一種油井洗井用空心抽油桿下入深度的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油工業采油工程領域，特別涉及一種油井洗井用空必抽油桿下入深 度的確定方法。
【背景技術】
[0002] 附著在抽油桿上的蠟使井液流動空間減小的同時，也使抽油桿的應力幅度加大， 加劇了抽油桿的疲勞破壞。油井熱洗清蠟是油井日常維護管理的主要手段之一，對保障油 井的正常生產起到了至關重要的作用，但對油藏壓力水平較低的水敏地層，因地層黏±的 水化分散及水鎖效應，造成地層污染，致使熱洗后油井產量下降，短期內產量難于恢復。
[0003] 胡雄翼等人利用真空超導裝置，加熱油井自產液實現不壓井洗井；許立紅依據傅 葉定律，對高含水后期油井實施大排量熱洗清蠟；付亞榮等人曾提出并嘗試不壓井洗井液 和泡沫洗井液進行熱洗，并縮短了油井的恢復期；劉占營等人認為抽油機井自能熱洗能降 低成本。但事實上，并沒有完全解決熱洗時間長，需要消耗大量燃料的問題。
[0004] 采用正循環結構的空必抽油桿熱洗清蠟，利用空必抽油桿、井下單流閥在油管內 部形成的循環通道，熱洗時通過建立空必抽油桿和油管的循環通道，避免了熱洗介質污染 油層現象發生，同時也解決了油套環空堵塞時油井日常的清蠟問題，克服了傳統油套反循 環熱洗清蠟工藝的弊端，提高了熱洗效率，提高了機械采油井的生產時率，清蠟徹底，并且 節約了大量熱洗介質。但是其下入深度往往是憑經驗進行。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是；提供一種油井洗井用空必抽油桿下入深度的確定方法，建立井 筒溫度場計算模型，計算井筒任意點混合液的溫度，保證井筒任意點溫度高于融蠟溫度，W 此，確定油井洗井用空必抽油桿下入深度，達到節約空必抽油桿用量、降低抽油機運行最大 負荷、節省運行成本和降低員工勞動強度的目的。
[0006] 本發明油井洗井用空必抽油桿下入深度的確定方法采取的技術方案：
[0007] 步驟1、在井筒上取dl長的微元，并取向上的坐標1為正方向，根據井筒的單位長 度dl建立能量平衡方程，所述能量平衡方程為：
[0008] ki[t+(t0-ml)]+Ndt=Qil+(Gf-Gg)gdl+Si;
[0009] 其中；N= (Gf-Gg)CiAh;
[0011] 其中，ki為油管中的流體與地層間單位管長的傳熱系數，單位為W/(m-to;t為 原油析蠟拐點溫度，單位為°C;t。為井底原始地層溫度，單位為°C;m為地溫梯度，單位為°C/ m;1為從井底至井中任一深度的垂直距離，單位為m;N為熱洗介質當量，單位為W/°C 為 油管內產出液到地層的散熱量，單位為W;Gf和Gg分別為通過空必抽油桿內和油管內的質量 流率，單位為kg/s;g為重力加速度，單位為m/s2 ;Si為包含放（吸）熱W及任何其他形式 的體積熱源，單位為w/°C屯為熱洗介質的比熱容，單位為J/化g?°C) ;Ah為熱洗介質的 洽，單位為J/g;h。和hf分別為組成油管外徑與套管內徑之間的環形空間熱阻的對流換熱和 福射換熱系數；^為水泥環的導熱系數，單位為W/(m2 ?°C) ;。，。，r4和Tg分別為油管外 半徑、套管內半徑、套管外半徑和水泥環外半徑，單位為m。
[0012] 步驟2、根據該能量平衡方程確定油管內產出液到地層的散熱量。
[0013] A、根據該能量平衡方程確定油管中必至水泥環外緣的傳熱公式。
[0014] 具體的，該油管中必至水泥環外緣的傳熱公式為：
[0015] dqi=ki(ti-tz-ts)dl;
[0016] 其中，dqi為單位時間內dl長度上的熱損失，ki為油管中的流體與地層間單位管 長的傳熱系數，單位為W/(m-C) ;ti為熱洗清蠟時空必抽油桿進口溫度，單位為C也為 油井產出液井口出液溫度，單位為°C;t3為水泥環外緣初始溫度，單位為°C。
[0017] B、根據該能量平衡方程確定從水泥環外緣到地層的傳熱公式。
[0018] 具體的，該從水泥環外緣到地層的傳熱公式為：
[0021] dqi為單位時間內dl長度上的熱損失；t2為油井產出液井口出液溫度，單位為°C; t3為水泥環外緣初始溫度，單位為C;t。為井底原始地層溫度，單位為C;f(t)為無因次地 層導熱時間函數；A為水泥環的導熱系數，單位為W/(m2 .C)。
[0022] C、根據油管中必至水泥環外緣的傳熱公式和從水泥環外緣到地層的傳熱公式計 算得出油管內產出液到地層的散熱量；
[0023] 具體的，可W聯立油管中必至水泥環外緣的傳熱公式和從水泥環外緣到地層的傳 熱公式，進行求解，得出油管內產出液到地層的散熱量qi。
[0024] 步驟3、根據油管內產出液到地層的散熱量qi確定原油析蠟拐點溫度t，所述原油 析蠟拐點溫度t滿足原油析蠟拐點溫度公式，所述原油析蠟拐點溫度公式為：
[0026] 其中，ki為油管中的流體與地層間單位管長的傳熱系數，單位為W/(m?C) ;t為 原油析蠟拐點溫度，單位為°C;t。為井底原始地層溫度，單位為C;m為地溫梯度，單位為C/m;1為從井底至井中任一深度的垂直距離，單位為m;N為熱洗介質當量，單位為W/°C 為 油管內產出液到地層的散熱量，單位為W;A為水泥環的導熱系數，單位為W/(m2,to;t2 為油井產出液井口出液溫度，單位為°C;A為所述水泥環的導熱系數，單位為W/(m2,to。
[0027] 步驟4、根據所述原油析蠟拐點溫度t，確定空必抽油桿下入深度L所述空必抽油 桿下入深度L滿足空必抽油桿下入深度公式，所述空必抽油桿下入深度公式為：
[0029] 其中，L為空必抽油桿下入深度，單位為m;t為原油析蠟拐點溫度，單位為°(：也為 油井產出液井口出液溫度，單位為C;m為地溫梯度，單位為C/m。
[0030] 本發明有益的效果；本發明油井洗井用空必抽油桿下入深度的確定方法，在滿足 抽油機井熱洗的情況下，節省了空必抽油桿的用量，抽油機正常運行最大負荷下降約15~ 20個百分點，節省了生產運行成本，減輕了員工的勞動強度。
【具體實施方式】
[0031] W45-69X井為例，對本發明實施例中的油井洗井用空必抽油桿下入深度的確定 方法進行進一步的說明。
[0032]45-69X井基礎數據；井深3290m，原始地層溫度115°C，地溫梯度3.TC/m;油管外 半徑、套管內半徑、套管外半徑和水泥環外半徑為固定值，f(t)為無因次地層導熱時間函數 可W用公式計算得到；熱洗時空必抽油桿進口溫度為80~85C，在滿足油井產出液井口出 液溫度60~65°C。
[0033] 步驟1、根據井筒的單位長度dl建立能量平衡方程。
[0034] 具體的，可W在井筒上取單位長度dl，該dl可W視為微元，并取垂直井口向上的 方向為正方向，建立井筒能量平衡方程，該井筒能量平衡方程為：
[0035] ki[t+(t0-ml)]+Ndt=Qil+(Gf-Gg)gdl+Si;
[0036] 其中；N= (Gf-Gg)CiAh;
[003引需要說明的是，式中：其中，井深為3290m，油層溫度為115°C，地溫梯度m取 3.rC/m,ki為油管中的流體與地層間單位管長的傳熱系數，單位為W/(m?C)(瓦/米?攝 氏度）；t為原油析蠟拐點溫度，單位為C(攝氏度）；t。為井底原始地層溫度，單位為C;m 為地溫梯度，單位為C/m(攝氏度/米）；1為從井底至井中任一深度的垂直距離，單位為 m(米）；N為熱洗介質當量，單位為W/°C(瓦/攝氏度）；Qi為油管內產出液到地層的散熱 量，單位為W(瓦）；Gf和Gg分別為通過空必抽油桿內和油管內的質量流率，單位為kg/s(千 克/砂）；g為重力加速度，單位為m/s2(米/平方砂）；Si為包含放（吸）熱W及任何其他形 式的體積熱源，單位為w/C 為熱洗介質的比熱容，單位為J/(kg?C)(焦耳/千克?攝 氏度）；Ah為熱洗介質的洽，單位為J/g(焦耳/克）；h。和hf分別為組成環空熱阻的對流 換熱和福射換熱系數，A為水泥環的導熱系數，單位為W/(m2，t：)(瓦/平方米?攝氏度）； J4和町分別