抽油機(jī)井防蠟節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用效果

潘華峰（大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠）

大慶油田第八采油廠油田具有井深（1500～2100m）、油稠（地面原油黏度40.3mPa·s）、含蠟量高（18.8%～24.8%）的特點，高危區(qū)井比例較高。通過幾年的專項治理，利用加密加藥、隨作業(yè)采取加固體防蠟器、防蠟桿，安裝電磁防蠟器等措施，高危區(qū)井比例逐年下降，取得了較好的治理效果。

1 高危井治理技術(shù)

高危井指結(jié)蠟嚴(yán)重，載荷較大，載荷比在2.0以上處在特殊區(qū)塊需要進(jìn)行處理的井，在桿斷脫圖上處在結(jié)蠟區(qū)、危險區(qū)的井，在這兩個區(qū)的井就要采取治理措施，減少作業(yè)井的發(fā)生[1]。開展單井分析制定單井治理措施，采取的治理技術(shù)：離計量間、隊部較近的井加密加藥處理；隨作業(yè)加裝防蠟桿、固體防蠟器；安裝電磁防蠟器；超導(dǎo)熱洗車洗井技術(shù)；利用納米防蠟桿、管防蠟技術(shù)。

1.1 加密加藥技術(shù)

1.1.1 水溶性化學(xué)降黏機(jī)理分析

水溶性化學(xué)防蠟降黏劑主要由表面活性劑組成，表面活性劑能吸附在管、桿壁上，形成極性水膜，使蠟及膠質(zhì)等有機(jī)物不能吸附在管、桿壁上，達(dá)到防蠟的目的；另外表面活性劑具有較強(qiáng)的反乳化作用，能從油外相水內(nèi)相轉(zhuǎn)化為水外相油內(nèi)相（O/W→W/O），降低了液體黏度，起到降黏作用。因此水溶性藥劑具有防蠟、降黏作用。

1.1.2 油溶性化學(xué)降黏機(jī)理分析

油溶性化學(xué)防蠟降黏劑是一種復(fù)合型藥劑，除含有表面活性劑外，還含有與石蠟分子相類似的正構(gòu)烷烴、芳烴等。根據(jù)相似相溶原理，可有效的溶解沉積在桿、管表面的蠟、膠質(zhì)、死油等，起到清蠟作用；由于帶支鏈芳烴的介入，可有效的抑制蠟晶的聚集、長大，使石蠟分子形成若干多個不連續(xù)的小蠟晶，不能形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起到防蠟降黏作用。因此油溶性藥劑具有清防蠟降黏作用。

根據(jù)油田化學(xué)研究成果和幾年來現(xiàn)場試驗結(jié)果得出：含水小于30%的油井應(yīng)用油溶性藥劑，水溶性藥劑有效期內(nèi)藥液比濃度為0.3‰；含水在30%～70%的油井應(yīng)用水溶性藥劑，油溶性藥劑有效期內(nèi)藥液比濃度為0.4‰。

具體做法：每月利用桿斷脫圖匯總出結(jié)蠟區(qū)和危險區(qū)的井，進(jìn)行分類處理，熱洗，加密加藥。原來10 d加1次，改為5 d，同時增加藥量，直到回到合理區(qū)后恢復(fù)正常管理，每周各礦上報工作量，月底分析處理效果，進(jìn)行總結(jié)。

1.2 井下防蠟技術(shù)

清防蠟劑防蠟組分主要由聚合物和表面活性劑組成。高分子作為蠟晶改性劑，不僅能夠改變蠟晶的大小和結(jié)構(gòu)，起到防蠟作用，而且可以減少形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和凝膠的傾向，降低原油凝固點，改善原油低溫流變性。防蠟劑中加入表面活性劑可以起到清蠟、防蠟的作用。當(dāng)表面活性劑溶解于原油后，它們的烴基端可與石蠟烴相互接近，而極性端則與原油中的水分子或原油輸送管道內(nèi)壁相結(jié)合，阻止了蠟晶直接附著在管壁上。

防蠟降黏器的安裝位置的確定。根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果，固體防蠟器的最佳工作溫度為55～65℃。若溫度超過固體防蠟降黏劑最佳工作溫度時，固體防蠟塊變軟，強(qiáng)度降低，容易卡泵，更主要的是溶解速度也加快，無法控制不僅浪費藥劑，還使有效期變短。固體防蠟器下入的深度最好在析蠟點和最佳工作溫度所代表的深度的井段，在這個溫度條件下，原油中的蠟處于非飽和狀態(tài)，長鏈較大分子的蠟在此溫度下呈溶解狀態(tài)，可與防蠟降凝劑充分混合，使原油中的蠟?zāi)茉诮禍剡^程中與防蠟降凝劑產(chǎn)生共晶而起到防蠟降凝作用。

綜合考慮各因素，固體防蠟器的最佳下入深度為1550～1660m，因此，下入深度為1600m。

1.3 電磁防蠟器防蠟技術(shù)

電磁防蠟器的基本原理：電磁防蠟器是由電源部分和電磁轉(zhuǎn)換兩部分組成。電源部分主要將交流電轉(zhuǎn)換成可控的直流電，然后將直流電供給電磁轉(zhuǎn)換部分，將電能轉(zhuǎn)換成不斷變化的磁場，磁場借助油管的導(dǎo)磁性，沿油管向井下傳遞，在油管內(nèi)部形成一個變化的磁場。石蠟分子在變化磁場的作用下被極化，變成單個的極性石蠟分子，極性相同，相互排斥，蠟晶之間以及蠟晶與膠體分子之間的粘附力被削弱，分子的活化性提高，從無序變?yōu)橛行虻难赜凸芘帕?，從而抑制了蠟晶的聚集，不易析出粘附到油管壁上，極易被油流帶走。同時，油流的流動性增強(qiáng)，黏度下降，從而達(dá)到清防蠟、防垢及降黏的目的，進(jìn)而延長洗井周期。該裝置基本不需任何維護(hù)，可以滿足結(jié)蠟井的需要[2]。

電磁防蠟器的安裝：電磁防蠟器安裝在井口回油管線上，該裝置采用臥式安裝（見圖1），即將電磁防蠟器水平安裝在井口生產(chǎn)閘門出口處，在井口生產(chǎn)管線出口處與電磁防蠟器的入口相連，電磁防蠟器的出口扣在生產(chǎn)管線的出口閥門上，連接方式采用法蘭連接。使其強(qiáng)大的電磁能量極化前后碳鋼管線，形成強(qiáng)大的磁力場，使上游油管和下游油管線的含蠟油流都受到磁處理，達(dá)到油管和管線的防蠟?zāi)康摹?/p>

1.4 超導(dǎo)車洗井技術(shù)

1.4.1 工作原理

超導(dǎo)熱洗裝置主要由超導(dǎo)加熱裝置、儀表自動控制、連接管線及附件等四部分組成。其原理是將抽油機(jī)從井內(nèi)抽出的液體作為循環(huán)介質(zhì)，采出液經(jīng)循環(huán)管路進(jìn)入超導(dǎo)體裝置后，被超導(dǎo)裝置快速加熱，利用抽油機(jī)和超導(dǎo)裝置的動力，將高溫液體從油套環(huán)空回注到井筒內(nèi)，再經(jīng)油管采出、經(jīng)循環(huán)管路再進(jìn)入超導(dǎo)裝置進(jìn)一步升溫，這樣高溫流體在循環(huán)過程中，井筒溫度不斷升高，將油管內(nèi)壁和抽油桿外壁的積蠟逐漸溶化，從而實現(xiàn)熱洗清蠟和清除臟物的目的[3]，見圖1。

圖1 超導(dǎo)熱洗清蠟裝置工藝示意圖

1.4.2 主要優(yōu)點

不污染地層、熱洗溫度高、溶蠟效果好，對油井含水及產(chǎn)量基本沒有影響。

1.4.3 工藝局限性

根據(jù)廠家提供的使用條件，超導(dǎo)熱洗車只適用于產(chǎn)液量大于2 t，且井口有油管放空裝置的油井。但是第八采油廠單井日產(chǎn)液較低，井口多為簡易井口，沒有油管放空裝置。通過井口連接工藝改進(jìn)后，超導(dǎo)車能夠適應(yīng)井口條件，目前1452口井能夠使用超導(dǎo)車洗井。

1.5 微生物防蠟技術(shù)

微生物單井防蠟機(jī)理雖然涉及復(fù)雜的生化和物理過程，但試驗研究認(rèn)為微生物單井防蠟機(jī)理主要表現(xiàn)在三方面：細(xì)菌對石蠟的降解作用，細(xì)菌體及其代謝產(chǎn)物的表面效應(yīng)對井筒的維護(hù)作用，細(xì)菌對蠟的分散作用。

從高含蠟油井采出液中分離出微生物混合菌作為菌種，再將培養(yǎng)出的菌劑注入油井中。該細(xì)菌以原油中的蠟質(zhì)等成分作為生長繁殖的養(yǎng)料，通過新陳代謝產(chǎn)生出糖脂等多種生物表面活性劑，并改變金屬或粘土礦物表面的潤濕性，從而阻止蠟結(jié)晶的析出和沉積，可以實現(xiàn)長效清防蠟?zāi)康摹?/p>

江漢油田范圍內(nèi)對2006年微生物防蠟井的效果進(jìn)行了跟蹤和回訪，從各采油廠反饋的信息來看，微生物單井防蠟技術(shù)對高含蠟井具有明顯的增油和維護(hù)效果。據(jù)統(tǒng)計，2006年微生物措施井共計達(dá)到200口，施工成功率98%，累計增油2.1×104t，節(jié)省清防蠟劑用量20 t，節(jié)省熱洗井次380余次。

2 治理技術(shù)應(yīng)用效果及評價分析

2.1 高危井防蠟技術(shù)對比

高危井幾種防蠟技術(shù)應(yīng)用效果對比見表1。

表1 高危井防蠟技術(shù)應(yīng)用對比

2.2 應(yīng)用固體防蠟器效果

試驗區(qū)隨作業(yè)安裝固體防蠟桿統(tǒng)計4口井，安裝后平均上行載荷下降19.87 kN，下行載荷下降3.34 kN，有效期達(dá)到180 d。

2.3 利用電磁防蠟器效果

在設(shè)備安裝前一天加藥并測取油井載荷，從電磁防蠟器使用至今，這部分油井均未進(jìn)行熱洗、加藥。在井口安裝電磁防蠟器后油井載荷比下降0.1～0.2，從數(shù)據(jù)跟蹤情況可以看出油井載荷比較穩(wěn)定，電磁防蠟器能夠起到一定的清蠟降載效果。具體情況見表2。

在升平油田安裝了15套電磁防蠟裝置，按照安裝電磁防蠟器要求，安裝之前徹底洗井，試驗應(yīng)用期間沒有洗井，安裝通電后，15口油井已經(jīng)實現(xiàn)了120 d免熱洗、免加藥。最大載荷平均值由50.4 kN下降到目前的49.39 kN，下降了1.01 kN；最小載荷平均值由24.14 kN上升到目前的25.19 kN，上升了1.05 kN；載荷比平均值由2.1下降到2.0，下降了0.1，明顯改善了抽油井的抽汲工況，最大載荷下降，最小載荷上升、載荷比下降，降低了油管和抽油桿交變載荷幅度，延長了油管及抽油桿使用壽命。

2.4 利用超導(dǎo)車洗井效果

采油廠目前共有超導(dǎo)熱洗清蠟裝置12臺，分布在四個采油礦，每礦3臺，每臺裝置配備1名操作工。從2009年開始，廠里規(guī)定正常天氣，每臺裝置月度洗井不少于20井次，截至到2009年7月底共完成超導(dǎo)熱洗車洗井962井次，累計完成超導(dǎo)車洗井1824井次。

使用超導(dǎo)車洗井前后，最大載荷下降8.7 kN，載荷比下降0.3，上電流下降2.1 A。平均單井耗時4.3 d，耗油量45 kg，平均有效天數(shù)為13.2 d。從洗井前后效果對比來看，產(chǎn)液越高，超導(dǎo)熱洗車洗井效果越好。從洗井前后效果對比來看，沉沒度在100～400m（動液面1000～1300m）范圍內(nèi)的井，使用超導(dǎo)熱洗車洗井效果較好。

表2 電磁防蠟裝置使用效果對比

通過使用上述治理技術(shù)，即全廠加密加藥處理863井次，應(yīng)用固體防蠟器53井次，安裝電磁防蠟器45井次，超導(dǎo)車洗井1062井次，共治理2023井次，高危區(qū)井百分比由去年的6.5下降到目前的4.5，下降了2個百分點，預(yù)計可減少作業(yè)井60口，年節(jié)省作業(yè)費用150萬元，少影響原油1260 t，經(jīng)濟(jì)效益164萬元，合計經(jīng)濟(jì)效益314萬元。

3 結(jié)論及認(rèn)識

1）對于偏遠(yuǎn)難以管理的井，隨作業(yè)利用井下防蠟技術(shù)，隨作業(yè)安裝固體防蠟器，應(yīng)用防蠟管，安裝電磁防蠟器。

2）對于產(chǎn)液量大于3.0 t具備洗井條件的使用超導(dǎo)熱洗車進(jìn)行防蠟。

3）對于特殊區(qū)塊可使用防蠟納米桿管達(dá)到治理目的。

4）使用微生物防蠟技術(shù)，達(dá)到防蠟增產(chǎn)的目的，并且對井筒具有維護(hù)作用。

5）對于特殊區(qū)塊可綜合應(yīng)用防蠟技術(shù)，達(dá)到減少作業(yè)井，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

[1]張懷文,古麗加瓦.國外油井清防蠟工藝最新進(jìn)展[J].新疆石油科技,2003,13(3):15-17,21.

[2]侯光東,史存和.抽油井磁防蠟技術(shù)及其應(yīng)用[J].國外油田工程,2005,21(2):41-43.

[3]宮俊峰.聲波防蠟技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].油氣地質(zhì)與采收率,2004,11(1):68-69.