专利名称：一种气体热载体清蜡洗井装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种清除采油井管内结蜡、结垢的洗井装置。
背景技术：
石油开采过程中，采油井管内经常结蜡、结垢，使油管内径逐渐变细，影响出油效 率，使井液产量降低；同时油管内压力增大，加重油泵负荷，缩短油泵使用寿命。现有清蜡技 术主要是采用机械清蜡和热力清蜡，机械清蜡不彻底而且影响油井产量。热力清蜡一般用 锅炉加热热载体，如热油、热水等，将热能带入井筒，提高井筒温度，使其超过蜡的熔点，从 而使蜡溶化达到清蜡的目的。利用熟油作为热载体成本过高。利用锅炉产生热水注入井下， 其缺点是热效率低，用的洗井液多，对敏感性油层可能造成伤害；这种方式设备大、能耗高、 效率低、排放污染大；对于井压比较高的油井作业难度大；对含蜡高的油井和稠油井，其清 蜡洗垢工作的难度更大。随着石油大规模开采，常规石油资源越来越少，提高现有油田效率和开发稠油田 的呼声十分强烈，急需一种高效率、低运营成本、不伤害油层的清蜡洗井技术和设备。
发明内容
本发明提供一种适合于石油开采的清蜡洗井装置，用于采油井的清蜡、洗井、洗 垢、解堵、扫线等洗井作业，也适合于提高石油采收率和开发稠油、高含蜡油井使用。一种气体热载体清蜡洗井装置，包括高温气体发生器和由控制器控制的空气压缩 机、高压喷油泵、气体分析系统、高压喷油泵、气化喷水泵、冷却水泵；高温气体发生器包括 气缸体、冷却水槽、空气燃料混合器、压缩空气入口、冷却水入口、冷却水出口、点火器、燃烧 室、汽化掺混室、汽化喷水入口、汽化掺混室下端为高温气体喷口。高温气体发生器采用外套冷却水槽的结构方式，气体发生器体上端封闭的端盖上 装有点火器和空气燃料混合器，空气燃料混合器上端设置有燃料入口和空气入口，中心为 燃料入口并外接高压喷油泵或天然气压缩机，空气入口为双路，双路空气出口在燃料出口 双侧以斜角方式与燃料出口相交，气体发生器体由上部的燃烧室和下部的汽化掺混室组 成，汽化掺混室段设有汽化喷水孔，汽化掺混室下端为高温气体喷口。空气燃料混合器双路空气出口在燃料出口双侧的斜角为30-60度；燃烧室与汽化室的长度比例为4 1。汽化喷水孔外接汽化喷水泵。本装置包括高温气体发生器以及由控制器直接控制并作用于高温气体发生器的 如下装置，包括点火器、空气燃料混合器、天然气压缩机。气体热载体清蜡洗井装置，由中央控制器控制空气压缩机、高压喷油泵，按照气体 分析系统的分析结果，通过中央控制器调整空气压缩机、高压喷油泵、高压水泵，确保本装 置正常工作和注入井下气体为最佳参数。本发明装置中包括高温气体发生器，本高温气体发生器采用柴油机气缸燃烧原理并借鉴其结构方式，取消活塞，变为连续燃烧方式，连续产生高温气体注入油套环形空间， 使结蜡及污垢被熔化，逐渐消失，达到清蜡洗垢之目的。燃烧室与掺混汽化室采用一体式连接方式，燃烧室直径为50-150mm，掺混汽化室 直径为50-120mm。本高温气体发生器的空气燃料混合器采用双侧斜角对吹燃料的混合方式，使燃料 供给压力比空气供给压力高出3-5倍，以使燃料在井压变化较大时仍能雾化混合良好并充 分燃烧，以确保注入井下的气体热载体为最佳参数。本高温气体发生器采用柴油机气缸燃烧原理并借鉴其结构方式，可利用标准的柴 油机用高压喷油泵，可以在保证可靠性的前提下降低成本。气体热载体清蜡洗井装置的气体热载体温度可以在100°C -350°C之间按清蜡洗 井工艺要求设定或调整，气体热载体的注入压力可以随井压变化，从0-35MPa自动调节。高温气体发生器，可以燃烧柴油和采油井产生的伴生天然气，部分冷却水与燃烧 后的高温气体混合并汽化形成100°c -350°C的气体热载体，经气体分析系统检测后注入油 套环形空间，热载体连同产出的井液通过抽油泵一起从油管排出，加热并冲洗油管内壁的 结蜡与高熔点污垢，油管内外受热好，结蜡及污垢被熔化，逐渐消失，达到清蜡洗垢之目的。 可以边抽边洗，不影响油井正常生产和其他作业。
有益效果由于本装置采用高温气体热载体，与现有机械清蜡和锅炉热力清蜡相比有明显的 优势，不影响油井正常生产和其他作业。不仅对油层无伤害，而且有利于提高采收率。本 装置可以燃烧柴油和直接燃烧油井产生的伴生天然气，环保节能，运行成本低、燃料来源方 便。装置体积小、重量轻、灵活方便，在油井清蜡洗垢方面有很好的应用前景。气体热载体清蜡洗井装置，本装置设计了燃油、燃气两套燃料系统。采油井伴生的 天然气的利用不仅可以节约运行费用，而且可以减少温室气体的排放。气体热载体清蜡洗井装置可制造成车载式或撬装式，灵活应用于需要洗井的地 方。本发明提供的清蜡洗井装置与现有洗井锅炉相比，注入井下的气体不只是单一的 水蒸气，更不是热水，而是100°c -350°C左右的氮气、水蒸气和二氧化碳的高温气体，使用 温度不同时其气体成分比例有所变化，其比例约为氮气35 % -60 %、水蒸气30 % -60 %、二 氧化碳5% -10%。由于高温气体的干度大于1，对油井管壁上的结蜡与高熔点污垢加热并 冲洗；水蒸气可以带给油管较大热能，加速油管内外受热，使结蜡及污垢被快速熔化，从而 提高清蜡、洗垢效率。本装置还可以与化学清防蜡技术相结合，将所使用的化学药剂溶入汽 化水中，随高温混合气体一同经油套环形空间注入井下，提高清防蜡效果。本装置与现有机械清蜡和锅炉热力清蜡相比有明显的优势，可节能50%左右，提 高效率一倍以上。，特别适合于对体积和重量有严格限制的地方使用。
图1是气体热载体清蜡洗井装置示意2是图1中的高温气体发生器的结构示意图
图3为图2中的空气燃料混合器结构说明图具体实施方式
，结合图1-3进行说明。
具体实施例方式例1 图1为气体热载体清蜡洗井装置示意图，包括高温气体发生器1、点火器2、 控制器3、保护系统4、气体分析系统5、空气压缩机6、高压喷油泵7、燃油箱8、天然气压缩 机9、天然气储罐10、气化喷水泵11、气化水箱12、冷却水泵13、冷却水箱14、高温气体排注 口 15。因为多数采油井都有伴生的天然气及其收集系统，所以本装置设计了燃油、燃气两套 燃料系统。图2是高温气体发生器，包括气体发生器体1、点火器2、空气燃料混合器16、冷却 水槽22、冷却水入口 21、冷却水出口 20、燃烧室23、气化室24、气化喷水孔19、燃气喷口 15。 本高温气体发生器采用外套冷却水槽的结构方式，不仅可以大大降低制造费用，而且可以 提高冷却效果。图3空气燃料混合器，包括压缩空气入口 18、燃料入口 17。本空气燃料混合器采 用双侧斜角对吹燃料的混合方式，使燃料供给压力比空气供给压力高出3-5倍，以使燃料 在井压变化较大时仍能雾化混合良好并充分燃烧，以确保注入井下的气体热载体为最佳参数。工作时由控制器控制空气压缩机6、气化喷水泵11、冷却水泵13先开始工作，然后 控制高压喷油泵7或天然气压缩机9工作(根据现场燃料选择)，同时点火器2开始点火， 燃料在燃烧室23内充分燃烧，其燃烧产生达2000°C高温的氮气、二氧化碳高温气体，经气 化喷水泵11进入汽化喷水孔的汽化水与燃烧后的高温气体混合并吸热气化，经气体分析 系统5检测后，由燃气喷口 15注入油套环形空间，热载体连同产出的井液通过抽油泵一起 从油管排出，加热并冲洗油管内壁的结蜡与高熔点污垢，油管内外受热好，结蜡及污垢被熔 化，逐渐消失，达到清蜡洗垢之目的。可以边抽边洗，不影响油井正常生产和其他作业。本装 置还可以与化学清防蜡技术相结合，将所使用的化学药剂溶入汽化水中，随高温混合气体 一同经油套环形空间注入井下，提高清防蜡效果。气体热载体的温度可以按清蜡洗井工艺 要求在100°C -350°C之间设定或调整，气体热载体的注入压力可以随井压变化，从0-30MPa 自动调节。例2基本同例1气体热载体清蜡洗井装置说明气体热载体清蜡洗井装置，包括高温气体发生器 1、点火器2、控制器3、保护系统4、气体分析系统5、空气压缩机6、高压喷油泵7、燃油箱8、 天然气压缩机9、天然气储罐10、气化喷水泵11、气化水箱12、冷却水泵13、冷却水箱14、高 温气体排注口 15，冷却水槽22、冷却水入口 21、冷却水出口 20、燃烧室23、气化室24、气化 喷水孔19、空气燃料混合器16包括压缩空气入口 18、燃料入口 17。本空气燃料混合器采 用双侧45度斜角对吹燃料的混合方式，燃料口直径为(天然气)3mm，压缩空气入口直径为 2X6mm的孔，汽化喷水孔直径为2Xlmm。燃烧室与汽化室的长度比例为4 1，燃烧室直径 为100mm，掺混汽化室直径为80mm。燃料供给压力比空气供给压力高出3倍，以使燃料在井压变化较大时仍能雾化混 合良好并充分燃烧，以确保注入井下的气体热载体为最佳参数。
工作时由控制器控制空气压缩机6、气化喷水泵11、冷却水泵13先开始工作，然后 控制天然气压缩机9工作，同时点火器2开始点火，燃料在燃烧室23内充分燃烧，其燃烧 产生达2000°C高温的氮气、二氧化碳高温气体，汽化水与燃烧后的高温气体混合并吸热气 化，经气体分析系统5检测后，由燃气喷口 15注入油套环形空间，热载体连同产出的井液通 过抽油泵一起从油管排出，加热并冲洗油管内壁的结蜡与高熔点污垢，达到清蜡洗垢目的。 上述过程均通过控制器反馈控制分析系统、高压喷油泵、气化喷水泵、冷却水泵来实现。气 体热载体的温度按清蜡洗井工艺要求设定在230°C，气体热载体的注入压力随井压变化，从 0-35MPa自动调节。
权利要求
一种气体热载体清蜡洗井装置，包括高温气体发生器和由控制器控制的空气压缩机、高压喷油泵、气体分析系统、高压喷油泵、气化喷水泵、冷却水泵，其特征在于所述高温气体发生器外套冷却水槽，高温气体发生器体上端封闭的端盖上装有点火器和空气燃料混合器，空气燃料混合器上端设置有燃料入口和空气入口，燃料入口外接高压喷油泵或天然气压缩机，空气入口为双路，双路空气出口在燃料出口双侧以斜角方式与燃料出口相交，气体发生器体由上部的燃烧室和下部的汽化掺混室组成，汽化掺混室段设有汽化喷水孔，汽化掺混室下端为高温气体喷口。
2.如权利要求1所述的一种气体热载体清蜡洗井装置，其特征在于所述空气燃料混合 器双路空气出口在燃料出口双侧的斜角为30-60度。
3.如权利要求1所述的一种气体热载体清蜡洗井装置，其特征在于所述燃烧室与汽化 室的长度比例为4 1。
4.如权利要求1所述的一种气体热载体清赌洗井装置，其特征在于所述汽化喷水孔外 接汽化喷水泵。
5.如权利要求1或2所述的一种气体热载体清蜡洗井装置，其特征在于所述空气燃料 混合器双路空气出口在燃料出口双侧的斜角为45度。
全文摘要
本发明提供一种清蜡洗井装置，包括高温气体发生器和由控制器控制的空气压缩机、高压喷油泵、气体分析系统、高压喷油泵、气化喷水泵、冷却水泵；高温气体发生器包括气缸体、冷却水槽、空气燃料混合器、压缩空气入口、冷却水入口、冷却水出口、点火器、燃烧室、汽化掺混室、汽化喷水入口、汽化掺混室下端为高温气体喷口。本装置可以燃烧柴油和直接燃烧油井产生的伴生天然气，环保节能，运行成本低、燃料来源方便。装置体积小、重量轻、灵活方便，在油井清蜡洗垢方面有很好的应用前景。
文档编号E21B36/02GK101858205SQ20091013186
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者侯宇 申请人:侯宇