塔河油田井筒瀝青質(zhì)堵塞解堵劑的研制

丁保東，楊祖國(guó)，許艷艷，邢鈺，程仲富，歐陽(yáng)冬，李淑杰

（中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司，石油工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

塔河油田受多期成藏影響，原油各向物性差異大，既有常規(guī)原油，也有超稠油[1]。原油壓力、溫度變化大（油層流壓37.88MPa，油壓約1MPa，地層溫度116℃，油井井口溫度25℃），瀝青質(zhì)容易析出沉積堵塞井筒[2]。石油作為膠體體系，只有當(dāng)原油中各組分含量在一定的比例范圍內(nèi)，石油體系才能處于相對(duì)平衡狀態(tài)[3]。在瀝青質(zhì)沉積過(guò)程中，范德瓦爾斯相互作用能在瀝青質(zhì)締合體的相互作用能中占據(jù)主導(dǎo)的地位，靜電相互作用能相對(duì)較小。盡管研究瀝青質(zhì)的沉積模型的比較多[4]，相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，由于一些參數(shù)取得相對(duì)困難，實(shí)用性比較差。關(guān)于油井是否堵塞、堵塞周期多長(zhǎng)等問(wèn)題，一般依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，且疏于防堵而傾向于解堵。前期采取的解堵措施主要有：刮管、周期性注入熱油或解堵劑。但是，由于瀝青質(zhì)質(zhì)地較硬，刮管遇阻風(fēng)險(xiǎn)大；熱油解堵效果差；另外大部分高效瀝青質(zhì)解堵劑含有油田禁用的有機(jī)氯溶劑。亟需研發(fā)不含有機(jī)氯的高效瀝青質(zhì)分散解堵劑。本文討論了塔河油田瀝青質(zhì)堵塞問(wèn)題，研制了一種高效瀝青分散劑，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)效果顯著。

1 瀝青質(zhì)沉積堵塞井筒概況

目前塔河油田受膠質(zhì)、瀝青質(zhì)沉積影響生產(chǎn)的油井約40 余口，主要分布在托普臺(tái)區(qū)塊、五區(qū)、十區(qū)和八區(qū)等稀油-稠油過(guò)渡帶上，油井需要刮管、熱洗、加藥等方式維持生產(chǎn)。

典型油井TH10403X，2006年9月完鉆奧陶系一間房組的開(kāi)發(fā)井，井深5710.25m，建產(chǎn)初期平均日油60t，不含水。后期生產(chǎn)中，多次因膠質(zhì)、瀝青質(zhì)析出堵塞井筒而修井，詳見(jiàn)表1。

TH10403X 井原油屬于含蠟、含硫、輕質(zhì)原油，基本性質(zhì)見(jiàn)表2。原油、堵塞物族組分分析發(fā)現(xiàn)，相比其他原油瀝青質(zhì)含量不高，但堵塞物瀝青質(zhì)含量高達(dá)55.15%，質(zhì)地較脆，為典型的瀝青質(zhì)沉積物，見(jiàn)表3 和圖1。

圖2 紅外光譜分析顯示瀝青質(zhì)堵塞物分子中官能團(tuán)復(fù)雜，不僅有正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴，還有芳香分子碎片及N、O、S 等雜原子。掃描電鏡顯示瀝青質(zhì)呈層狀分布，如圖3 所示。

2 高效瀝青分散解堵劑的研制

2.1 研制思路

氯仿對(duì)溶解分散瀝青質(zhì)效果好，按照“極性相似且分子體積盡量小”的原則，同時(shí)參照油溶性降黏劑優(yōu)選單體的思路，首先優(yōu)選出滲透分散劑A。為了使瀝青質(zhì)堵塞物更好的在體系中溶解分散，進(jìn)一步優(yōu)選出增溶劑B 和表面吸附分散劑C。由于表面活性劑能在油管內(nèi)壁吸附，使?jié)櫇裥宰優(yōu)樗疂?，可以預(yù)防瀝青質(zhì)的附著沉積，故添加了表面活性劑D。為了調(diào)節(jié)體系的閃點(diǎn)，最后添加了閃點(diǎn)調(diào)節(jié)劑E。

表1 TH10403X 井歷次瀝青質(zhì)堵塞井筒修井簡(jiǎn)況

表2 TH10403X 井原油基本性質(zhì)

表3 典型油井瀝青堵塞物族組分分析結(jié)果

圖1 TH10403X 井瀝青質(zhì)堵塞油管現(xiàn)象

圖2 TH10403X 井瀝青質(zhì)紅外光譜圖

圖3 TH10403X 井瀝青質(zhì)堵塞物掃描電鏡圖

通過(guò)上述思路篩選復(fù)配后形成配方：30%～45%滲透分散劑A+14%～25%增溶劑B+30%～54%表面吸附分散劑C+0.5%～1%表面活性劑D+1%～5‰閃點(diǎn)調(diào)節(jié)劑E，基本性質(zhì)見(jiàn)表4。

表4 高效瀝青分散解堵劑基本性質(zhì)

2.2 評(píng)價(jià)方法

目前瀝青質(zhì)分散解堵劑暫無(wú)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟為：①將解堵劑用稀油配制成一定濃度的溶液，取20mL 放置在恒溫水浴中；②稱取約2g 瀝青質(zhì)堵塞物，若2h 內(nèi)溶解完全繼續(xù)添加2g 堵塞物，直至不能完全溶解；③充分溶解分散后，紗網(wǎng)過(guò)濾，90℃干燥2h，稱重，計(jì)算溶解效率。

2.3 瀝青分散解堵劑性能評(píng)價(jià)

2.3.1 純劑溶解效果評(píng)價(jià)

研制的瀝青分散解堵劑平均溶解效率為81.1%，高于其他藥劑的平均值69.9%（1#），59.3%（2#），62.2%（3#），且對(duì)不同井的瀝青質(zhì)垢樣溶解效果都比較好，效果具有普遍性，見(jiàn)表5。

2.3.2 溫度、濃度對(duì)分散溶解效果的影響

選取評(píng)價(jià)溫度50℃、70℃，評(píng)價(jià)不同濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）下的溶解分散效果，圖4 結(jié)果顯示：溫度越高，溶解效果越好；隨著藥劑的濃度的增加，效果增加，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%時(shí)，效果得到顯著提高。溫度、濃度增加，分子的擴(kuò)散系數(shù)增加，堵塞物被滲透分散的幾率增加，溶解效果增加。

2.3.3 含水對(duì)分散溶解效果的影響

評(píng)價(jià)含水對(duì)分散效果的影響，保持解堵劑溶液體積為20mL，圖5 結(jié)果顯示：隨著含水的增加，溶解效果下降，原因?yàn)楹脑黾右欢ǔ潭壬辖档土私舛聞┡c瀝青質(zhì)顆粒接觸概率。

2.3.4 溶解分散穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

選擇70%解堵劑+30%稀油體系，70℃垢樣充分溶解后，放置在室溫下靜置24h、48h，觀察是否有堵塞物析出，并測(cè)定黏度變化情況，結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 研制的瀝青分散解堵劑與同類藥劑效果的對(duì)比 （實(shí)驗(yàn)溫度70℃）

圖4 不同溫度下濃度對(duì)溶解效果的影響

結(jié)果表明：該藥劑溶解瀝青堵塞物過(guò)程不可逆，試樣靜置48h 后仍呈均勻黏稠液體，無(wú)瀝青質(zhì)析出，溶解分散穩(wěn)定性比較好。

2.3.5 與聯(lián)合站破乳劑的配伍性

將瀝青分散解堵劑與聯(lián)合站破乳劑配伍使用，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7 可見(jiàn)，解堵劑與聯(lián)合站在用破乳劑配伍性良好，解堵劑的使用不影響破乳。

圖5 含水對(duì)瀝青分散解堵劑溶解效果的影響（70℃）

表6 垢樣溶解后油樣體系的穩(wěn)定性

表7 瀝青分散解堵劑與聯(lián)合站破乳劑的配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 高效瀝青分散解堵劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

應(yīng)用實(shí)例1 BK9井，2013年2月刮管在1826m處遇卡無(wú)法上提，多次開(kāi)關(guān)井排液無(wú)法解卡，后鋼絲斷裂。多次下加重桿通井，最大下深26m 遇阻。后試擠地層水1.6m3，泵壓迅速升至60MPa。分析認(rèn)為：油管由于瀝青析出和落魚(yú)共同作用導(dǎo)致堵死。

2013年10月，采用50%瀝青質(zhì)分散解堵劑稀油溶液，利用連續(xù)油管沖洗工藝進(jìn)行解堵。初期熱油處理，進(jìn)尺約1.8m/min，熱油處理后期篩網(wǎng)處沉積物增加，處理效果變差，見(jiàn)圖6。后藥劑處理3.3h由258m 處理至1875m，平均進(jìn)尺約7.4m/min，篩網(wǎng)處沉積物比較少，見(jiàn)圖7。打撈井下落物未成功后，藥劑4.5h 從2063m 處理至4363m，平均進(jìn)尺約8.5m/min。

應(yīng)用實(shí)例2 YJ2-1 井，2013年10月油壓逐步下降，通井規(guī)下放至采油樹(shù)BX156 法蘭處遇阻，無(wú)法下放。后第二次通井，下至746m 處遇阻，上提鋼絲斷裂，工具串（加重桿和通井規(guī)）落入井內(nèi)。檢查采油樹(shù)左翼油套內(nèi)全是瀝青質(zhì)，見(jiàn)圖8，顆粒狀的黑色焦炭直徑約60mm，油嘴被堵死。

圖6 熱油處理后期濾網(wǎng)沉積物

圖7 藥劑處理時(shí)濾網(wǎng)處基本無(wú)沉積物

圖8 YJ2-1 井油嘴內(nèi)堵塞物（白色為塵土）

2013年11月，采用50%瀝青質(zhì)分散解堵劑稀油溶液，利用連續(xù)油管沖洗工藝進(jìn)行解堵。工具串：50.8mm連續(xù)油管+Φ454mm連接頭+Φ54mm雙活瓣式單向閥+Φ54mm 強(qiáng)力沖洗頭。打撈落魚(yú)成功后，采用瀝青解堵劑改性稀油（質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%～10%）進(jìn)行油管循環(huán)沖洗，井下7～300m，連續(xù)油管遇阻嚴(yán)重，速度較慢，井下300m 以下，連續(xù)油管遇阻情況逐步減輕，循環(huán)沖洗至2000m，上提連續(xù)油管，完成解堵作業(yè)。

4 結(jié) 論

（1）借鑒氯仿溶解瀝青效果以及油溶性降黏 劑研究思路，提出了滲透-分散-吸附防止再聚集的瀝青分散劑研制思路，研制了一種高效瀝青分散解堵劑。

（2）相同實(shí)驗(yàn)條件下，研發(fā)的瀝青分散解堵劑優(yōu)于其他同類藥劑，溫度上升、濃度增加，溶解分散效果增加；含水增加，效果下降；溶解后體系穩(wěn)定性強(qiáng)；與聯(lián)合站破乳劑配伍性良好。

（3）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)顯示，利用50%瀝青質(zhì)分散解堵劑稀油溶液，采用連續(xù)油管沖洗工藝進(jìn)行解堵，處理速度大大提高，效果顯著。

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