超臨界二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟機(jī)理及清防蠟對(duì)策研究

許萬(wàn)豐

摘 要：隨著超臨界二氧化碳驅(qū)油井的開(kāi)發(fā)，二氧化碳與原油伴生氣會(huì)一同被舉升到井口。在油井生產(chǎn)過(guò)程中，一同采出的二氧化碳是油井結(jié)蠟的重要影響因素，增加了油井的清防蠟工作難度。因此，在二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟機(jī)理及清防蠟對(duì)策研究中，既要考慮常規(guī)水驅(qū)油井的結(jié)蠟因素，又要分析二氧化碳采出對(duì)油井結(jié)蠟的影響以及二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟各因素間的相互影響和相互作用。

關(guān)鍵詞：超臨界二氧化碳；結(jié)蠟機(jī)理；清防蠟；對(duì)策研究

1 超臨界二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟機(jī)理

二氧化碳的臨界溫度約31℃，臨界壓力7.3MPa，當(dāng)溫度和壓力均超過(guò)臨界值時(shí)的壓縮氣體為超臨界二氧化碳，特點(diǎn)是稠密，密度大且隨著壓力的增大而增大，具有液體的溶解能力及氣體的擴(kuò)散性，具有低黏度、低表面張力的特性。根據(jù)超臨界二氧化碳驅(qū)油井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)桿管結(jié)蠟的實(shí)際情況，大致認(rèn)為是井底溫度較高，基本上不存在結(jié)蠟現(xiàn)象，隨著油流的舉升，溫度、壓力發(fā)生變化，油流中蠟與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)等混合析出，黏附在油桿、配件和油管內(nèi)壁，狀態(tài)呈固態(tài)和半流動(dòng)狀，井口300-500米井段結(jié)蠟最為嚴(yán)重，蠟與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分析出，油流的成分繼而也發(fā)生了變化，井口至井深300米井段結(jié)蠟輕微。油井結(jié)蠟歸根結(jié)底是由于壓力、溫度、油流成分等的變化造成油流對(duì)蠟的溶解力的下降造成的。下面就井筒壓力、溶解氣，油流溫度、油流流速、含水，油流膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)含量，油流組分，管桿表面粗糙程度、管桿表面親水性，伴生氣成分，采出二氧化碳含量等因素進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1.1 井筒壓力、溶解氣

在油田開(kāi)發(fā)初期，如果地層能量得不到較好的補(bǔ)充，原始地層壓力衰減非?？?，地層壓力與溶解氣飽和壓力的差就會(huì)越來(lái)越小，機(jī)采抽油過(guò)程中，油流被舉升，井筒液流壓力逐步下降，當(dāng)井筒壓力低于溶解氣的飽和壓力時(shí)，溶解氣析出，液流溫度下降，蠟容易析出。

1.2 油流溫度、流速、含水

高產(chǎn)井井底地層能量足，產(chǎn)出液溫度高，蠟不析出；當(dāng)機(jī)采抽油井筒油流流速較快，熱量損失較少，油流溫度下降較慢，油流中蠟析出較少，即使有少量的蠟析出，較快的流速容易將析出的蠟帶走，因此管壁及抽油桿結(jié)蠟輕微；油井開(kāi)采初期，產(chǎn)出液含水較低，桿管容易結(jié)蠟。當(dāng)水驅(qū)見(jiàn)效后，產(chǎn)出液含水上升到一定數(shù)值時(shí)，由于水的熱容值較大，液流溫度下降較慢，桿管結(jié)蠟程度減輕。又由于水的潤(rùn)濕性較好，油流中的蠟結(jié)晶體不易黏附在桿管表面上，析出的蠟較容易被油流帶走，桿管結(jié)蠟輕微。

1.3 油流膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)含量

膠質(zhì)、瀝青質(zhì)都可以阻止油流中蠟的析出，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)從某種角度上說(shuō)起到了防蠟的作用，但膠質(zhì)、瀝青質(zhì)與原油中的機(jī)械雜質(zhì)混合后黏附在桿管上就不容易被油流沖走，因此產(chǎn)出液中含有泥沙等機(jī)械雜質(zhì)較多時(shí)，油流中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)與機(jī)械雜質(zhì)容易和析出的蠟混合，而且較難清除掉；當(dāng)產(chǎn)出液含泥沙等機(jī)械雜質(zhì)較少時(shí)，油流中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)對(duì)防止油井結(jié)蠟?zāi)芷鸬揭欢ǖ淖柚棺饔谩?/p>

1.4 油流組分

我國(guó)的油田大多原油含蠟量都較高，原油中蠟含量較高，容易結(jié)蠟；反之，原油中蠟含量較低，不容易結(jié)蠟。

1.5 管桿表面粗糙程度、管桿表面親水性

抽油井桿管表面粗糙，容易結(jié)蠟；桿管表面親水性較好，不容易結(jié)蠟。

1.6 伴生氣成分

地層中原油通過(guò)抽油泵的舉升進(jìn)入井筒，原油中伴生氣逐漸析出，輕質(zhì)溶解氣組分先析出，重質(zhì)溶解氣組分后析出。重質(zhì)組分對(duì)蠟的溶解能力較強(qiáng)，當(dāng)重質(zhì)組分析出時(shí)，液流中的蠟伴隨著析出，黏附在油桿、配件和油管內(nèi)壁。

1.7 采出二氧化碳含量

二氧化碳驅(qū)油井驅(qū)油效果較好，注入井注入量較大往往突進(jìn)較快，采出的二氧化碳逐漸增多。因此，要控制好二氧化碳注入量。當(dāng)采出液二氧化碳含量較高，二氧化碳析出吸收大量的熱，油流溫度下降較快，原油中的蠟容易大量析出。因此二氧化碳的采出對(duì)油井結(jié)蠟影響較大。相比傳統(tǒng)水驅(qū)油井來(lái)說(shuō)，結(jié)蠟剖面也發(fā)生一些變化。另外，二氧化碳與原油中的水反應(yīng)形成碳酸，碳酸與原油中的鹽類反生反應(yīng)，容易形成沉淀物。這些沉淀物與機(jī)械雜質(zhì)、蠟形成的混合物較難清理，增加了清蠟的難度。因此，二氧化碳對(duì)油井結(jié)蠟的影響還是較新的課題，也較復(fù)雜，需要在生產(chǎn)實(shí)踐中摸索規(guī)律，加以總結(jié)，以便于更好地指導(dǎo)生產(chǎn)。

2 超臨界二氧化碳驅(qū)油井清防蠟對(duì)策

只有對(duì)油井結(jié)蠟規(guī)律摸索清楚，清防蠟工作才具有針對(duì)性及有效性。早期的機(jī)械清蠟法在油井正常生產(chǎn)中已較少見(jiàn)；泵車(chē)水洗、熱油鍋爐蒸汽洗井等主要是在油井環(huán)套空間注入熱水及蒸汽，通過(guò)泵車(chē)和抽油泵返排液，把融化的蠟返排到井口進(jìn)入摻輸流程；電加熱空心抽油桿清蠟則主要是采取加熱抽油桿上粘附的蠟結(jié)晶體，以達(dá)到融解蠟的目的；強(qiáng)磁防蠟、超聲波防蠟等防蠟技術(shù)，主要是阻止蠟結(jié)晶體形成和聚集，從而達(dá)到防止油井結(jié)蠟的目的。以上都稱之為物理法清蠟。另一種方法是化學(xué)法清蠟，它主要是使用清防蠟劑等化學(xué)藥劑進(jìn)行清蠟。

根據(jù)二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟機(jī)理，深入分析二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟原因，采取針對(duì)性較強(qiáng)的清防蠟技術(shù)。二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟的主要因素是井筒壓力，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量以及采出二氧化碳含量等。

2.1 井筒壓力

油井超臨界二氧化碳驅(qū)見(jiàn)效后，環(huán)套空間壓力上升，這樣對(duì)伴生氣及二氧化碳溶解氣的析出起到一定的抑制作用，但正常生產(chǎn)中不能保持超臨界壓力，液流溫度也達(dá)不到超臨界溫度，二氧化碳部分發(fā)生相的變化，井筒液流溫度下降，對(duì)蠟的析出起到促進(jìn)作用。油井的結(jié)蠟剖面較水驅(qū)油井發(fā)生較大變化。因此在著重摸索二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟的特點(diǎn)，制定好洗井周期，洗井方式盡可能采取熱油泵車(chē)蒸汽洗井。

2.2 膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量

超臨界二氧化碳有較好的溶解能力，對(duì)膠質(zhì)及瀝青質(zhì)有較好的適應(yīng)能力。在滿足超臨界條件時(shí)，二氧化碳與地層中的原油有較好的配伍性，滲流到井底時(shí)溫度能滿足超臨界要求，生產(chǎn)時(shí)要盡可能滿足超臨界壓力的要求，避免泵下防砂網(wǎng)及泵凡兒、凡爾罩等部位結(jié)蠟。建議在安全的前提下控制好環(huán)套空間壓力，保證二氧化碳超臨界壓力的要求。防蠟盡可能采取清防蠟劑等藥劑清防蠟。

2.3 采出二氧化碳的含量

超臨界二氧化碳具有液體的溶解能力及氣體的擴(kuò)散性，具有低黏度、低表面張力的特性，驅(qū)油的效果較好，又解決了石油開(kāi)采過(guò)程中溫室氣體排放的環(huán)保問(wèn)題。隨著二氧化碳的注入，油井產(chǎn)出原油的同時(shí)，也采出二氧化碳。而且二氧化碳采出后續(xù)處理也較復(fù)雜，投入也比較大因此，氣井配注時(shí)要綜合考慮配注量及油層砂巖的厚度、裂縫發(fā)育等。套壓升高要控套生產(chǎn)，保證生產(chǎn)安全。

以上僅僅是影響二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟的幾個(gè)主要因素，其他方面的因素也不能忽視。總體而言，二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟既有水驅(qū)油井的結(jié)蠟特點(diǎn)，又有二氧化碳驅(qū)油井結(jié)蠟的特殊性。