抽油机井热洗过程中温度场的变化Word文档格式.docx
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Cp2—套管中水的比热J/kg·
℃；
t2′—套管中洗井液的温度，℃；
t0—套管及油管中洗井液在泵吸入口处的温度，℃；
m1—油管中洗井液的质量流率kg/s；
Cp1—油管中水的比热J/kg·
t1″—油管出口液体的温度，℃；
H—下泵深度，m；
R—单位管长热阻；
ts—地层温度，℃。
R—热阻，R=R3+R4+R5+R6；
（2）
R3—套管中的洗井液与套管内壁的单位管长对流换热热阻；
R4—金属套管壁单位管长导热热阻;
R5—水泥环单位管长导热热阻;
R6—地层单位长度导热热阻。
各项热阻的计算公式如下：
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
d3—套管内径,m；
d4—套管外径,m；
d5—水泥环外径,m；
d6—地层直径,m；
λ3—套管内水的导热系数，W/m·
K；
λ4—套管壁的导热系数，W/m·
λ5—水泥环的导热系数,W/m·
λ6—地层的导热系数，W/m·
ω2—洗井液的流动速度，m/s；
υ2—洗井液的运动粘度，m2/s。
（三）计算结果
根据前面给出和推导的计算公式，我们以南4-丁2-336井为例，取其物性参数为：
油管导热系数为λ2＝20W/（m·
K）；
套管导热系数为λ4＝20W/（m·
水泥环导热系数为λ5＝0.58W/（m·
沉积岩导热系数为λ6＝5W/（m·
油管内径d1=62mm；
油管外径d2=73mm；
套管内径d3=124mm；
套管外径d4=140mm；
水泥环外径d5=180mm；
地层外径d6=680mm；
泵挂深度H=969m；
水的物性由相关物性表来确定。
按目前的热洗操作规程要求，洗井液入口温度为750C，排量为35立方米，将数据代入上述相应公式，经计算机计算，得出t0，即：
抽油泵吸入口的温度为52.10C。
据此，为了验证理论计算与实际过程的差别，我们进行了现场试验。
三、现场试验实测情况
为了详细观察热洗过程中井筒井温的变化情况，我们选择了不同产量的具有一定代表意义的南4－丁2－336和高189-603抽油机井进行了热洗试验，并采用井温测井方法对两口井洗井前、洗井过程中及洗井后温度场的变化情况进行测试，具体试验测试情况如下。
（一）试验方案
1、试验目的：
观察抽油机井热洗过程中油套环空中温度场的变化。
2、南4－丁2－336井
（1）基础数据：
套管规范：
Φ140mm
射孔井段：
1001.2－1171.40m
人工井底：
1213m
油层中部：
1086.30m
套补距：
1.61m
上次施工：
98年8月9日
（2）测前井下管柱情况：
南4-丁2-336井测前管柱图
见南4－丁2－336井测前管柱图
生产管柱：
导锥、筛管、防蜡器各一个，泵挂深968.08米，完井深979.17米。
堵水管柱：
丢手接头、定位器各一个，5级细分堵水封隔器，完井深988.57～1185.80米。
（3）测前生产情况：
产液：
85t/d产油：
8t/d 含水：
90.3%
泵效：
58.7%流压：
3.11MPa泵口压力：
2.29MPa
液面：
723.2m 沉没度：
244.88m 功图：
正常
热洗周期：
134天
3、高189-603井
Φ140mm
2.08m
1237.54m
1133m
2000年4月24日
高189-603井测前管柱图
见高189-603井测前管柱图
导锥、筛管、防蜡器各一个，泵挂深995.06米，完井深1005.35米。
产液：
14t/d 产油：
3t/d 含水：
76.8%
泵效：
37.1% 流压：
2.18MPa 泵口压力：
1.25MPa
810.45m 沉没度：
184.61m 功图：
气影响
热洗周期：
96天
4、测试过程
（1）洗井前测一条全井井温曲线。
（2）洗井30分钟后，从泵吸入口至井口测一条井温曲线。
（3）当井口回油温度达60℃时，从井口至泵吸入口测一条井温曲线。
（4）反复测试抽油泵吸入口处井温变化情况。
（5）其余全井井温测试工作量由抽油泵吸入口处温度变化情况现场确定。
（二）测试结果
1、南4－丁2－336井测试结果
此次试验测试了洗井前、洗井过程中及洗井后油套环空中温度的变化值，共测试了七条井温测井曲线，具体结果见附图（南4-丁2-336井温测井曲线）。
由实测结果绘制了南4-丁2-336井井温测试结果表及抽油泵吸入口温度变化曲线，由表、曲线可以看出：
当开始洗井时泵吸入口温度是降低的，随着洗井时间的延长，温度才缓慢升高，其变化幅度较小。
分析原因是由于洗井时低温液体被洗井液携带推至泵吸入口处，致使抽油泵吸入口温度降低。
当洗井时间达22小时时，抽油泵吸入口温度由46.60C升高到51.50C，仅升高了4.90C。
南4-丁2-336井温测试表
测试曲线
洗井时间
（h）
套管井口
温度（0C）
泵口温度
（0C）
油管井口
备注
第Ⅰ条曲线
31.70C
46.60C
400C
洗井前井温曲线
第Ⅱ条曲线
0.7
650C
42.80C
600C
14：
40开始洗井，洗井排量35m3.
第Ⅲ条曲线
3.3
72.40C
48.10C
670C
第Ⅳ条曲线
3.5
700C
48.50C
第Ⅴ条曲线
20.8
690C
510C
第Ⅵ条曲线
22
710C
51.50C
2、高189-603井测试结果
此次试验测试了洗井前、洗井过程中油套环空中温度的变化值，共测试了四条井温测试曲线，具体结果见附图（高189-603井温测井曲线）。
由实测结果绘制了高189-603井井温测试表。
高189-603井温测试表
温度
300C
50.80C
320C
1.2
750C
44.20C
11:
20开始洗井
3.8
44.80C
23
46.00C
（三）理论计算与实测对比
由于理论计算是在洗井达稳定状态下的泵吸入口的温度，没有考虑不同时间、不同排量、不同温度等情况，计算出的结果是抽油泵吸入口处温度最高能达到多少。
如南4－丁2－336井，计算的泵吸入口温度为52.10C，实测结果是：
当洗井22小时时，泵吸入口温度由46.60C升高到51.50C，实测与计算结果基本一致。
如果按目前的洗井时间要求（一般4小时）不可能达到稳态，因此，在实际洗井过程中，泵吸入口的温度将更低。
四、热洗效果的评价及分析
1、按抽油机井热洗规程要求，洗井液进口温度为750C以上，回油温度须达到600C，洗井时间一般4小时左右，排量一般控制在30～40立方米。
从理论计算及实测数据分析，温度场变化不是线性降低的，回油温度600C是洗井液在油管内上返过程中距井口300米左右一段距离里，被洗井液重新加热造成的回油温度达600C，这与我们的认识是相吻合的，因此有必要对抽油机井的热洗重新加以认识。
见热洗过程中井筒温度场变化示意图。
2、从热洗过程中实测的井温变化情况可以看出，洗井液温度与地层及油管的热传导、热交换、对流是较快的，洗井液温度损失较大。
观察两口不同产量井的热洗回油温度变化速度，发现低产井井口回油温度升高的较快，分析原因是由于低产井产量低，液体在油管内流速较慢，与油套环空中的洗井液热交换较充分。
想象的热洗过程中井温变化实际热洗过程中井温变化
3、根据实测井温曲线绘制了井筒内同一温度点（500C、550C、600C）随洗井时间的变化情况表及井筒内600C温度点随时间的变化曲线。
从表和曲线可以看出：
当洗井时间达3小时后，600C温度点位于280米深度，当洗井23.6小时后，600C温度点位于410米深度，所以在现行的热洗工况条件下使井筒温度全部达到600C是不可能的。
南4-丁2-336井同一温度点深度与时间的关系表
温度
第Ⅱ条曲线
第Ⅲ条曲线
第Ⅳ条曲线
第Ⅴ条曲线
第Ⅵ条曲线
深度
（m）
时间
60
240
1.9
280
3
320
5.2
20.5
410
23.6
55
340
1.7
460
540
5
520
620
23.2
50
440
1.5
710
3.7
800
4.4
4、根据实测井温曲线绘制了井筒内同一深度点在不同洗井时间内的温度变化情况表及310米、410米深度不同时间内温度变化曲线。
南4-丁2-336井同一深度点温度与时间的关系表
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
深度210米
时间（小时）
2
2.8
5.4
20.3
23.9
温度（度）
61.1
62.9
62.5
63.8
66.4
深度310米
1.8
5.3
23.7
56.3
59
60.4
60.2
62.95
深度410米
1.6
3.2
5.1
20.7
23.5
51.8
56.1
57.9
57.6
深度510米
1.4
4.9
20.9
23.3
47
53.5
55.5
55.3
57.1
深度610米
1.3
4.7
21
23.1
45.2
51.4
53.3
53.4
55.1
深度710米
1.1
4.5
21.2
22.9
43.1
51.5
52.4
深度810米
0.9
4.3
21.4
22.7
42.2
48.9
49.9
51.6
深度910米
0.8
4
4.1
21.6
22.5
42.3
48.2
48.8
51.1
51.7
由表和曲线可以看出：
当洗井排量、温度一定时，井筒内某一点的温度与时间的关系是对数关系，并且随热洗时间的延长井筒温度上升的较缓慢。
例如：
南4-丁2-336井，如果热洗时间达48小时，310米深度的温度可达650C，410米深度的温度可达630C，510米深度的温度可达59.80C。
5、为了更好地评价热洗清蜡的效果，我们在试验室条件下，作了溶蜡试验。
将现场取的蜡样，放在水中加热，温度点分别取450C、500C、550C、600C，加热时间为4小时，观察蜡样的变化情况，蜡样在500C～600C时变软，蜡样溶解的温度是600C，表明：
在洗井4小时之内，300米以下深度，原来析出蜡仍然以晶体形式存在，只是在300米以上才开始溶化，这一结果可以用来解释油井在300～500米处结蜡严重的原因。
6、通过上述分析，对热洗过程中温度场的变化有了新的认识，分析热洗的作用主要是在热洗过程中，由于排量的增加，洗井液对软蜡及蜡的结晶体具有冲刷作用，对于蜡块较小，与管壁粘结面积也较小，蜡可以变软与管壁脱离，被洗井液冲走；
而对于大块、较厚的硬蜡，在洗井过程中，由于洗井时间、温度、排量的关系，不能使硬蜡完全变软或溶化，也不能使蜡与管壁完全脱离，因此出现了前面提到的热洗后仪器仍下不去的现象。
五、对抽油机井热洗的建议及认识
通过理论计算及现场实测，对抽油机井热洗过场中温度场的变化有了重新认识，抽油机井的热洗不能完全达到化蜡、排蜡、巩固的目的，我们认为目前抽油机井的热洗只能在一定程度上缓解油管内壁结蜡的不利影响，洗井作用的发挥在井筒300米以上是靠溶蜡和冲刷的作用，300米以下主要是通过洗井液的冲刷来实现对析出蜡的清理，因此，从经济合理、生产实用、管理科学的角度出发，应重新制定抽油机井热洗方法。
1、应在理论方面加大研究力度，研究不同洗井时间、不同洗井排量、不同洗井温度情况下井筒任意深度可达到的温度，还应对目前开采阶段管壁结蜡点的分布作进一步研究。
2、为避免洗井液对油层的伤害，对于非监测井的洗井工艺，应采用可实现不压油层的大排量的热洗技术，以减少洗井液的热量损失，同时应尽量采取多种实用、高效的清防蜡工艺措施。
3、从热洗过程中温度场的变化及溶蜡效果分析，在条件允许的情况下，建议恢复采用中压热洗或高压热洗流程，提高热洗清蜡效果。
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