一种油井热洗解堵驱油方法及其装置与流程

本发明属于高压混合气体在油田领域的应用技术，具体的涉及一种利用高温高压混合气体对油井进行清洗、蜡卡解蜡以及采油的油井热洗解堵驱油方法及其装置。

背景技术：

在油田开采过程，特别是修井作业施工领域不同程度存在工艺技术不完善、不配套，适应不了环保的需要，从而降低上措施的效果，对油层污染的同时也会降低油田的采收率。例如，油田的油井需周期性高温水热洗清蜡解堵，它需要配备高压洗井车1台，20吨水罐车2台，需要3台大型特种设备，40立方米70℃高温热水为清洗流体。洗井时间需要2小时至2.5小时。这种洗井措施目前存在以下几个问题，一是洗井水温（70℃）低，压力低，对油井管柱清洗并不彻底，效果不理想，二是洗掉的蜡、杂质等不能及时返出，会对油层造成污染，三是热洗井后产液含量增高，四是热洗井需要大型设备多，洗井成本增加，修井时间较长，影响油井的生产时率。

技术实现要素：

本发明为解决修井领域修井作业施工工艺技术配套和不同程度存在的污染问题，采用高温高压混合气体作为清洗流体，实现了油井在修井施工过程中，油管、抽油杆连续密闭清洗，井口返出液、清洗液完全及时回收，对油井管柱蜡堵清洗效果显著，同时油管内外壁和抽油杆清洗的也很彻底。本发明适应修井工艺技术的需要，同时也可实现修井作业密闭清洗不污染、环保的要求。

本发明所采用的技术方案如下：

一种油井热洗解堵驱油方法，其特征在于所述解堵驱油方法包括：

采用高温高压混合气体作为流体，对油井进行热洗解堵或驱油；

所述高温高压混合气体为包含氮气60～70%，水蒸气20～30%的混合气体。

具体的讲，所述解堵驱油方法进一步包括：

将空气进行加压后，注入燃烧剂进行封闭燃烧，并注入水产生水蒸气，得到高温高压混合气体

此外，所述解堵驱油方法进一步包括：

采用一空气压缩机组，产生压力小于25mpa的压力空气；向压力空气中注入燃烧剂进行高压下封闭燃烧得到高温压力燃气；向高温压力燃气中注入水，得到包含：氮气含量60～70%，水蒸气含量为20～30%，二氧化碳含量8～12%，温度在100～280℃的高温高压混合气体。

本发明还提供了一种油井热洗解堵驱油装置，其特征在于所述解堵驱油装置包括：

压力空气产生装置，用于将空气产生压力小于25mpa的压力气体；

混合气体发生器，用于接收所述压力气体，该混合气体发生器连接一燃烧剂装置，其内进行压力气体的燃烧，产生高温压力气体；

水供应装置，该水供应装置接入所述混合气体发生器并向其内注入水，水与所述高温压力气体混合产生水蒸气，混合形成高温高压混合气体。

具体实施方式中，所述压力空气产生装置包括一空气压缩机组，所述空气压缩机组通过压力管路连接所述混合气体发生器并向混合气体发生器内注入加压后的空气。

一实施方式中，所述混合气体发生器连接燃烧剂管路，所述燃烧剂管路的另一端连接燃料箱，燃料箱向所述混合气体发生器内注入燃烧剂。

一实施方式中，所述燃烧剂包括柴油、天然气或者液化燃气，所述混合气体发生器内设置燃烧剂点火装置。

另一实施方式中，所述高温高压混合气体中包含：氮气含量60～70%，水蒸气含量为20～30%，二氧化碳含量8～12%。

再一实施方式中，所述解堵驱油装置还包括一压力变送装置，所述混合气体发生器通过该压力变送装置向油井输送高温高压混合气体。

最后，所述水供应装置包括压力供水泵，水经过压力供水泵加压后输入到所述混合气体发生器中。

本发明的油井热洗解堵驱油方法及其装置中，高温高压混合气体采用空气经燃烧后加入水形成的气体混合物。空气成分以有氮气、氧气、稀有气体和二氧化碳为主，当压力空气在封闭条件下燃烧时，会消耗氧气，增加二氧化碳含量，而加入的水借助燃烧剂燃烧产生的热量汽化为水蒸气，相应的气体组成也会发生变化。本发明正是利用空气及燃烧剂封闭燃烧产生的热量形成了的满足热洗条件的高温高压混合气体。一般情况下，高温高压混合气体中包含的主要成本的体积比为：氮气含量60～70%，水蒸气含量为20～30%，二氧化碳含量8～12%。该高温高压混合气体由于燃烧剂消耗了其中的较大比例的氧气，因此在任何情况下都不会引起可燃气体的燃烧或爆炸。并且当氧气含量小于5%时，引起的氧化反应的速度几乎可以忽略不计。

高温高压混合气体采用本发明的方法或者装置可应用于油田井的日常周期性洗井、油田近井地带解堵、油田生产过程中的蜡卡解蜡、气体和油吞吐采油等，以及油田生产管柱清洗、套管壁清洗、炮眼清洗等。

具体应用中，本发明的高温高压混合气体的产生可采用压力空气产生装置例如空气压缩机，为混合气体发生器所提供的压力空气中，氧气作为氧化剂。以燃烧剂装置提供燃烧物质，例如柴油、天然气、液化燃气等，在混合气体发生器中的高压气体中燃烧，产生高温高压气体；用水供应装置例如压力供水泵将清水或自来水注入混合气体发生器，水和高温高压气体进行掺混热交换，使水吸热汽化同时高温高压气体放热降温，产生本发明所使用的高温高压混合气体。上文中体积的压力空气和高温高压气体的压力可介于大于1个大气压、小于25mpa的区间，温度可控制高温高压混合气体的温度在100～280℃的区间。进行油井热洗解堵驱油后的返回气体温度可控制在60～80℃。高温高压气体的温度高于现有技术中清洗水的温度，其携带的高热能使杆、管上的油和蜡融化，高压力产生的高气体流速同步对清洗设备的表面产生冲刷力，当注入的高温高压混合气体的总量达到待清洗的管柱容积的1.2～1.5倍时洗井即可结束，用时长约为2～3小时，清洗完的返回液可直接回到生产管网中。

本发明的有益效果在于，本发明采用高温高压混合气体作为清洗流体，实现了油井在修井施工过程中，油管、抽油杆连续密闭清洗，井口返出液、清洗液完全及时回收，对油井管柱蜡堵清洗效果显著，同时油管内外壁和抽油杆清洗的也很彻底。高温高压混合气体的设备及清洗过程简捷可控，可满足适应修井工艺技术的需要，同时也可实现修井作业密闭清洗不污染、环保的要求。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的阐述。

附图说明

图1是本发明油井热洗解堵驱油装置的组成架构示意图。

具体实施方式

本发明油井热洗解堵驱油方法采用高温高压混合气体作为流体，对油井进行热洗解堵或驱油，高温高压混合气体为包含氮气60～70%，水蒸气20～30%的混合气体。该高温高压混合气体最佳可采用如下产生过程：采用一空气压缩机组，将空气进行加压，产生压力小于25mpa的压力空气；向压力空气中注入燃烧剂进行高压下封闭燃烧得到高温高压燃气，即燃烧后混合气体；然后注入水，通过燃烧后混合气体中的高温使水汽化产生水蒸气，得到高温高压混合气体。该高温高压混合气体中含有20～30%的水蒸气，60～70%的氮气，8～12%的二氧化碳，其高温高压混合气体的温度在100～280℃之间。由于高温高压混合气体比现有技术中的高温水具有更高的温度和流速，同时高温高压混合气体中的水蒸气能够携带大量热能，在有效降低油层污染的前提下实现高效快速的热洗解堵驱油的效果。

如图1所示，该油井热洗解堵驱油装置主要由压力空气产生装置、混合气体发生器、燃烧剂装置、水供应装置以及连接输送管线组成。压力空气产生装置可以采用空气压缩机组13，空气压缩机组由空压机组电控柜10进行控制。空气压缩机组通过压力管路连接所述混合气体发生器05并注入加压后的空气。混合气体发生器05用于接收所述高压气体并形成封闭燃烧空间，混合气体发生器还接入一燃烧剂装置，所述混合气体发生器连接燃烧剂管路，所述燃烧剂管路的另一端连接燃烧剂装置的燃料箱14，燃料箱内的燃烧剂由供应泵02泵送至混合气体发生器内。燃烧剂可采用柴油、天然气或者液化燃气，本发明采用经济且较为安全的柴油作为燃烧剂，所述混合气体发生器05内设置燃烧剂点燃装置，柴油在高压空气中经点火后与氧气反应燃烧，消耗其中的氧气，产生二氧化碳等气体以及热量，形成高温压力气体。供水装置采用压力供水泵，存储在水箱01内的水经过低压供水泵03和高压供水泵04加压后输入到混合气体发生器05中，水与所述高温压力气体混合产生水蒸气，混合形成高温高压混合气体。这里采用的水可以为自然水体或者自来水。混合气体发生器内的高温高压混合气体的组成由混合器机组电控柜12进行智能控制。

最终形成的高温高压混合气体中，包含体积含量60～70%的氮气，20～30%的水蒸气，8～12%的二氧化碳，另外还含有少量的氧气及惰性气体等，温度为100～280℃之间，压力小于25mpa。该高温高压混合气体的外送管路上依次设置高压电动阀07、高压截止阀08，最后通过一压力变送装置09向油井待清洗管杆11输送。

如图1所示，实际应用中，该油井热洗解堵驱油装置占地外形尺寸（长×宽×高）约为930cm×230cm×260cm，装置总重量约为9600kg。其中空气压缩机组的正常工作压力为25mpa，空气压缩量600m³/h，配备功率为258kw。混合气体发生器的外形尺寸为φ320×1600mm（直径×长度），加热方式为柴油燃烧加热；燃油耗油量：50l/h；混合气出口温度：60℃-280℃，可调可控；混合气出口压力为5mpa-24mpa，可调可控；混合气注入量为100m³/h-600m³/h，可调可控；高压供水泵为jc3020型三缸柱塞泵，排量2.4m³/h，压力24mpa，功率18.5kw；柴油供油泵选用80yhcb60型；耗油量12l/h；低压供水泵为chl16-30型卧式不锈钢水泵，压力变送器选用wp802g16型，最大压力40mpa。

使用该油井热洗解堵驱油装置进行油井周期性洗井时，先进行设备连接、安全检查、试车，然后开始洗井，将产生的高温高压混合气体的温度控制在100～150℃，洗井后返回的气体温度控制在60～80℃，压力控制在20mpa以下，通常的压力控制在5mpa左右。油管环形空间注入高温混合气体总量为管柱溶积的1.2～1.5倍时洗井结束，用时约2～3小时，返出液可直接回到生产管线。经检验，一是油井清蜡彻底，二是缩短了油井产液含水偏高的时间；三是气体混合液减少了对油层的污染；四是对油井有放大压差的作用，并对油井近井地带有解堵的作用。

对油稠、结腊严重的油井造成油井卡井的解卡作业时，高温高压混合气体从油套环形空间注入，应保证井口与油层有连通通道，高温高压混合气体注入温度控制在120℃～160℃；压力控制在＜20mpa，油井返液正常后，解卡结束。

对于油井近井地带解堵作业，控制参数与解卡作业相同，高温高压混合气体的注入量达到设计要求即可；闷井时间依据套压接近施工前的压力为适宜，方可开井生产。

对于抽油井修井生产管柱整体清洗，当从油管注入高温混合气体时，油井应有泄油阀。可将产生的高温高压混合气体的温度控制在100℃～150℃，压力控制在5mpa～20mpa；注入速度控制在8m³/h～2m³/h；注入总量达到油管容积的1.5～1.6倍即可。当压力全部释放可开始拆井口施工。一般是在上修前生产管柱清洗完，不影响修井设备施工。

经实践，该油井热洗解堵驱油装置还可用于油井吞吐采油和驱油工艺，并具有较为理想的效果。

本发明在吉林油田、辽河油田、大庆油田进行现场生产性实验，包括周期性洗井、稠油蜡堵解堵、修井前管柱整体清洗，以及油井近地带驱油等，均取得了较为理想的实验效果。例如在吉林油田，对一口浅油井的整体管柱清洗，使用该油井热洗解堵驱油装置，泵挂500m，洗井26分钟，蜡结物清洗得彻底；油井日增液2.8吨，持续时间达26天。试验一口蜡卡较严重的油井进行管柱清洗，泵挂1050m，高温高压混合气体洗井一个小时，蜡卡清洗的彻底；油井日增液5.6吨，持续时间45天。在长春采油厂伊通地区对2口周期性洗井，采用本发明油井热洗解堵驱油装置进行实验性清洗作业，该油井没有泄油器，日增油分别是3.2吨、1.8吨，增产时间持续21天、26天，增油效果十分明显。另外对3口停产3年以上的油井卡死进行解卡作业，井深2500m，没有泄油管，热洗解卡成功2口井，其中一口井因套管变形没有洗通。