新型电子清蜡装置由铠甲电缆、过线加重杆、信号线、测试专用电动机、金属密封筒、密封盖、清蜡刀具等组件组成。

3.2.1 铠甲电缆

铠甲电缆又称为铠装电缆，铠装电缆是由不同的材料导体装在有绝缘材料的金属套管中，被加工成可弯曲的坚实组合体，之所以采用铠甲电缆是因为铠甲电缆的各个性能都优于普通电缆，铠甲电缆的铠甲部分为本装置提供拉力以及工作时的反扭矩。

3.2.2 过线加重杆

由于新型电子清蜡装置的工作环境为正常生产油井的油管内，向上的液流会对清蜡装置稳定的工作状态产生巨大的影响，所以增加一个加重杆有利于清蜡装置的稳定，所谓的过线是指在加重杆中留一条可以通过铠甲电缆的通道，用于连接下方的电动机。过线加重杆采用的材料区别于普通刮蜡片加重杆的铅块，采用的是比重更高的钨块，这样加重效果会更好。

3.2.3 信号线

信号线起到与铠甲电缆承接作用，并起导电作用。

3.2.4 电动机

电动机选用的是70V的直流测试专用电动机，选择这种电动机主要有两个原因，一是由于此电动机为测试专用电动机，所以对井下复杂的工作环境具有更好的适应能力；二是由于新型电子清蜡装置考虑到了使用的方便性，可以直接使用试井车的电源，而试井车上电源即为直流电，所以采用直流型电动机。

3.2.5 金属密封筒

金属密封筒主要起到了保护电动机以及固定电动机的作用，因为装置工作时是在流体环境中，所以为了防止电动机损坏，在外面加了一个金属密封筒，金属密封筒的内部类似于台阶的结构，是在其加工时铣出来的，与金属密封筒为一体的，将电动机架到上面，然后用螺丝固定。

3.2.6 密封盖

密封盖主要就是起到密封作用，通过丝扣与上面的金属密封筒连接，密封盖中间处有一个孔，电动机的输出轴就可以从孔中伸出。

3.2.7 清蜡刀具

清蜡刀具是新型电子清蜡装置新设计的一种异形刀具。由于清蜡装置工作时是在流体环境中，为了降低干扰，将清蜡刀具设计成一种所占体积小、清蜡效果好的异形刀具。将电动机的输出轴插入刀具上部的凹孔，用销子固定。工作时，电动机输出轴带动刀具旋转进而切削蜡质，清蜡刀具的旋转半径较油管半径小0.8-1.2mm。