CN1873185A - 一种油井自循环热洗清蜡方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井自循环热洗清蜡方法和一种利用从原油中分离出来的伴生气作燃料来进行油井自循环热洗清蜡的装置，一种以石蜡为传热介质的小型石蜡传热介质加热炉、一级分离器、二级分离器、井口采油树、燃烧器等组成的循环加热体系，循环加热来自油井出口的油水混合物，使油管、油管内流体和抽油杆的温度逐渐升高，达到清除油管壁结蜡的目的，它具有成本低、无伤害、效率高、体积小、结构简单、使用方便、性能可靠等优点，可分为车载式和挂车牵引式两种形式。

Description

一种油井自循环热洗清蜡方法及装置

所属技术领域

本发明涉及一种油井清蜡的方法及装置，特别涉及一种利用分离器从油管产出流体(油、水、天然气)分离出来的伴生气(天然气)作为燃料，加热分离器下部分离出来的流体(主要是油水混合物)，加热了的流体从套管阀门进入油套环形空间，逐渐加热油管、油管内的流体和抽油杆，使附着在油管壁和抽油杆壁上的蜡达到熔化点从油管壁和抽油杆壁上脱落下来的一种对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡的方法及装置。

背景技术

在油田开采过程中，由于原油中的石蜡成分在温度下降时，会从原油中析出、变成固体粘结在油管内壁和抽油杆外壁上，造成油流通道变小甚至堵塞油流通道，使油井无法正常工作。目前主要采用热洗车洗井清蜡，热洗车洗井清蜡存在两方面的问题：其一，热洗车清蜡时所使用的工作液与地层原油之间存在配伍性问题，往往因配伍性差而污染油层；其二，热洗车洗井时排量大、压力高，很容易将井下污染物挤入油层，对地层造成伤害。尤其用热水洗井时，由于水柱压力大、油层压力低，洗井水容易进入油层，导致地层水锁，影响油井产量。特别对于挥发性油藏或对于水敏地层，用热洗车洗井，水进入油层后将极大损害油相相对渗透率，极大降低原油产量。采用本发明所述方法及装置洗井完全可以避免对油层的伤害。

发明内容

本发明提供一种利用从油管产出流体(油、水、天然气)中分离出来的伴生气(天然气)作燃料，加热以石蜡为传热介质的循环加热装置，使分离器下部分离出来的流体(主要是油水混合物)通过炉体盘管与高温石蜡进行热交换，温度升高了的油水混合物经套管阀门注入油套环形空间，从而加热油管、油管内的流体和抽油杆的对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置。这样连续循环，使油管、油管内的流体和抽油杆的温度逐渐升高，最终达到热洗清蜡所需要的温度，彻底清洗井筒结蜡。除此以外，该装置也可以热洗地面管线，清除地面管线内壁的结蜡。所述的一种对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置，在开始使用时或运行一段时间后，如果环空压力较高，为降低循环加热装置的工作压力和防止流体倒灌入地层，可以从放空管线引出环形空间内的气体，利用放空一级分离器、放空气包将其中的天然气分离出来，通过火炬燃烧掉。所述的一种对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置不靠外动力、不用外能源，利用从原油中分离出来的伴生气作燃料，它具有成本低、无伤害、效率高、体积小、结构简单、使用方便、性能可靠等优点，可分为车载式或挂车牵引式两种。

附图说明

图1是本发明油井自循环热洗清蜡装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。

图1示出了本发明油井自循环热洗清蜡装置的结构，为了叙述方便，申请人将本发明划分为循环加热装置10、燃烧装置20、放空泄压装置30。

所述的循环加热装置10又包括套管接头1、套管阀门2、井口采油树3、油管阀门4、油管接头5、循环加热进口管线6、一级分离器7、一级分离器下部出口阀8、盘管9、压力调节阀11、循环加热出口管线12、环形空间13、油管14、套管15、原油进站阀门16、加热炉17。

所述的燃烧装置20又包括一级分离器上部出口阀21、二级分离器22、气包23、气管线24、天然气喷嘴阀25、天然气燃烧室26、二级分离器下部排液阀27、气包下部排液阀28、天然气喷嘴29、传热介质41。

所述的放空泄压装置30又包括放空管线31、气量调节阀32、放空一级分离器33、火炬34、气量调节阀35、放空气包36、放空气包下部排液阀37、放空一级分离器下部排液阀38。

所述的井口采油树3上连接有油管14、套管15和套管内的环形空间13等。

所述套管接头1通过套管阀门2连接到井口采油树3上，所述加热炉17内的盘管9通过压力调节阀11和循环加热出口管线12与上述套管接头1相连，从而形成循环加热的出口部分管路；井口采油树3通过油管阀门4、油管接头5和循环加热进口管线6与一级分离器7相连，一级分离器7再通过一级分离器下部出口阀8和循环加热进口管线6与加热炉17内的盘管9连接起来，从而形成循环加热的入口部分管路。所述的循环加热出口管线12可以是高压钢管、也可以是高压软管，同样还可以用高压软管连接油管接头5与一级分离器7的进口，用高压软管连接放空管线31。

所述的加热炉17由炉壳、传热介质41、盘管9、天然气燃烧室26、天然气喷嘴29、天然气喷嘴阀25以及烟囱等组成。盘管9盘绕在炉壳之内，有两个开口：入口与各分离器的下部排液管相连，出口与循环加热出口管线12相连。盘管9浸没在传热介质41中，与传热介质41进行热交换，加热在盘管9中流动的从一级分离器7分离出来的油水混合物。加热炉17由炉体专用钢制作，盘管9的长度由需要的换热功率而定。其余部分按图1所示方式连接，在此不再赘述。这样就实现了油管线—加热炉—油套环形空间—油管线的循环体系。

所述的一级分离器7、二级分离器22、放空一级分离器33具有气液分离的功能，可以将油、水、气分离成油水混合物和天然气：油水混合物进入盘管9加热，天然气通过天然气喷嘴29与空气混合在天然气燃烧室26中燃烧；所述的一级分离器7、二级分离器22、放空一级分离器33利用油水混合物与天然气之间存在密度差进行分离，分离方法可以是重力分离法，也可以是重力改善分离法如斜板、伞帽，还可以是离心分离法。

当然，也可在二级分离器22、放空一级分离器33下段分别设置气包23、放空气包36。

天然气燃烧室26由一级分离器7、二级分离器22、气包23等分离出来的天然气通过天然气喷嘴阀25与空气混合后在天然气燃烧室内燃烧，使加热炉17内的传热介质41加热，而循环加热中的盘管9浸没在传热介质41中，与传热介质41进行热交换。所述的传热介质41是沸点大于350℃的石蜡，可以将盘管9内的油水混合物加热到可以产生闪蒸现象的温度。对于加热要求不高的场合，传热介质41可以是水或热油。

以石蜡为传热介质的油井自循环热洗清蜡装置由于石蜡的沸点大于350℃，可以将流体加热到150℃甚至更高，高温流体进入环形空间13时有时可能闪蒸为蒸汽，迅速充满环形空间，增大换热面积，缩短洗井时间。

以石蜡为传热介质的油井自循环热洗清蜡装置克服了以水为传热介质的加热炉沸点低、加热温升有限的缺点，大大减少了循环热洗清蜡的时间，提高了功效。

一级分离器上部出口阀21、二级分离器22、气包23、气管线24、天然气喷嘴阀25、天然气燃烧室26、二级分离器下部排液阀27、气包下部排液阀28、天然气喷嘴29、传热介质41按照图1所示的方式构成了燃料供给及燃烧装置。

所述的放空泄压装置30的作用是在装置投入使用前或使用过程中，如果油套环形空间13压力较高，为降低循环加热装置的工作压力和防止流体倒灌入地层，可以通过放空管线31和气量调节阀32引出上述油套环形空间13内的流体，利用放空一级分离器33、放空气包36将其中的天然气分离出来，通过火炬34燃烧掉。放空泄压装置30的作用是降低整个装置的运行压力、防止压力超过设备极限和防止流体(油、水、天然气)倒灌入地层，同时可为高温流体闪蒸创造低压的先决条件。在加热炉17点火投运前以及在加热过程中由于体积膨胀环形空间13内压力升高，均可通过该装置放空燃烧套管15内多余的天然气，以降低压力。

放空管线31、气量调节阀32、放空一级分离器33、火炬34、气量调节阀35、放空气包36、放空气包下部排液阀37、放空一级分离器下部排液阀38按照图1所示的方式构成了放空泄压装置30。

本发明的操作过程是这样的：先连接好管线，然后关闭原油进站阀门16，打开油管阀门4和套管阀门2，在井下抽油泵的作用下开始实现油管—加热炉—油套环空—油管的热循环，打开一级分离器7的上部出口阀21，观察气量大小，当气压达到0.1MPa，即可点火，点火操作按先点火后开气的操作规程进行。在循环加热过程中，每30分钟记录一次一级分离器7的压力、加热炉17的盘管9出口温度、一级分离器7的进口温度，并时刻观察加热炉17的燃烧情况，根据加热炉17的盘管9出口温度情况，利用天然气喷嘴阀25和天然气喷嘴29上的风门，及时调整火力大小。天然气燃烧室26燃烧产生的热量通过加热炉17内的传质介质41传导给流过盘管9内的油水混合物，加热了的油水混合物又通过循环加热出口管线12注入环形空间13，以加热油管、油管内流体和抽油杆，最终达到热洗清蜡所需要的温度，彻底清洗井筒结蜡。

打开套管阀门2，油套环形空间13内的含油天然气进入放空泄压装置30，由放空一级分离器33和放空气包36分离出来的天然气通过火炬34燃烧掉，分离出的油通过排液阀37、38用收油筒收集，气量调节阀32、35的作用是调节供给火炬34燃烧的天然气的气量大小。放空管线31上设有压力表，通过它可以观察环形空间13的压力，当环形空间13内的压力降到设定值时，关闭气量调节阀32，停止燃烧。本过程的目的是降低环形空间13内的压力，如果环形空间13内的压力低于或等于设定压力时本过程可以省略。本发明主要是利用从油管产出流体(油、水、天然气)中分离出来的伴生气(天然气)作燃料，加热以石蜡为传热介质的循环加热装置10，使一级分离器7下部分离出来的流体(主要是油水混合物)通过炉体盘管9与高温石蜡进行热交换，温度升高了的油水混合物经套管阀门2注入油套环形空间13，从而加热油管、油管内的流体和抽油杆。这样连续循环，使油管、油管内流体和抽油杆的温度逐渐升高，最终达到热洗清蜡所需要的温度，彻底清洗井筒结蜡。除此以外，该装置也可以热洗地面管线，清除地面管线内壁的结蜡。所述的一种对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置，在开始使用时或运行一段时间后，如果环空压力较高，为降低循环加热装置的工作压力和防止流体倒灌入地层，可以从放空管线31引出环形空间13内的气体，利用放空一级分离器33、放空气包36将其中的天然气分离出来，通过火炬34燃烧掉。

本发明由于采用从油管产出流体中分离出来的伴生气作燃料的自循环热洗清蜡工艺，可以避免从套管直接采集高温气体(此时天然气已经加热升温了，正常运行时超过100℃)，高温气体中含有大量易挥发的轻烃，当温度降低时将变成液相，影响正常燃烧。

本发明采用先分离后加热的方式，即采用先将油井中的天然气从油水混合物中分离出来，然后再加热一级分离器下部出来的流体的方式，克服了天然气、油水混合物一起加热时，由于天然气传热效率低而使加热时间长的缺点。

本发明加热炉采用具有高沸点特性的石蜡作为传热介质，高温石蜡传热效率高、加热时间短。本发明是一种不靠外动力、不用外能源，利用从原油中分离出来的伴生气作燃料的对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置，它具有成本低、无伤害、效率高、体积小、结构简单、使用方便、性能可靠等优点。

虽然本发明优选实施方式设置了两级分离器的分离模式，但本发明也可以根据油井情况设置三级、四级、五级等的分离模式。气包23、放空气包36不是必须的，也可以将气包23、放空气包36转换成分离器。放空一级分离器33与二级分离器22的结构可以是一样的，也可以不尽相同。

本发明对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置不限由循环加热装置10、燃烧装置20、放空泄压装置30组成，根据油井的实际情况，放空泄压装置30可以不包括在其中。

本发明对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置所强调的是一种热洗循环清蜡工艺，并不限设备之间的连接方式，本领域的工程技术人员可以根据本发明的精神实质，作出各种等同的修改和替换，而得到不同的实施方式。

本发明对油层无伤害的油井自循环热洗清蜡装置，可分为车载式或挂车牵引式两种不同方式。

本发明的效果

1、以石蜡为传热介质的自循环热洗清蜡装置在清蜡时利用从原油中分离出来的伴生气作燃料，无需外部能源，使用成本低，仅需两个人工。

2、以石蜡为传热介质的自循环热洗清蜡装置在清蜡时，油管、油管内流体和抽油杆的温度逐渐上升，不会出现热洗车清蜡时因温升过快蜡块掉入井底而影响产量的情况。

3、以石蜡为传热介质的自循环热洗清蜡装置清蜡用的流体为本井流体，不存在工作液与地层之间的配伍性问题，不会污染油层；而热洗车清蜡时工作液与地层原油之间存在配伍性问题，往往因配伍性差而污染油层。

4、以石蜡为传热介质的自循环热洗清蜡装置在清蜡时，井筒流体自循环，没有外界流体进入井筒，井底压力小于地层压力，井筒内的污染物不会进入地层，不影响油井产量；而热洗车洗井时，排量大、水柱压力高，很容易将井下污染物挤入油层，对地层造成伤害。尤其对于挥发性油藏或水敏地层采用水洗井时，洗井水容易进入油层，导致地层水锁，影响油井产量。

5、以石蜡为传热介质的自循环热洗清蜡装置采用先将油井中的天然气从油水混合物中分离出来，然后再加热一级分离器下部出来的流体的方法，克服了天然气、油水混合物一起加热时，由于天然气传热效率低致使加热时间长的缺点。

6、以石蜡为传热介质的自循环热洗清蜡装置由于石蜡的沸点大于350℃，可以将油水混合物加热到150℃甚至更高，高温流体进入低压油套环形空间时闪蒸为蒸汽，可迅速充满环形空间，增大换热面积，缩短洗井时间。

Claims (12)

1.一种油井自循环热洗清蜡装置，其包括循环加热装置(10)和燃烧装置(20)；所述的燃烧装置(20)利用从油管产出流体中分离出来的伴生气作燃料，供给至天然气燃烧室(26)中燃烧，加热传热介质(41)；所述的循环加热装置(10)主要是由加热炉(17)、盘管(9)、循环加热出口管线(12)、井口采油树(3)、油管(14)、套管(15)、环形空间(13)、一级分离器(7)、循环加热进口管线(6)所构成的油管线—加热炉—环形空间—油管线的循环加热体系组成；所述的一级分离器(7)下部分离出来的流体通过加热炉(17)的盘管(9)与所述的高温传热介质(41)进行热交换，通过对所述的循环加热装置(10)连续循环加热，使循环体系中的油管、油管内流体和抽油杆的温度逐渐升高，使附着在油管壁和抽油杆壁上的蜡达到熔化点从油管壁和抽油杆壁上脱落下来。

2.根据权利要求1所述的油井自循环热洗清蜡装置，还包括有放空泄压装置(30)，如果所述油套环形空间(13)内的压力较高，可以通过放空管线(31)和气量调节阀(32)引出上述环形空间(13)内的流体，利用放空一级分离器(33)、放空气包(36)将其中的天然气分离出来，通过火炬(34)燃烧掉。

3.根据权利要求1所述的油井自循环热洗清蜡装置，所述的一级分离器(7)上部出口流程上还可以设置二级分离器(22)，二级分离器(22)可以将一级分离器(7)上部出口的天然气中的液相进一步分离出来，二级分离器(22)分离出来的天然气经过气包(23)再通过天然气喷嘴(29)与空气混合在天然气燃烧室(26)里燃烧。

4.根据权利要求1所述的油井自循环热洗清蜡装置，所述的加热炉(17)还包括炉壳、天然气喷嘴(29)、天然气喷嘴阀(25)以及烟囱，而且上述的传热介质(41)、上述的盘管(9)、上述的天然气燃烧室(26)也位于所述的加热炉(17)中。所述盘管(9)盘绕在炉壳之内，它有两个开口，入口与一级分离器(7)的下部排液管相连，出口与循环加热出口管线(12)相连，盘管(9)浸没在传热介质(41)中，加热在盘管(9)中流动的从一级分离器(7)下部分离出来的油水混合物，盘管(9)由炉体专用钢制作，盘管(9)的长度由需要的换热功率而定；由一级分离器(7)和二级分离器(22)分离出来的天然气通过天然气喷嘴(29)与空气混合后在上述的天然气燃烧室内(26)中燃烧，以加热传热介质(41)。

5.根据权利要求1或4任意之一所述的油井自循环热洗清蜡装置，所述的传热介质(41)是沸点超过350℃的石蜡，可以将盘管(9)内的油水混合物加热到产生闪蒸现象的温度。

6.根据权利要求1或4任意之一所述的油井自循环热洗清蜡装置，所述的传热介质(41)是水或导热油。

7.根据权利要求3所述的油井自循环热洗清蜡装置，所述的二级分离器(22)下游还可以设置多级分离器，所述的放空一级分离器(33)与二级分离器(22)的结构一致。

8.根据权利要求1或2任意之一所述的油井自循环热洗清蜡装置，所述的各种管线上均设置有压力表和阀门。

9.根据权利要求1所述的油井自循环热洗清蜡装置，可设置在车载式或挂车牵引式的底盘上。

10.一种油井自循环热洗清蜡方法，其特征在于，利用从油管产出流体中分离出来的伴生气作燃料，加热以石蜡为传热介质的循环加热装置(10)，使一级分离器(7)下部分离出来的油水混合物流体通过加热炉体盘管(9)与高温石蜡传热介质(41)进行热交换，温度升高了的油水混合物经套管阀门(2)循环注入油套环形空间(13)，从而加热油管、油管内的流体和抽油杆。通过所述的循环加热装置(10)连续循环，使油管、油管内流体和抽油杆的温度逐渐升高，使附着在油管壁和抽油杆壁上的蜡达到熔化点从油管壁和抽油杆壁上脱落下来。

11.根据权利要求10所述的油井自循环热洗清蜡方法，其特征在于采用先分离再加热的方法，即采用先将油井中的部分或大部分天然气从油水混合物中分离出来，然后再加热一级分离器下部出来的流体的方法。

12.根据权利要求10或11任意之一所述的油井自循环热洗清蜡方法，所述的一级分离器(7)利用油水混合物与天然气之间存在密度差进行分离，分离方法可以是重力分离法，也可以是如斜板、伞帽等重力改善分离法，还可以是离心分离法。