井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用

1、井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用楊亞少，許莉娜，韓濤，馮軍科，李兵，李志坪（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第三采油廠，寧夏銀川 750006）摘 要：油田開發(fā)進(jìn)入中后期以后,隨著綜合含水的上升,井筒結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重,影響了油井的正常生產(chǎn)。針對(duì)隔采井無(wú)法實(shí)施環(huán)空加藥、邊探井和套壓控制油井加藥難度大及機(jī)械式井下點(diǎn)滴加藥裝置無(wú)法控制加藥流速三類問題,提出了井下自 動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置的研制思路及結(jié)構(gòu)原理。該裝置充分利用電子智能控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了井下藥劑的每日連續(xù)、定時(shí)、定量投 加,滿足不同井的加藥需求,油井加藥量可控,是井下油井加藥技術(shù)的一次飛躍。關(guān)鍵詞：井下加藥；腐蝕；結(jié)垢；智能控制doi:10.3969/j.issn.1

2、673-5285.2012.10.015中圖分類號(hào)：te931.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b文章編號(hào)：1673-5285（2012）10-0058-04downhole automatic bit feeding technologytest and applicationyang yashao，xu lina，han tao，feng junke，li bing，li zhiping（oil porduction plant 3 of changqing oilfield company，yinchuan ningxia 750006，china）abstract:in the mid-late per

3、iod of oilfield development, with comprehensive water cut rising, wellbore scaling, corrosion, affecting normal production of oil wells. according to the vi bration production well cant be implemented annulus dosing, side wells and casing pressure control oil feeding difficulty and mechanical downho

4、le dropping chemical adding device can not control feeding velocity of three kind of problem, put forward the downhole automatic dropping chemical adding device development train of thought and structure principle. the device makes full use of electronic intelligent control technology, achieve the u

5、nderground pharmacy daily continuous, timing, quantitative dosing, to meet the different needs of oil wells dosing, the dosage is controllable, downhole well dosing technology leap.key word:underground；corrosion；scaling；intelligent control油田在開發(fā)過(guò)程中，油氣藏中的流體從油氣層中流出，經(jīng)井筒、井口到地面系統(tǒng)，由于溫度、壓力和油氣 水平衡狀態(tài)的變化，地層中水富

6、含的成垢離子濃度發(fā) 生變化，容易生成垢，發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，引起井筒結(jié)垢、腐 蝕嚴(yán)重，影響了油井的正常生產(chǎn)。目前化學(xué)藥劑防治技術(shù)是井筒防腐、防垢治理的 主要手段和主體工藝,如何實(shí)現(xiàn)藥劑更加科學(xué)合理、便捷的投加成為該項(xiàng)工藝的關(guān)鍵。長(zhǎng)慶油田公司第三采油廠在用的井筒治理化學(xué)藥劑有清蠟劑、阻垢劑和緩 蝕劑 3 種；在現(xiàn)場(chǎng)投加過(guò)程中普遍存在 4 個(gè)方面不足: 一是腐蝕、結(jié)垢的隔采井無(wú)法實(shí)施地面環(huán)空加藥；二是 邊探井、套壓控制油井加藥勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低， 生產(chǎn)管理難度大；三是目前的井下機(jī)器加藥裝置無(wú)法 控制每日加藥量，加藥周期短。四是固體化學(xué)塊溶解受* 收稿日期：201205-20圖 1 自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置結(jié)

7、構(gòu)示意圖楊亞少等井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用第 10 期59井溫影響較大，藥劑釋放速度難以得到有效控制，且固化的化學(xué)藥劑在尾管中溶解后，存在堵塞油流通道的 情況，導(dǎo)致油井不能正常生產(chǎn)。目前全廠一般結(jié)垢井 455 口、嚴(yán)重結(jié)垢井 246 口， 一般腐蝕 316 口、嚴(yán)重腐蝕井 102 口，尤其在老區(qū)塊含 水上升、腐蝕、結(jié)垢加劇，導(dǎo)致頻繁檢泵井次增加，影響 了整體的指標(biāo)，針對(duì)這些問題，為了實(shí)現(xiàn)藥劑更加科學(xué) 合理、便捷的投加，研制一種井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置， 根據(jù)日液量的變化通過(guò)地面預(yù)設(shè)，實(shí)現(xiàn)井下的每日連 續(xù)定量的加藥，充分發(fā)揮藥品的使用性能，提高藥品的 利用率。的向電機(jī)供電，電機(jī)帶動(dòng)軸承桿、磨輪閘

8、閥做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中磨輪閘閥開啟，化學(xué)藥劑在旋轉(zhuǎn)力的作 用下通過(guò)磨輪的限流，被定量的擠入井筒中（見下圖1）。1井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置的設(shè)計(jì)思路及原理1.1 設(shè)計(jì)思路針對(duì)機(jī)械式井下點(diǎn)滴加藥器不能控制加藥流速，無(wú)法實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定量投加的問題，形成了通過(guò)地面預(yù)設(shè)每 天的加藥量（開啟、動(dòng)作次數(shù)），利用電子智能控制技術(shù)， 按照每日預(yù)設(shè)的加藥量，控制井下微電機(jī)的動(dòng)作次數(shù)和 加藥閘閥的開啟關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)藥劑在井下的定時(shí)、定量、連 續(xù)投加的研發(fā)思路，其中井下微電機(jī)的動(dòng)力由高能電池 組提供；同時(shí)考慮加藥器的防腐、油井加藥制度、電池壽 命等多方面因素，形成了以下 4 個(gè)方面的研發(fā)原則。（1）加藥器井下開啟時(shí)間間隔

9、以分鐘為單位，可在 地面任意設(shè)定開啟頻次；電池壽命在井下工作時(shí)間大于一年。（2）根據(jù)前期阻垢劑、緩蝕劑加藥制度的調(diào)研，有96 %的油井日加藥量小于 3 l，按照每 30 min 投加 1次的頻率計(jì)算，每天投加 48 次，每次投加的藥量為60 ml，研制的井下自動(dòng)加藥器每次開啟后，化學(xué)藥品 的釋放量定為 5080 毫升/次。（3）井下自動(dòng)加藥器全部采用不銹鋼防腐材料加工而成，最大外徑小于 89 mm，且可重復(fù)下井使用，降 低投資成本。（4）井下自動(dòng)加藥器要設(shè)計(jì)過(guò)濾裝置，防止贓物進(jìn) 入引起加藥器的故障，縮短使用壽命。1.2結(jié)構(gòu)原理該井下加藥裝置機(jī)電一體化產(chǎn)品，按功能劃分由儲(chǔ) 藥管和加藥控制系統(tǒng) 2

10、 部分組成；儲(chǔ)藥管串接在加藥控制系統(tǒng)的上部。儲(chǔ)藥管中的藥品在重力作用下進(jìn)入加藥控制系統(tǒng)，控制芯片根據(jù)地面預(yù)設(shè)的加藥制度，定時(shí)的向 電機(jī)發(fā)送動(dòng)作指令，高能電池組按照電機(jī)動(dòng)作頻次定時(shí)1.2.1 儲(chǔ)藥管 由尾管充當(dāng)，上部設(shè)計(jì)隔離塞，將井筒液體和儲(chǔ)藥管中的藥品隔離。最多可加 20 根尾管，儲(chǔ) 存 600 l 藥劑，滿足日常液量 103 的井，600 天的加藥 要求（加藥濃度 10010-6）。1.2.2 加藥控制系統(tǒng) 加藥控制系統(tǒng)由芯片、電池、電 機(jī)、軸承桿、磨輪閘閥 5 部分組成，它是井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置的核心部分。1.3 參數(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)的井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置在下井前，根據(jù)該 井的產(chǎn)液量，計(jì)算每日加藥

11、量，通過(guò)電腦預(yù)設(shè)每天加藥器的開啟頻次，實(shí)現(xiàn)井下藥劑的定量連續(xù)投加。目前該裝置每次開啟釋放藥量為 5080 ml/次，并不受井筒 沉壓力的影響，開啟的時(shí)間間隔可精確到 1 min，滿足 現(xiàn)場(chǎng)的投加要求。具體的要求（見表 1）。表 1 井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置參數(shù)表名稱技術(shù)參數(shù)尺寸外徑 73 mm，長(zhǎng)度 1.2 m耐壓40 mpa每次加藥量5080 ml/次電池壽命300 天以上，可根據(jù)實(shí)際加藥量自行調(diào)節(jié)電池?cái)?shù)量開啟制度地面預(yù)設(shè)，任意設(shè)定開啟的間隔時(shí)間，可精確到 1 min材質(zhì)全部采用不銹鋼，控制系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)全部采用密閉環(huán)境儲(chǔ)藥管溶劑0.6 m ，20 根儲(chǔ)藥油管3最高工作溫度90 圖 2 井下自動(dòng)

12、點(diǎn)滴加藥裝置管柱結(jié)構(gòu)60石油化工應(yīng)用2012 年第 31 卷1.4下井管柱結(jié)構(gòu)井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置連接在沉砂管的下端，從 上到下的管柱連接結(jié)構(gòu)如下：73 mm 油管+抽油泵+2 根尾管+花管 1+3 根沉砂 管+擋板+花管 2+隔離塞+儲(chǔ)藥管+井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥 裝置。2.2試驗(yàn)結(jié)果（1）研發(fā)的井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置完全可以按照 預(yù)設(shè)的開啟頻率，定時(shí)開啟，能夠?qū)崿F(xiàn)加藥量的智能 控制。表 2 地面模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)壓力/mpa開啟頻率（/ 分鐘次-1）時(shí)間/min總排液量/ml單次排液量（/ 分鐘次-1）03917458.0233055855.8433053753.7633051251.2（2）試驗(yàn)壓

13、力（即井底沉沒壓力）對(duì)井下自動(dòng)加藥裝置的單次開啟流量的影響很小，隨著試驗(yàn)壓力的 升高加藥器的單次開啟排量有微量減少，當(dāng)試驗(yàn)壓力 由 2 mpa 上升到 8 mpa 時(shí)，單次開啟排液量?jī)H從55.8 ml 下降到 49.2 ml，通過(guò)地面模擬試驗(yàn)，井下自 動(dòng)點(diǎn)滴加藥器實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。2.3 井下試驗(yàn)吳起采油作業(yè)區(qū)腐蝕井主要發(fā)生在吳起老區(qū)、塞261 高含水區(qū)，其中一般腐蝕井 31 口，腐蝕嚴(yán)重井 48 口，目前在該區(qū)選擇兩口腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重的井進(jìn)行試 驗(yàn)，措施前平均檢泵周期為 90 天，下井后除吳 69-70 因固漏檢泵未，其他的未檢泵，總體效果有待下一步跟 蹤評(píng)價(jià)。吳 300-1 措

14、施前因高含水 79.9 %腐蝕嚴(yán)重管 破 4 次、桿斷 2 次頻繁上修，平均檢泵周期 65 天，正常 液量 11.3 m3，2011 年 6 月 4 日下入井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥 裝置，加尾管 6 根，緩蝕劑加藥量 200 kg，每天加藥 6 次，每次加藥量 80 g，計(jì)算加藥天數(shù)417 天。其中：花管 1：為抽油泵供液；花管 2：當(dāng)點(diǎn)滴加藥器的工作，儲(chǔ)要管的藥劑減少時(shí)，井筒液從花管 2 進(jìn)入 儲(chǔ)藥管，始終保持儲(chǔ)藥管流入、流出動(dòng)態(tài)平衡，保證加 藥器正常工作；擋板：防止沉砂管中的井筒贓物進(jìn)入儲(chǔ) 藥管，影響加藥器正常工作；儲(chǔ)藥管：由 2j-55 油管充 當(dāng)，根據(jù)油井加藥周期和加藥量進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般儲(chǔ)藥管5

15、10 根，最多不超過(guò)20 根。3結(jié)論與認(rèn)識(shí)（1）井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置的成功研制，是井下環(huán)空加藥技術(shù)的一次革新，它能夠?qū)崿F(xiàn)藥劑的長(zhǎng)期、穩(wěn)定 連續(xù)投加，可穩(wěn)定控制產(chǎn)出液介質(zhì)中的藥劑濃度，實(shí)現(xiàn) 最佳加藥效果。（2）井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥技術(shù)采用自控技術(shù)，解決了 阻垢劑、緩蝕劑現(xiàn)場(chǎng)配制難度大的問題，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)藥 劑井下定時(shí)、定量、連續(xù)投加，滿足了隔采井、腐蝕結(jié)垢 嚴(yán)重井的投加要求。（3）井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥裝置安裝工藝簡(jiǎn)單，采用不銹鋼材料加工，可重復(fù)下井，并且開啟排量不受沉沒壓 力的影響，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。（4）加藥制度的設(shè)定靈活，每次開啟釋放藥量為2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況2.1地面試驗(yàn)為了進(jìn)一步驗(yàn)證井下自動(dòng)點(diǎn)滴加

16、藥器設(shè)計(jì)的科學(xué) 性和合理性，測(cè)試不同沉沒壓力對(duì)加藥器開啟排量的 影響，在地面利用柱塞泵打壓，模擬井筒高壓環(huán)境，對(duì) 井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥器進(jìn)行地面模擬試驗(yàn)。楊亞少等井下自動(dòng)點(diǎn)滴加藥技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用第 10 期615080 毫升/次開啟時(shí)間間隔可精確到 1 min，滿足不同井的加藥要求，適用范圍廣。2左軍，薄家訓(xùn)，郭建平.緩蝕劑加藥裝置的研制及應(yīng)用j.內(nèi)蒙古石油化工，2005，31（12）：125. 楊黎明，黃凱.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)m.北京：國(guó)防工業(yè)出版 社，1993. 任福生，劉艷平.油井套管連續(xù)自動(dòng)加藥裝置的研制應(yīng)用j.中國(guó)設(shè)備工程，2003，18（1）:27-28.3參考文獻(xiàn)：1 包小平，葉紅忠，盛

17、哲.一種油井套管全自動(dòng)加藥裝置j.石油和化工設(shè)備，2010，（7）：45-46.4!（上接第 49 頁(yè)）對(duì)比可以看出：兩相流解釋結(jié)果中滲透率、地層系數(shù)以及裂縫半長(zhǎng)都較常規(guī)解釋好，表皮系數(shù)值相對(duì)常規(guī)試 井增大。其原因在于地層，導(dǎo)致諸如粘土膨脹，井底附 近不流動(dòng)水對(duì)氣產(chǎn)生附加阻力，使得地層滲透率下降， 表皮因子增加。最終導(dǎo)致單位壓降產(chǎn)氣量減小，與實(shí)際 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)相符。表 2 榆 x 井壓力恢復(fù)曲線分析結(jié)果表解釋，獲得了相關(guān)的地層參數(shù)；通過(guò)與單一介質(zhì)壓恢試井解釋對(duì)比，滲透率、地層系數(shù)、裂縫半長(zhǎng)以及表皮系 數(shù)值都有不同程度的增加；滲透率和地層系數(shù)以及裂 縫半長(zhǎng)值較大與該井實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)相符，而表皮系數(shù) 增

18、大其原因在于地層出水，導(dǎo)致諸如粘土膨脹，井底附 近不流動(dòng)水對(duì)氣產(chǎn)生附加阻力，使得地層滲透率下降， 表皮因子增加。（3）氣水兩相流解釋計(jì)算出的參數(shù)比單一介質(zhì)解 釋更加準(zhǔn)確，和實(shí)際生產(chǎn)情況更加吻合，能夠?yàn)樯a(chǎn)措 施決策提供依據(jù)，評(píng)價(jià)增產(chǎn)措施效果。（4）與常規(guī)不穩(wěn)定試井相比，氣水兩相流不穩(wěn)定試 井解釋，需要獲取氣井的相滲曲線，及準(zhǔn)確的產(chǎn)水、產(chǎn) 氣量，解釋操作過(guò)程復(fù)雜，軟件運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，因此對(duì) 于產(chǎn)水量較小的氣井采用常規(guī)解釋即可，對(duì)于產(chǎn)水量 較大的氣井，采用兩相流方法解釋，可以加深產(chǎn)水氣井 情況的認(rèn)識(shí)，是分析產(chǎn)水氣井的好方法。項(xiàng)目雙對(duì)數(shù)分析結(jié)果井筒儲(chǔ)集系數(shù) c/(m3/mpa)裂縫表皮系數(shù) sf1.350.0171氣相對(duì)滲透率/md0.491水相對(duì)滲透率/md0.022地層系數(shù) kh（/ mdm）20.1滲透率 k/md1.