油井清防蠟工藝在渤海油田的應(yīng)用

吳華曉，劉義剛，尚寶兵，方濤，馬駿，趙順超

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

?

油井清防蠟工藝在渤海油田的應(yīng)用

吳華曉，劉義剛，尚寶兵，方濤，馬駿，趙順超

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

渤海部分油田原油含蠟量高，井筒結(jié)蠟嚴(yán)重，影響了油井的正常生產(chǎn)。分析了影響油井結(jié)蠟的主要因素，總結(jié)了目前渤海油田應(yīng)用的清防蠟工藝的作用原理、適用條件和應(yīng)用效果。現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，目前渤海油田所采用的防蠟措施主要以化學(xué)防蠟工藝為主，所采用的清蠟措施中鋼絲清蠟工藝應(yīng)用最為廣泛。較為單一的清防蠟工藝在一定程度上限制了渤海油田的清防蠟效果，因此需要進(jìn)一步研究適合海上油田的新型清防蠟工藝措施。

高含蠟；清防蠟；化學(xué)藥劑；鋼絲作業(yè)；連續(xù)油管

渤海油田原油含蠟量和凝固點(diǎn)相對較高，對于統(tǒng)計(jì)的44個(gè)在生產(chǎn)油田，含蠟量超過10%的油田共有32個(gè)，占72.7%；這44個(gè)油田中有28個(gè)曾經(jīng)測試過原油的析蠟點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中析蠟點(diǎn)溫度超過30℃的共有18個(gè)，占64.3%。這些油田在生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)油井井筒結(jié)蠟問題。井筒結(jié)蠟較為嚴(yán)重的井往往表現(xiàn)為油井產(chǎn)能低、采油速度低、采油管柱易堵塞等特點(diǎn)。由于結(jié)蠟后需要進(jìn)行相應(yīng)的清蠟作業(yè)，從而大大增加了油田的生產(chǎn)成本。因此對于該類油田，采取合理有效的清防蠟工藝，對于保障油田正常生產(chǎn)并提高開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益等具有重要意義[1～3]。

對渤海油田常用的清防蠟工藝等內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并分析了各種工藝的應(yīng)用效果，可以為其他油田以及該油田后期油井清防蠟工藝選擇提供一定的依據(jù)。

1　油井結(jié)蠟的主要影響因素

影響油井結(jié)蠟的因素可分為內(nèi)因和外因，其中內(nèi)因主要對原油的析蠟點(diǎn)產(chǎn)生影響，外因主要影響油井的結(jié)蠟程度。

1.1原油析蠟點(diǎn)影響因素

原油析蠟點(diǎn)影響因素主要包括原油的性質(zhì)及含蠟量、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量以及壓力和溶解氣量。其中，油井結(jié)蠟的根本原因是原油中溶解有石蠟，相同條件下，原油中含蠟量越高，油井就越易結(jié)蠟。原油中低分子量烴含量越多，其對蠟的溶解度越強(qiáng)，蠟的初始結(jié)晶溫度越低[4～5]。而膠質(zhì)和瀝青質(zhì)對結(jié)蠟的影響是矛盾的兩個(gè)方面，二者會(huì)使蠟結(jié)晶分散得均勻而致密，使其不易聚合、沉積，但同時(shí)又會(huì)使原油溶蠟?zāi)芰ψ儾?，石蠟結(jié)晶易析出，在管壁上沉積的蠟的強(qiáng)度增加，不易被油流沖走。這2種因素哪種占主導(dǎo)作用，不同油品所表現(xiàn)的影響不同。低于飽和壓力時(shí)，壓力的降低導(dǎo)致溶解氣析出，使得原油對蠟的溶解能力降低，原油初始結(jié)晶溫度升高[6]。

1.2原油結(jié)蠟程度影響因素

影響原油結(jié)蠟程度的因素主要包括產(chǎn)液量、含水率、機(jī)械雜質(zhì)和油管表面的粗糙度和潤濕性等。產(chǎn)液量增大，可以減少油流在井筒中舉升所需的時(shí)間，井筒原油熱損失減少，溫度升高，從而可有效降低原油結(jié)蠟程度。含水率增大，對原油的析蠟點(diǎn)基本沒有影響，但可以有效降低原油的結(jié)蠟程度。一方面由于水的比熱大于油的，從而可減少油流溫度的降低，不利于蠟晶形成；同時(shí)，含水增加后易在管壁上形成連續(xù)水膜，不利于蠟在管壁上的沉積，當(dāng)含水增加到70%以上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水包油乳化物，蠟被水包住，阻止蠟晶聚積而減緩結(jié)蠟。原油中的機(jī)械雜質(zhì)及細(xì)小砂?？梢宰鳛槭炍龀龅慕Y(jié)晶核心，從而促使石蠟結(jié)晶的析出，并加劇結(jié)蠟過程。而油管管壁越光滑，則蠟越不容易沉積，且管壁表面的潤濕性對結(jié)蠟有明顯影響，表面親水性越強(qiáng)，越不易結(jié)蠟[7]。

2　渤海油田清防蠟工藝對比

目前，渤海油田采取以防蠟為主、清蠟為輔的措施來預(yù)防和清除油井結(jié)蠟。其中，防蠟工藝以化學(xué)防蠟方式為主；而清蠟工藝較為多樣，包括鋼絲清蠟、化學(xué)清蠟、熱洗清蠟和連續(xù)油管清蠟等方式。

2.1主要防蠟工藝措施

1)化學(xué)防蠟工藝化學(xué)防蠟工藝是使用化學(xué)方法抑制原油中的蠟晶析出、長大、聚集或在固體表面上沉積，從而達(dá)到防蠟的目的[8]。目前渤海油田使用化學(xué)藥劑防蠟的加藥方式主要為通過加藥管線(圖1)將化學(xué)藥劑從環(huán)空注入。

最初應(yīng)用的加藥管線只是延伸到過電纜封隔器下部(圖1(a))，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是所需的加藥管線較短。但在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，該種加藥方式下的防蠟劑不能與入泵液直接接觸，防蠟劑見效慢。因此通過多口井的實(shí)踐，又提出了將加藥管線放置到泵吸入口處使化學(xué)藥劑通過電泵(圖1(b))，利用電泵將化學(xué)藥劑與地層產(chǎn)出液均勻混合，達(dá)到有效防蠟的目的。此后，研究人員又提出了復(fù)合鎧裝管線結(jié)構(gòu)(圖1(c))，即將加藥管線與電潛泵電纜通過鋼帶等捆綁在一起下入井內(nèi)(圖2)，既能高效集成多根液控管線和加藥管線，簡化井下管線和地面設(shè)備，又能有效保護(hù)管線的安全，目前該種工藝正在逐步推廣應(yīng)用。

圖1　化學(xué)加藥管線示意圖

圖2　雙鎧裝復(fù)合電纜

化學(xué)藥劑防蠟是渤海油田應(yīng)用最廣泛的一種防蠟工藝。其最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要停井且不影響油井正常生產(chǎn)，化學(xué)藥劑經(jīng)過泵筒，對泵筒內(nèi)有一定的清潔作用，且該種工藝不受井型和井況的影響。由于該種工藝加藥方式簡單，因此初期投入較低。但是該種防蠟工藝需要定時(shí)注入藥劑，操作費(fèi)用較高，對于需要較長生產(chǎn)時(shí)段防蠟的油井，防蠟成本較高。此外，防蠟劑的使用效果具有一定的針對性，對于不同油田，需要對藥劑進(jìn)行專門的篩選，藥劑對原油的適應(yīng)性選擇會(huì)直接影響措施效果。

2)真空隔熱油管防蠟真空隔熱油管(圖3)是將雙層管之間加入了隔熱材料，并將環(huán)空抽真空后裝入吸氣劑維持真空狀態(tài)，阻止熱能以傳導(dǎo)、對流、輻射3種方式散失，從而提高管壁與油管內(nèi)流體的溫度，使井筒原油無法達(dá)到其析蠟的熱力學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)防蠟的目的[9]。常用隔熱油管鋼級有N80和P110兩種；隔熱等級有A、B、C、D、E共5級，A～E級視導(dǎo)熱系數(shù)逐漸降低(如表1所示)，保溫效果逐漸增強(qiáng)。目前常用的為E級隔熱油管。

圖3　真空隔熱油管結(jié)構(gòu)

隔熱等級視導(dǎo)熱系數(shù)/(W·(m·℃)-1)A0.06～0.08B0.04～0.06C0.02～0.04D0.006～0.02E0.002～0.006

隔熱油管防蠟工藝在渤海油田已經(jīng)應(yīng)用多口井，其中在J油田的應(yīng)用效果最為明顯(表2)。J油田的4口井在采用普通油管生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)井筒蠟堵現(xiàn)象。經(jīng)過論證后認(rèn)為下入隔熱油管可有效緩解井筒蠟堵的問題，從而有效釋放油井產(chǎn)能。實(shí)際應(yīng)用效果表明，下入隔熱油管后這4口井的產(chǎn)液量明顯升高，井口產(chǎn)液溫度提升，而且油井基本不再需要進(jìn)行周期清蠟作業(yè)，防蠟效果明顯。

表2　渤海J油田隔熱油管應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)

但是，隔熱油管防蠟效果受油井產(chǎn)液量、含水率、隔熱油管下深等因素的影響較大，階段性較強(qiáng)。因此，該種防蠟工藝適用于產(chǎn)液量、含水率較為明確，下入隔熱油管后預(yù)測的井口溫度高于析蠟點(diǎn)溫度的油井。此外，與普通油管相比，隔熱油管成本更高，因此采用隔熱油管防蠟的一次性投入較大。該種工藝對結(jié)蠟較為嚴(yán)重、需要長期防蠟井的應(yīng)用效益要更明顯。

3)內(nèi)襯油管防蠟內(nèi)襯油管防蠟作用主要是創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件，如提高油管表面的光滑度，改善表面的潤濕性，使其親水憎油，使蠟不容易附著。渤海油田曾使用鈦納米防蠟油管進(jìn)行防蠟應(yīng)用試驗(yàn)，但是由于鋼絲作業(yè)等會(huì)導(dǎo)致防蠟管涂層脫落，因此該種防蠟工藝在一定程度上限制了油井可進(jìn)行的作業(yè)范圍。也正是由于這種原因，內(nèi)襯油管防蠟工藝在渤海油田未得到大面積的推廣應(yīng)用。

2.2主要清蠟工藝措施

1)化學(xué)清蠟措施化學(xué)清蠟工藝是利用化學(xué)方法將已沉積的蠟溶解或分散開，使其在油井原油中處于溶解或小顆粒懸浮狀態(tài)而隨液流流出油井或管道，具體作用機(jī)理根據(jù)不同的清蠟劑類型有所不同。使用化學(xué)藥劑清蠟，主要為配合熱洗清蠟方式，在進(jìn)行熱洗的同時(shí)，加入清蠟劑，從而達(dá)到高效清蠟的目的。

2)鋼絲作業(yè)清蠟鋼絲作業(yè)清蠟工藝是采用物理的方法，用鋼絲攜帶通井規(guī)(圖4)下入井筒，依靠通井規(guī)的重力作用向下運(yùn)動(dòng)刮蠟，把附著于井筒中的蠟刮掉，是一種既簡單又直觀的清蠟方法。由于該種清蠟工藝的作業(yè)周期短、單次作業(yè)費(fèi)用較低，因此目前在現(xiàn)場的應(yīng)用較多。該種清蠟工藝主要適用于結(jié)蠟不嚴(yán)重、井斜較小的油井，對于結(jié)蠟嚴(yán)重的井應(yīng)用效果并不理想。

圖4　鋼絲清蠟所用通井規(guī)

3)熱洗清蠟熱洗是利用熱流體循環(huán)來提高井筒內(nèi)的溫度使之超過蠟的熔點(diǎn)，使凝結(jié)并黏附在油管內(nèi)壁的蠟從井壁脫落甚至重新溶解到原油中，從而起到清蠟的作用[10～11]。目前渤海油田熱洗清蠟時(shí)一般采用熱油和熱水作為載熱介質(zhì)，有的也采用加熱有機(jī)溶劑洗井清蠟。該種清蠟工藝一般用于結(jié)蠟較為嚴(yán)重、但井筒循環(huán)通道仍然暢通的油井中。

目前渤海油田使用的熱洗清蠟法主要是加熱車清蠟。多口井實(shí)踐證明，熱洗加鋼絲通井清蠟的方法效果要更好。

4)連續(xù)油管清蠟連續(xù)油管清蠟(圖5)，就是應(yīng)用連續(xù)油管在生產(chǎn)管柱內(nèi)建立液體循環(huán)通道，通過正循環(huán)將熱流體傳遞到生產(chǎn)管柱內(nèi)，將凝固的堵塞物融化、溶解并隨熱流體循環(huán)返出至地面，最終解除堵塞[12]。該種清蠟工藝效果最為顯著，清蠟效果也最為徹底；但由于單次作業(yè)費(fèi)用較高，一般只對井筒蠟堵死的井使用。

圖5　連續(xù)油管清蠟施工現(xiàn)場

3　結(jié)論

1)渤海油田采取以防蠟為主、清蠟為輔的措施來預(yù)防和清除油井結(jié)蠟，目前常用的防蠟工藝主要為化學(xué)藥劑防蠟、真空隔熱油管防蠟。清蠟工藝中鋼絲清蠟應(yīng)用最多，熱洗清蠟次之。

2)由于受海上油田特點(diǎn)的局限，目前渤海油田使用的清防蠟工藝較為單一，在一定程度上限制了海上油田的清防蠟手段。因此，未來還需開展其他防蠟工藝的研究，如電磁防蠟、電加熱清防蠟、聲波防蠟等，探索更為長效且低成本的工藝技術(shù)，豐富海上油田清防蠟技術(shù)手段。

[1]卿鵬程，寧奎，閻長生，等.清防蠟工藝計(jì)算的研究及應(yīng)用[J].鉆采工藝，1999，22(6)：42～44.

[2] 張少波. 油井清防蠟工藝技術(shù)在坪北油田的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，7(1)：186～188.

[3] 王在強(qiáng)，王秀華，潘宏文，等.油井清防蠟工藝在西峰油田的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2007，14(2)：76～77.

[4] 敬加強(qiáng)，楊莉，秦文婷，等.含蠟原油結(jié)構(gòu)形成機(jī)理研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25(6)：49～52.

[5] 張立新. 原油性質(zhì)對油井結(jié)蠟程度的影響[J].油氣田地面工程，2010，29(8)：12～13.

[6] 李漢勇，宮敬，雷俊勇，等.壓力對含水原油析蠟過程的影響[J].油氣儲運(yùn)，2010，29(7)：494～496.

[7] 王漢.凝析氣井井筒結(jié)蠟的影響因素研究[J].化學(xué)工程與裝備，2015，34(5)：102～105.

[8] 范振忠，李微，劉慶旺，等.水基防蠟劑的研制及應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2009，9(11)：3063～3064.

[9] 管虹翔，李成見，李萍，等.隔熱油管技術(shù)應(yīng)用于海上稠油常規(guī)生產(chǎn)井?dāng)?shù)值模擬分析[J].中國海上油氣，2008，20(4)：257～260.

[10] 高永華，白健華，司念亭，等.化學(xué)增效熱洗井技術(shù)在渤海SZ36-1油田的研究與應(yīng)用[J].海洋石油，2013，33(4)：46～51.

[11] 尹訓(xùn)華. 機(jī)采井熱洗過程井溫變化規(guī)律[J].油氣田地面工程，2012，31(11)：47～48.

[12] 李振智，崔長國，唐周懷. 連續(xù)清防蠟工藝技術(shù)在中原油田的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2001，23(1)：71～73.

[編輯]黃鸝

2016-03-23

吳華曉(1981-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事海上油田采油工藝方案設(shè)計(jì)、配套管柱、工具研究等工作,wuhx@cnooc.com.cn。

TE358.2

A

1673-1409(2016)17-0067-04

[引著格式]吳華曉，劉義剛，尚寶兵，等.油井清防蠟工藝在渤海油田的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(17):67～70.