高含蠟原油生產(chǎn)中析蠟和熔蠟規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究

王 宏楊勝來牛彩云黃 偉李大建

（1.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710018）

高含蠟原油生產(chǎn)中析蠟和熔蠟規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究

王 宏1楊勝來1牛彩云2黃 偉2李大建2

（1.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.長慶油田公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710018）

運(yùn)用激光測試高壓原油析蠟點(diǎn)的最新方法，對井筒中原油的析蠟規(guī)律和地層中原油的熔蠟規(guī)律進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：含氣原油比脫氣原油的析蠟點(diǎn)溫度低；井筒中壓力高于泡點(diǎn)壓力時(shí)，原油析蠟點(diǎn)隨壓力下降而下降；壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，原油析蠟點(diǎn)隨壓力下降而升高；地層條件下熔蠟溫度比析蠟溫度高。

高含蠟；原油；高壓激光測試；析蠟溫度；熔蠟溫度

在高含蠟原油從地下到地面的生產(chǎn)過程中，原油主要經(jīng)過地層到井底和井底到井口2種流動(dòng)過程。國內(nèi)油田現(xiàn)階段多采用注水開發(fā)方式，在注水開發(fā)過程中冷水的注入使得油藏溫度逐漸降低，當(dāng)油藏溫度降至地層原油析蠟點(diǎn)溫度以下時(shí)，高含蠟原油中的蠟晶顆粒析出導(dǎo)致巖層孔道堵塞，從而對油藏造成傷害。在原油從井底到井口的流動(dòng)過程中，隨著井筒深度減小壓力從高到低逐漸變化，壓力變化也會(huì)對原油析蠟點(diǎn)產(chǎn)生影響。為此，對地層中原油的熔蠟規(guī)律和井筒中原油的析蠟規(guī)律進(jìn)行研究，主要是對析蠟點(diǎn)準(zhǔn)確測量。

1 實(shí)驗(yàn)原理、裝置及步驟

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

地層原油處于高溫、高壓條件下，原油的蠟晶處于溶解狀態(tài)，原油為單一液相，用激光透過原油時(shí)，激光功率為一恒定值。當(dāng)由于溫度下降或溶解氣體脫出時(shí)，蠟晶顆粒在原油中的溶解度下降，此時(shí)，蠟晶顆粒析出，使得原油呈現(xiàn)霧狀，蠟晶顆粒對激光光束產(chǎn)生散射，透過原油的激光功率會(huì)迅速下降。隨著析出蠟晶顆粒的增多，激光功率也隨之下降，通過溫度與激光功率曲線的拐點(diǎn)可以準(zhǔn)確判斷原油的析蠟點(diǎn)。熔蠟點(diǎn)的測量是通過升高恒溫箱的溫度，待激光功率升高至原油未析蠟時(shí)的激光功率，記錄此時(shí)激光功率對應(yīng)的溫度即為熔蠟點(diǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

測量原油析蠟點(diǎn)的方法有很多，但主要是對脫氣原油的析蠟點(diǎn)進(jìn)行研究［1］。目前：旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法［2］、差示掃描量熱法［3］、顯微鏡觀察法［4］，都不能測量高壓下含氣原油的析蠟點(diǎn)；靠濾網(wǎng)兩端壓差判斷原油析蠟溫度的濾網(wǎng)過濾方法［5］，可以測量高壓下含氣原油的析蠟點(diǎn)，但蠟晶顆粒較小時(shí)，則不能準(zhǔn)確測量。由于文中實(shí)驗(yàn)都是在高壓條件下對含氣原油析蠟點(diǎn)和熔蠟點(diǎn)測量，所以常規(guī)方法不能滿足實(shí)驗(yàn)要求。用激光法可以測量高壓下流體的析蠟點(diǎn)，但其研究對象主要是高壓下透光率比較高的凝析油或凝析氣［6-8］，國內(nèi)對原油在井筒條件下的析蠟規(guī)律和地層條件下原油的熔蠟規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究較少。

通過改造美國產(chǎn)高溫、高壓PVT-2730，以及運(yùn)用大恒光電研究所研制的DH-HN350P線偏振氦氖內(nèi)腔激光器、DH-JG2系列激光功率計(jì)，配套組成激光測試儀。該裝置主要由高壓PVT筒、圓形薄片耐壓容器、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、激光發(fā)射器、激光準(zhǔn)直鏡、光纖、激光功率計(jì)、數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)組成（見圖1）；測試儀耐高溫（150℃）、耐高壓（75 MPa）、程序自動(dòng)控制升降溫度、升降壓力，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)自動(dòng)擬合圖形。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟包括：1）徹底清洗PVT儀器；2）試壓，檢驗(yàn)PVT儀器的密封性；3）將油樣加入PVT儀器中，靜置4 h；4）打開激光測試系統(tǒng)，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，在恒定壓力下降溫，測定激光功率；5）觀察數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的曲線形狀，圖形拐點(diǎn)處的溫度即為原油析蠟點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論

2.1 原油物性及油樣準(zhǔn)備

本實(shí)驗(yàn)選擇長慶油田高10油藏原油進(jìn)行研究。高10油藏為低滲透儲(chǔ)層，原油為輕質(zhì)低黏油，開采方式為常規(guī)注水開發(fā)，油藏溫度62℃、壓力15 MPa；原油屬于高含蠟原油，地面脫氣油密度為0.810 7 g·cm-3，地層原油黏度0.83～4.6 mPa·s，含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)24.7%，膠質(zhì)瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.8%，凝固點(diǎn)20℃，氣油比45 m3·m-3。脫氣原油過濾除雜即為本次實(shí)驗(yàn)所用脫氣油樣品，含氣油樣品按照氣油比45 m3·m-3配制而成。

2.2 含氣油與脫氣油析蠟點(diǎn)對比

為了研究溶解氣體對原油析蠟點(diǎn)的影響，用原油析蠟點(diǎn)激光測試儀分別測試脫氣油和含氣油樣品的析蠟點(diǎn)。圖2為含氣原油、脫氣原油溫度與激光功率關(guān)系曲線，測得含氣原油的析蠟點(diǎn)為53.0℃（曲線拐點(diǎn)對應(yīng)的溫度），脫氣原油的析蠟點(diǎn)為57.4℃。含氣原油比地面脫氣原油的析蠟點(diǎn)低4.4℃。

2.3 井筒中原油的析蠟規(guī)律

為了研究井筒中原油的析蠟情況，按氣油比45 m3·m-3配置地層原油樣品，測得溫度為62℃條件下，地層原油的泡點(diǎn)壓力為 9.8 MPa。分別測定了15，13，11，9，8，7，5，2，0.1 MPa等8種不同壓力情況下原油的析蠟點(diǎn)，繪制出井筒中原油的析蠟規(guī)律曲線（見圖3），圖中拐點(diǎn)為泡點(diǎn)壓力（9.8 MPa）。

由圖3可見：壓力高于泡點(diǎn)壓力時(shí)，隨壓力下降，原油析蠟點(diǎn)下降，這是由于壓力高于泡點(diǎn)壓力時(shí)，壓力降低，原油密度降低，原油的析蠟點(diǎn)降低。壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，隨壓力下降，原油析蠟點(diǎn)升高，這是由于壓力低于泡點(diǎn)壓力后，每次降壓，相應(yīng)的氣體也就脫出，使得低于泡點(diǎn)壓力的原油析蠟點(diǎn)上升。這說明溶解氣體的脫出要比壓力降低對析蠟點(diǎn)溫度的影響程度大。

2.4 地層中原油熔蠟規(guī)律

油田常采用常規(guī)注水開發(fā)，注入冷水導(dǎo)致油藏溫度降低，當(dāng)油藏溫度降到原油析蠟點(diǎn)溫度以下時(shí)，原油中的蠟晶析出，較大的蠟晶顆?？梢远氯蛯訚B流孔道，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的地層傷害［9］。當(dāng)油層注入冷水導(dǎo)致蠟晶顆粒析出后，蠟晶顆粒能否在地層溫度下熔解就成為油田注水開發(fā)所關(guān)心的主要問題。為此利用激光法對原油的析蠟規(guī)律和熔蠟規(guī)律進(jìn)行了研究。

如圖4所示，在油藏壓力為15 MPa時(shí)，析蠟溫度為53.0℃，熔蠟溫度為64.2℃，熔蠟溫度高于析蠟溫度21.13%。如果該油藏采用注冷水開發(fā)時(shí)導(dǎo)致蠟晶顆粒析出，由于油層溫度62℃低于熔蠟溫度，不能使蠟晶顆粒全部熔化，從而可能使蠟晶顆粒堵塞油層孔道，增加注水開發(fā)的難度。為此，該油藏采用注冷水開發(fā)時(shí)，需要監(jiān)測井底注水溫度，當(dāng)注水井井底溫度低于53℃時(shí)，則應(yīng)提高井口注水溫度，使得注水井井底溫度高于原油析蠟點(diǎn)溫度以避免由于蠟晶顆粒析出堵塞油層孔道而引起的注水壓力異常等問題。

3 結(jié)論

1）脫氣油比含氣油的析蠟點(diǎn)溫度高4.4℃。

2）井筒中壓力高于泡點(diǎn)壓力時(shí)，原油析蠟點(diǎn)隨壓力下降而下降；壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，原油析蠟點(diǎn)隨壓力下降而升高。泡點(diǎn)壓力以下，對析蠟點(diǎn)溫度起主導(dǎo)因素的是氣體溶解作用。

3）地層壓力下，熔蠟溫度比析蠟溫度高11.2℃，熔蠟溫度比地層溫度高2.2℃。

4）熔蠟溫度高于地層溫度，現(xiàn)場注水開發(fā)中要監(jiān)測注水井井底溫度，確保注水溫度高于析蠟溫度，避免蠟晶顆粒析出，導(dǎo)致地層傷害。

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Experimental study on law of wax appearance and disappearance in high wax content oil production

Wang Hong1Yang Shenglai1Niu Caiyun2Huang Wei2Li Dajian2
(1.MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering in China University of Petroleum,Beijing 102249,China；2.Oil and Gas Technology Institute of Changqing Oilfield Company,PetroChina,Xi′an 710018,China)

This article studied the law of wax appearance and disappearance of high wax content crude oil in wellbore and reservoir by using the latest laser testing system.The results indicate that the wax appearance point(WAP)of live oil is lower than that of dead oil.The WAP of crude oil reduces as the pressure drops when the bottom pressure is higher than the bubble point pressure.The WAP of crude oil rises as the pressure drops when the bottom pressure is lower than the bubble point pressure.The wax disappearance point(WDP)is higher than that of WAP under the formation condition.

high wax content,crude oil,laser testing system with high pressure,wax appearance point,wax disappearance point.

TE311

A

2010-01-11；改回日期：2010-07-19。

王宏，男，1983年生，碩士，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），主攻油氣田開發(fā)工程專業(yè)。E-mail：wh19830604@163.com。

（編輯 王淑玉）

1005-8907（2010）05-605-03

王宏，楊勝來，牛彩云，等.高含蠟原油生產(chǎn)中析蠟和熔蠟規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：605-607.

Wang Hong，Yang Shenglai，Niu Caiyun，et al.Experimental study on law of wax appearance and disappearance in high wax content oil production［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：605-607.