白豹油田油井化學(xué)防蠟效果評價①

楊會麗 何治武 劉愛華 劉寶偉 劉新印

（1.中國石油長慶油田公司油氣工藝研究院 2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室）（3.中國石油長慶油田公司第七采油廠）

油井在開采過程中，結(jié)蠟不僅影響油井的正常生產(chǎn)，還會造成系統(tǒng)能耗增加。結(jié)蠟油井井下應(yīng)用化學(xué)固體防蠟劑，可有效降低原油析蠟點(diǎn)，減少采油管柱結(jié)蠟，降低抽油機(jī)載荷，延長檢泵周期，達(dá)到節(jié)能降耗的目的［1－3］。本文對化學(xué)防蠟劑配方在室內(nèi)的效果評價及預(yù)測進(jìn)行了介紹，并對白豹油田應(yīng)用化學(xué)固體防蠟劑的15口井進(jìn)行了防蠟效果的測試及分析。

1 化學(xué)固體防蠟劑室內(nèi)性能評價

白豹油田白X區(qū)塊油井使用的化學(xué)固體防蠟劑（慶陽長慶井下油田助劑有限責(zé)任公司生產(chǎn)），主要由主劑（乙烯－醋酸乙烯酯共聚物）、溶解度控制劑、分散劑及其他助劑組成。對該防蠟劑室內(nèi)的評價指標(biāo)主要是防蠟率和析蠟點(diǎn)。防蠟率通過動態(tài)防蠟率評價，析蠟點(diǎn)通過流變法評價。

1.1 防蠟率測試

本實(shí)驗(yàn)采用原油動態(tài)結(jié)蠟率測試儀（長沙綠達(dá)生產(chǎn)），依據(jù)SY／T 6300－2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》，以B102－2井原油加入5%（w）的該井蠟樣為測試對象，評價防蠟劑對白X區(qū)塊的防蠟效果，其結(jié)果見表1。實(shí)驗(yàn)條件：樣品室溫度40℃、結(jié)蠟室溫度15℃、循環(huán)時間60min。

表1 防蠟劑對B102－2井原油的防蠟率Table 1 Paraffin inhibiting ratio of paraffin inhibitor to crude oil in B102－2 oil well

從表1可以看出，ρ（防蠟劑）在30mg／L時防蠟率即能達(dá)到80%以上，而提高防蠟劑的濃度，防蠟率則上升不明顯，說明ρ（防蠟劑）在30mg／L時就能發(fā)揮較好的防蠟效果。

1.2 析蠟點(diǎn)測試

本實(shí)驗(yàn)采用AR550旋轉(zhuǎn)流變儀（美國TA儀器公司），依據(jù)SY／T 7549－2000《原油黏溫曲線的確定－旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法》，原油選用B102－2井原油，考慮到所取原油為地面原油，實(shí)驗(yàn)中在樣品中加入5%（w）該蠟樣，以模擬實(shí)際原油。該儀器剪切速率和溫度都是可控的，確定測試原油黏溫曲線的降溫速率為0.2℃／min，剪切速率150s－1，溫度從55℃開始到20℃由高到低測試原油黏溫曲線，并由測試的黏溫曲線確定析蠟點(diǎn)。測試結(jié)果見表2。

表2 B102－2井原油加防蠟劑前后析蠟點(diǎn)Table 2 Wax precipitation point before and after added paraffin inhibitor into crude in B102－2 oil well

從表2可以看出，防蠟劑質(zhì)量濃度在100mg／L時能使B102－2井原油析蠟點(diǎn)降低2.3℃，在1 000 mg／L時能使析蠟點(diǎn)降低10.5℃。

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，該防蠟劑具有較好的防蠟效果，防蠟劑分子在原油中能有效地抑制蠟晶形成，使得蠟晶變形產(chǎn)生異構(gòu)，阻止蠟晶聚集長大，同時防蠟劑分子能改變蠟晶表面性質(zhì)和管線表面性質(zhì)，阻止蠟晶體的沉積，從而起到很好的防蠟效果。

2 固體防蠟劑在井底有效性預(yù)測

在油井現(xiàn)場加注固體防蠟塊時，往往要考慮檢泵周期、固體防蠟塊的溶解速度及在井底保持的有效濃度之間的關(guān)系。固體防蠟塊溶解速度過大，有效濃度提高，但不能滿足檢泵周期的要求；固體防蠟塊溶解速度過小，溶解時間延長，但不能保證防蠟效果。要求固體防蠟塊有一個合理的溶解速度。

白豹油田應(yīng)用的固體防蠟管尺寸為：工作筒的孔徑為0.013 5m，每米有80個孔。防蠟塊質(zhì)量為192g／塊，每塊高0.106 7m。

則防蠟塊在井筒中的裸露總面積S與防蠟塊數(shù)n的關(guān)系為：

溶解速度的計(jì)算公式為：

溶解時間與防蠟塊溶解速度之間的關(guān)系為：

防蠟塊在井筒的有效濃度與溶解速度之間的關(guān)系為：

式中：γ為溶解速度，g／（d·cm2）；M0為溶解前的質(zhì)量，g；Mi為溶解時間時的質(zhì)量，g；t為溶解的時間，d；S為流體侵入防蠟塊的表面積，cm2；n為防蠟塊的數(shù)量；ρ為防蠟塊在井筒的有效濃度，mg／L；q為油井的日產(chǎn)油量，t。

根據(jù)式（3）和式（4），檢泵周期與防蠟塊的溶解速度成反比關(guān)系，防蠟塊在井筒的有效濃度與溶解速度和防蠟塊數(shù)成正比關(guān)系。某油井加注150塊防蠟塊，則檢泵周期、溶解速度、有效濃度之間的關(guān)系如圖1所示。

某油井加注150塊防蠟塊，井底溫度60℃，平均日產(chǎn)油1.8t，檢泵周期280天，防蠟塊溶解速度為0.035 6g／（d·cm2），在井底質(zhì)量濃度至少保持30mg／L防蠟率才能保持80%。則可計(jì)算出防蠟劑溶完所需時間為441天，在油井井筒保持的質(zhì)量濃度為36mg／L。

3 現(xiàn)場防蠟效果評價

防蠟劑的防蠟效果主要是通過抽油機(jī)系統(tǒng)效率測試儀測試措施前后油井載荷、系統(tǒng)效率、泵效、電流、有功功率、無功功率、綜合節(jié)電率等參數(shù)的變化來評價的。

3.1 測試儀器和測試方法

測試儀器選用PMTS3.1抽油機(jī)系統(tǒng)效率測試儀（北京長森石油科技公司制造），電流、電壓、功率精度0.5%，位移測試0～6m，精度1%；載重測試0～15t，精度1%。該儀器配備不同的傳感器，可以測試電能參數(shù)（以每秒50組的高速度記錄電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電力諧波）、抽油機(jī)井示功圖、動液面、螺桿泵井的載荷扭矩和轉(zhuǎn)速等。

測試時，電能與示功圖聯(lián)合測試，按三相三通道測試方法，接好電壓引線，卡好電流鉗。將位移載荷傳感器卡在抽油機(jī)的懸繩器中，接好信號引線到儀器上。從懸繩器到抽油機(jī)開關(guān)箱的儀器之間的信號引線，拴在抽油機(jī)支架中部以上，并留出適當(dāng)余量，保證信號引線在驢頭上、下行程中都不會被拉扯，并且不會掛到井口閘門或其他物件上，保證信號引線的安全。在曲線顯示區(qū)，實(shí)時地繪制電壓、電流、有功功率、無功功率、光桿位移、驢頭載荷等曲線。

3.2 參數(shù)計(jì)算

根據(jù)測試的電能參數(shù)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［4－7］，對油井應(yīng)用化學(xué)固體防蠟管前后的系統(tǒng)效率、節(jié)電率（有功節(jié)電率、無功節(jié)電率、綜合節(jié)電率）進(jìn)行計(jì)算。

式中：P1為有功功率，kW；q為無功功率，Kvar；P2為有效功率，kW；Q為產(chǎn)液量，m3／d；H為有效揚(yáng)程，m；ρ為液體密度，t／m3；g為重力加速度，9.8m／s2；Hd為動液面深度，m；po為油管壓力，MPa；pt為套管壓力，MPa；W為提升百米噸液有功耗電量，kW·h／（100m·t）；Z為提升百米噸液無功耗電量，kV·A·h／（100m·t）；W1為應(yīng)用節(jié)能產(chǎn)品前提升百米噸液有功耗電量，kW·h／（100m·t）；W2為應(yīng)用節(jié)能產(chǎn)品后提升百米噸液有功耗電量，kW·h／（100m·t）；Z1為應(yīng)用節(jié)能產(chǎn)品前提升百米噸液無功耗電量，kV·A·h／（100m·t）；Z2為應(yīng)用節(jié)能產(chǎn)品后提升百米噸液無功耗電量，kV·A·h／（100m·t）；Kq為無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，kW／（kV·A），取值按GB／T 12497－2006《三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》規(guī)定執(zhí)行。

4 測試效果分析

白豹油田白X區(qū)塊，平均地層溫度60℃，油井結(jié)蠟嚴(yán)重，原油蠟含量在10%（w）～20%（w），碳數(shù)集中在C26～C39之間，峰值在C29左右，微晶蠟占55%（w），粗晶蠟占34%（w）。主要在井口下100～800m處結(jié)蠟，結(jié)蠟厚度為3～8mm，平均結(jié)蠟周期為60天。進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，在15口結(jié)蠟嚴(yán)重井應(yīng)用了固體防蠟劑。

對15口油井使用化學(xué)固體防蠟劑前后測試的數(shù)據(jù)分析（表3）表明：

表3 油井防蠟效果測試結(jié)果Table 3 Test results of paraffin control effect of oil well

（1）抽油機(jī)懸點(diǎn)載負(fù)荷得到降低。在下防蠟管后1～2個月內(nèi)懸點(diǎn)載負(fù)荷穩(wěn)步降低，平均下降了9.73kN。懸點(diǎn)載負(fù)荷下降率超過10%的有11口油井，懸點(diǎn)載荷下降率在7%～9%的有4口油井。

（2）系統(tǒng)效率得到提高。系統(tǒng)效率平均增加了6.92%，系統(tǒng)效率增加超過5%的有12口油井，系統(tǒng)效率增加超過1.5%的有3口油井。

（3）泵效得到提高。泵效提高超過5%以上的有9口油井，泵效提高超過2%的有2口油井，超過0.1%的有4口油井。

（4）負(fù)載電流明顯降低。負(fù)載電流平均下降了3.732A，負(fù)載電流下降率超過10%有14口油井，負(fù)載電流下降率小于10%有1口油井。

（5）節(jié)電效果明顯。平均有功節(jié)電率為22.90%，平均無功節(jié)電率為11.68%，平均綜合節(jié)電率為22.23%。

5 結(jié)論及建議

（1）室內(nèi)測試防蠟劑的防蠟率及析蠟點(diǎn)，可以評價防蠟劑的有效性。

（2）檢泵周期、溶解速度、防蠟率之間的關(guān)系可以調(diào)整防蠟劑的配方，預(yù)測在井底的有效性。

（3）白豹油田15口結(jié)蠟油井測試的防蠟效果表明，油井下防蠟管后，負(fù)載電流平均降低4.282 A、系統(tǒng)效率平均增加6.97%，平均綜合節(jié)電率為22.23%，年節(jié)電110 290kW·h，折合36.8t標(biāo)煤。

［1］何治武，劉愛華.緩釋型固體防蠟劑PY－1的研制與現(xiàn)場應(yīng)用［J］.油田化學(xué)，2009，26（1）：21－23.

［2］楊力，唐永帆，劉均，等.龍會2井井下油管化學(xué)解堵工藝技術(shù)應(yīng)用［J］.石油與天然氣化工，2006，35（2）：137－139.

［3］程戈奇，魏世舉.提高井下系統(tǒng)效率配套工藝技術(shù)［J］.油氣田地面工程，2009，28（8）：72－73.

［4］楊海濱.機(jī)采系統(tǒng)效率計(jì)算方法研究與認(rèn)識［J］.鉆采工藝，2005，28（2）：64－67.

［5］樊文杰.抽油機(jī)井能耗公式的建立與測試［J］.油氣田地面工程，2001，20（6）：8－10.

［6］石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會石油工業(yè)節(jié)能節(jié)水專標(biāo)委.SY／T 6422－2008石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測定［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［7］石油工業(yè)節(jié)能節(jié)水專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.SY／T 5264－2006油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計(jì)算方法［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.