刘东红

摘要 鉴于目前注水井出口排量难以计量，造成洗井水量控制存在盲目性的问题，本文利用了水利学的研究方法，通过对洗井过程中，油管内部的流态进行分析，推导出流量与沿程压力损失、冲刷能力间的内在关系，归纳总结出通过控制进口排量、压力调节洗井喷量的方法，使注水井的出口排量得以有效控制，最终洗井效果得以明显提高。

主题词 紊流 沿程压损 喷量 变流量 旋流板

洗井是水井常见的一项维护措施，随着新技术的不断推广，洗井工作逐渐走向正轨。近年来，洗井管线的丢失，特种车辆洗井逐渐占据主导地位，洗井工作难度明显增加，致使洗井周期不断延长。如何使珍贵的洗井水量，全面达到解除油层堵塞、清除油管内外污物，维持水井正常运行的目地，是一项十分紧迫、重要的研究课题。

一、现状：

1、洗井方式调查 胜采四矿共有水井208口，正常开井175口。其中有洗井流程井123口，可用管线车洗井10口，可用自循环洗井车洗井33口，其他方式8口。

2、洗井效果调查 由于按传统理论制定的注水井方案，存在较大偏差，致使洗井操作存在一定盲目性，洗井效果往往不尽人意。以2014.01-2014.6为例，6个月，全矿共发生维护洗井96井次，有效71井次，实际有效率为73.96%，有6次措施洗井后未恢复到正常的吸水能力、19次测调洗井未解决遇阻问题 ，因此说，洗井效果不甚理想。

二、洗井过程中的水力分析

鉴于用静力学，静液柱压力推导制订的洗井方案，误差较大，洗井效果差，今年7月份以来，我们引入了水力学动态研究方法，对洗井过程中的水流状态进行分析。由于油套环形空间内，油管接箍凸出，造成洗井水在下行过程中产生一系列旋涡，不能形成规则形式的运动，且没有实际意义，因此在分析过程中主要讨论油管内部的水流状况。

（一） 洗井中油管内部流态分析

1、 流型确定

2、 洗井过程中油管内沿程压力损失的分析

油管内有一定的锈蚀和结垢现象，但考虑到水的冲刷能力不足以改变锈蚀和结垢形态，故认为在洗井过程中绝对粗糙程度△基本不变，水的运动粘度也是相对不变，这样油管内沿程阻力系数λ可按紊流状态，v>1.2 m/s（洗井时在1.38～4.14m/s之间）时的经验公式计算，即：λ=0.021/d0.3=0.021/0.0620.3=0.048，这样沿程水头损失hf=λ*L/d*v2/2g=0.048*L/d*v2/2g，折算成压力损失Ph=hf/100，在L、d一定的情况下，hf与v2与正比关系，设k=0.048*L/d*1/2g，则公式简化为hf=kv2（为抛物线方程式），即两者之间抛物线关系。

3、 洗井过程中井口油压的确定

设洗井时喷量为Q喷，则Q喷=k吸*（P地-P流），由于P流=P油+Pf+P柱，于是Q喷= k吸[P地-（P油+Pf+P柱）]，由于k吸、P柱、P地为定值，流量一定时，Pf也一定，于是Q喷随P油变化，控制好P油，便可获得需要的Q喷。

（二） 洗井过程中质点速度分析

1、 由于Re=85560-256680>2000，水流为紊流，质点呈布郎运动形态的不规则运动，瞬间速度大小己方向难以确定，但从宏观上，油管中水质点都在向上运动，平均垂直流速相同，数值上v=4Q/πd2，显然v与Q成正比，因此要获得好的冲刷清洗效果，就必须提高V，因此，应尽可能采取大排量洗井。

2、 旋流板的引入 鉴于压力损失hf=kv2（k=0.048*L/d*1/2g），随着V的提高，压力损失hf成平方关系增加，因此V的增加值受到一定限制，针对这种情况，建议在油管底部（底球上部），安装旋流导向板，迫使洗井水以螺旋线的形式上升，这时水流质点速度u2=v2+（rω）2，其中v为水流平均垂直流速，r为半径，ω为角速度，显然ω一定，u随r变化，在管壁处，r最大、u也最大，冲刷能力最强，其次，由于水流旋转，洗井液中的碎屑、砂粒在离心力的作用下沿管壁运动，从而对污物形成粘附效应、摩擦效应和击打效应，使污物比较容易脱落，想信会大大提高封隔器、配水器内部的清洗效果。旋流板可用4mm不锈钢板扭成螺旋形（类似麻花钻，断面成S形）。长度和螺距可以根据需要设计，旋流板的制作须由上级部门协调解决，安装应经作业施工方可完成。

三、洗井前必要的分析步骤

1、 首先要认真分析井况，同时确定洗井目地，是解堵地层还是清洗油管，同时准备如下数据：吸水指数、地层压力、油管长度、管径、套管内径等。

2、 选择合理的进口排量，可参照“三二二一”洗井技术中推荐的排量选择。

3、 选择合理的喷量：结合出砂程度、吸水指数、污染程度选择，在确保解堵油层的同时要避免出砂。

4、 计算油管内沿程压力损失，按Pf=hf/100=λ*L*v2/100d*2g计算，其中v根据v=4（Q入+Q喷）/πd2计算。

5、 确定合理的井口油压，按P油=P流-P柱-Pf，P流=P地-Q喷/K吸计算，当仅清洗油管洗井时，按Q喷=0代入即可。

6、 确立累计洗井水量，可以结合以前的洗井资料，及目前的污染程度确定洗井水量的多少。

四、结论

将流态研究方法引入洗井工作后，制定洗井方案的依据更加充分，效果也有显著提高。在注水系統中，流体为单项流，同一管线直径一致，方向变化规则，基本具备水力分析的条件。注水过程中压力损失、系统效率的计算，井下工具故障的判断，都可用流态分析的方法予以研究，加强对水力学知识的学习，可以使我们不断深化对水流运动规律的认识，有助于提高注水质量。