超導(dǎo)熱洗清蠟工藝在張家垛油田的應(yīng)用

張 磊，梁 珀，曹勝江，方誼峰

(中國(guó)石化華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇 泰州 225300)

超導(dǎo)熱洗清蠟工藝在張家垛油田的應(yīng)用

張 磊，梁 珀，曹勝江，方誼峰

(中國(guó)石化華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇 泰州 225300)

結(jié)合張家垛油田生產(chǎn)實(shí)際情況，分析了常規(guī)清防蠟工藝存在的不足。通過(guò)引進(jìn)超導(dǎo)熱洗清蠟工藝，實(shí)施自循環(huán)超導(dǎo)熱洗清蠟，油井清蠟效果有所改善。針對(duì)張家垛油田油井產(chǎn)液量低，單井自循環(huán)超導(dǎo)熱洗排量低、清蠟不徹底的問(wèn)題，確定合理的洗井參數(shù)，改進(jìn)串聯(lián)式超導(dǎo)熱洗清蠟工藝。改進(jìn)后清蠟更徹底，油井熱洗周期和檢泵周期延長(zhǎng)，洗井液對(duì)地層無(wú)污染，滿足了張家垛油田特低滲、強(qiáng)水敏地層的清蠟要求。

張家垛油田 特低滲 強(qiáng)水敏 超導(dǎo)熱洗 清蠟

張家垛區(qū)塊位于江蘇省海安縣，構(gòu)造位置為蘇北盆地東臺(tái)坳陷海安凹陷曲塘次凹北部陡坡帶張家垛斷鼻構(gòu)造，主要含油層系戴一段和阜三段，以阜三段為主。張家垛區(qū)塊阜三段油藏地層傾角27°～50°，埋深2 500～3 800 m，平均滲透率5.6×10-3μm2，平均孔隙度17.8%，平均含油飽和度48%，油藏原始地層壓力系數(shù)1.2，屬高壓、特低滲、中深層油藏[1]。儲(chǔ)層具有中等偏強(qiáng)水敏、中等速敏、弱堿敏、弱酸敏特征，水敏指數(shù)44%～60%。張家垛油田隨著油田開(kāi)發(fā)，地層能量下降快，油井產(chǎn)液量低，平均單井日產(chǎn)液7 t，平均單井日產(chǎn)油3.35 t，原油含蠟量高，平均含蠟量為26.5%。由于油井含蠟量高，產(chǎn)液量低，產(chǎn)出液在舉升過(guò)程中溫度下降快，導(dǎo)致蠟析出，造成抽油桿下行遇阻，嚴(yán)重影響油井正常生產(chǎn)。為解決結(jié)蠟對(duì)生產(chǎn)的不利影響，采用加清防蠟劑和熱洗車(chē)循環(huán)熱洗等清防蠟工藝，但均不能完全滿足生產(chǎn)需要，引進(jìn)超導(dǎo)熱洗清蠟工藝取得了良好效果。

1 常規(guī)清蠟工藝

1.1 化學(xué)清蠟工藝

化學(xué)清蠟工藝是將清防蠟劑從油套環(huán)空加入油井中，經(jīng)抽油泵吸入油管內(nèi)起到清防蠟的作用[2]。張家垛油田應(yīng)用油溶性清蠟劑，由于油井動(dòng)液面低且無(wú)套壓，采用套管周期性灌加的加藥方式。泵掛深度普遍低于2 000 m，油井結(jié)蠟點(diǎn)400～900 m，受產(chǎn)液量低、泵掛深等因素影響，加藥后見(jiàn)效周期長(zhǎng)，無(wú)法滿足正常生產(chǎn)。

1.2 熱洗車(chē)熱水循環(huán)洗井清蠟工藝

熱洗車(chē)熱水循環(huán)洗井清蠟工藝是用熱洗車(chē)將溫度為90 ℃以上的熱水從套管注入，進(jìn)行熱水循環(huán)洗井，使油井內(nèi)結(jié)蠟熔化，隨井液到達(dá)地面，達(dá)到油井清蠟的目的[3]。熱洗車(chē)熱水循環(huán)洗井清蠟工藝能較好地清除油管內(nèi)積蠟，并在油井遇阻時(shí)解阻成功率高，但因單井次洗井需清水15 m3以上，尤其是油井遇阻時(shí)用水量超過(guò)30 m3，因張家垛油田屬?gòu)?qiáng)水敏地層且滲透率低，當(dāng)水進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)，儲(chǔ)層中的粘土礦物發(fā)生膨脹、分散、運(yùn)移，從而減小或堵塞儲(chǔ)層空隙和吼道，使?jié)B透率降低，部分洗井液不能及時(shí)返排，造成地層污染，導(dǎo)致產(chǎn)油量難以恢復(fù)。表1為Z1-4井熱洗效果統(tǒng)計(jì)。

表1 Z1-4井熱洗效果統(tǒng)計(jì)

2 超導(dǎo)熱洗清蠟工藝

為解決張家垛油田利用清防蠟劑清蠟不徹底及熱洗車(chē)熱水循環(huán)洗井清蠟工藝對(duì)地層污染問(wèn)題，引進(jìn)了超導(dǎo)自循環(huán)熱洗清蠟工藝。

2.1 工藝原理

超導(dǎo)裝置以抽油泵抽汲形成的泵壓為系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力，以井下液體為循環(huán)介質(zhì)，介質(zhì)由循環(huán)管路經(jīng)超導(dǎo)加熱器快速加熱后，進(jìn)入油套環(huán)空，使油管和井內(nèi)液體溫度升高，采出液體又被超導(dǎo)加熱器繼續(xù)快速加熱，再進(jìn)入油套環(huán)空，如此往復(fù)循環(huán)，使井筒溫度不斷升高。通過(guò)熱量傳遞，熔化掉油管、抽油桿上的積蠟，并在排蠟階段隨循環(huán)介質(zhì)排到生產(chǎn)管線內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)熱洗清蠟的目的，其特點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，升溫快、操作簡(jiǎn)便，并且避免了常規(guī)熱洗的洗井液對(duì)地層的污染[4]。

2.2 工藝類(lèi)型

2.2.1 單井自循環(huán)熱洗清蠟工藝

單井自循環(huán)熱洗清蠟工藝主要是利用超導(dǎo)熱洗裝置反洗井，單井采出液利用井口油壓流經(jīng)超導(dǎo)清蠟裝置，在超導(dǎo)清蠟裝置升溫后自壓灌入油套環(huán)形空間，與地層產(chǎn)出液混合后由抽油泵舉升至采油井口，至此完成一個(gè)循環(huán)。在此過(guò)程中主要循環(huán)液在油套環(huán)形空間下行過(guò)程中與油管進(jìn)行熱交換，溶解油管內(nèi)壁積蠟。

2.2.2 串聯(lián)式超導(dǎo)熱洗工藝

由于張家垛油田屬特低滲透油藏，平均單井產(chǎn)液量低，導(dǎo)致在單井循環(huán)洗井過(guò)程中循環(huán)排量小，循環(huán)液體攜帶總熱量少，循環(huán)液對(duì)油管壁加熱作用弱，清蠟施工時(shí)間長(zhǎng)，清蠟效果不徹底。利用張家垛油田2～3口井一個(gè)平臺(tái)的特點(diǎn)，改進(jìn)洗井方式，將同一平臺(tái)或相鄰平臺(tái)井進(jìn)行多井串聯(lián)，采用多口井產(chǎn)出液作為循環(huán)液體(圖1)。同時(shí)提高作業(yè)井的生產(chǎn)參數(shù)，加快循環(huán)速度，改進(jìn)后平均排量可達(dá)到15～20 m3/d，使進(jìn)入井筒的熱量大幅度提高。隨著液量的增大，排蠟?zāi)芰υ鰪?qiáng)，排蠟更徹底。

圖1 串聯(lián)式超導(dǎo)熱洗示意

2.3 洗井參數(shù)

2.3.1 合理洗井時(shí)間的確定

依據(jù)超導(dǎo)熱洗井溫計(jì)算熱交換理論，加熱功率計(jì)算公式為：

(1)

式中，N為加熱功率，kW；Q為產(chǎn)液量，m3/d；η為加熱器的換熱效率，超導(dǎo)裝置換熱效率為87%；t進(jìn)為超導(dǎo)裝置進(jìn)口溫度，℃；t出為超導(dǎo)裝置出口溫度，℃；x為含水率，%；Cw為水的比熱容，一般取4.2kJ/(kg·℃)；Co為油的比熱容，一般取2.15 kJ/(kg·℃)。

合理洗井時(shí)間計(jì)算公式為：

(2)

式中：V管桿為油管與抽油桿環(huán)空體積，m3；ρo為油的密度，kg/m3；ρw為水的密度，kg/m3；t熔為熔蠟溫度，℃；t井為油管內(nèi)正常生產(chǎn)時(shí)的溫度，℃；η井為洗井液與油管的熱傳遞效率，%。

2.3.2 開(kāi)始排蠟時(shí)間及排蠟時(shí)長(zhǎng)的確定

在超導(dǎo)熱洗后，隨著井筒溫度上升，井筒管壁上的蠟開(kāi)始逐漸溶解，溶解的蠟如不及時(shí)排出，有可能造成排出蠟堵塞井筒。因此，油井開(kāi)始排蠟的時(shí)間是指油井從超導(dǎo)熱洗到溶解開(kāi)始排出的時(shí)間。設(shè)在井筒中S2為結(jié)蠟段，S1為結(jié)蠟段到井口的距離。如果忽略蠟質(zhì)溶解延時(shí)及氣液兩相流的影響，則開(kāi)始排蠟時(shí)間為：

(3)

排蠟所需時(shí)間為：

(4)

式中，S環(huán)為油管與抽油桿之間環(huán)形空間。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

張家垛油田已進(jìn)行超導(dǎo)熱洗清蠟28井次，其中單井自循環(huán)超導(dǎo)熱洗清蠟18井次，串聯(lián)式熱洗清蠟10井次，取得了良好的洗井效果。

表2 張家垛油田洗井參數(shù)

3.1 洗井參數(shù)

張家垛油田原油析蠟溫度35～40 ℃，熔蠟溫度60～63 ℃，油井結(jié)蠟段一般在井深600～800 m處，洗井時(shí)t進(jìn)按65 ℃計(jì)算，t出按120 ℃計(jì)算，結(jié)合油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，確定不同產(chǎn)液量井超導(dǎo)熱洗現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間、排蠟時(shí)機(jī)及排蠟時(shí)間等參數(shù)，見(jiàn)表2。采用串聯(lián)式超導(dǎo)熱洗的油井產(chǎn)液量以串聯(lián)井液量之和計(jì)算。

3.2 洗井效果

實(shí)施的28井次超導(dǎo)熱洗，洗井后平均最大負(fù)荷下降6 kN，產(chǎn)液量不下降，清蠟效果明顯，油井檢泵周期延長(zhǎng)。如Z3-3井在應(yīng)用超導(dǎo)熱洗清蠟技術(shù)后檢泵周期由60 d延長(zhǎng)至234 d?，F(xiàn)場(chǎng)量油測(cè)試表明，洗井前后油井產(chǎn)液量略有上升，含水不變，洗井液對(duì)地層無(wú)傷害。

其中進(jìn)行18井次單井自循環(huán)超導(dǎo)熱洗清蠟，超導(dǎo)熱洗清蠟裝置單井平均熱洗時(shí)間為7 h，洗井用液約2.5 m3，熱洗充分后產(chǎn)液量略有上升，最大負(fù)荷平均下降7 kN，最小載荷上升5 kN，上行電流下降3 A，下行電流下降2.6 A，見(jiàn)表3。說(shuō)明油管內(nèi)結(jié)蠟得到清除，抽油桿在油管內(nèi)運(yùn)行阻力減小，產(chǎn)量無(wú)變化，熱洗液對(duì)地層未造成污染。

表3 單井自循環(huán)超導(dǎo)熱洗效果統(tǒng)計(jì)

串聯(lián)式超導(dǎo)熱洗清蠟工藝的應(yīng)用取得了較好的清防蠟效果，張家垛油田實(shí)現(xiàn)最多3口井串聯(lián)，有效延長(zhǎng)了油井免修期，減少了蠟卡作業(yè)井次。實(shí)施超導(dǎo)熱洗以來(lái)未發(fā)生蠟卡作業(yè)，清蠟劑消耗減少。選取5口井進(jìn)行單井自循環(huán)與串聯(lián)式熱洗后效果對(duì)比(表4)，結(jié)果表明串聯(lián)式較單井自循環(huán)超導(dǎo)熱洗工藝清蠟時(shí)間更短，效果更好，熱洗周期延長(zhǎng)。

表4 單井自循環(huán)與串聯(lián)式超導(dǎo)熱洗效果對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

超導(dǎo)熱洗工藝以油井產(chǎn)出液為熱介質(zhì)，與地層配伍性好，起到了保護(hù)油層的作用。洗井后產(chǎn)液量略有上升，適合特低滲強(qiáng)水敏地層油井清防蠟的需要，能夠有效解決張家垛油田油井的結(jié)蠟問(wèn)題，延長(zhǎng)檢泵周期，減少蠟卡作業(yè)井次。改進(jìn)后的串聯(lián)式超導(dǎo)熱洗工藝有效解決了洗井液量低，攜帶熱量不足，清蠟熔蠟不徹底的問(wèn)題，清蠟效果更明顯。

[1] 焦里力.蘇北盆地張家垛油田阜三段油氣富集規(guī)律[J].石油與天然氣地質(zhì)，2012，2(8):12-13.

[2] 隋孝斌.淺談?dòng)途逑灧老灩に嚨膽?yīng)用[J].化工管理，2013，10(20)：23-25.

[3] 黃丹，肖傳桃.超導(dǎo)熱洗清蠟工藝在低滲透高含蠟油藏中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然版)，2012，9(1):80-82.

[4] 張少波.油井清防蠟工藝在坪北油田的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然版)，2010，7(1):186-188.

(編輯 謝 葵)

Application of paraffin removal by superconducting hot washing in Zhangjiaduo Oilfield

Zhang Lei，Liang Po，Cao Shengjiang，F(xiàn)ang Yifeng

(TaizhouOilProductionPlantofEastChinaOilandGasCompany，SINOPEC，Taizhou225300,China)

The paraffin removal by superconducting hot washing was introduced to carry out a wax removal by self-circulation superconducting hot washing.As a result，the effect of wax removal in oil well was improved.Aiming at the problems of Zhangjiaduo Oilfield such as low liquid production，low pump rate and unclean wax removal of the single well self-circulation superconducting hot washing，and so on，the reasonable parameters of well washing were optimized，and the wax removal by tandem type superconducting hot washing was improved.The improved process can obtain a more clear paraffin removal effect，the periods of well hot washing and pump inspection are prolonged，and the flushing fluid is non-pollution to formation.Thus the improved process can meet the demands of paraffin removal for Zhangjiaduo Oilfield with low permeability and strong water sensitivity formation.

extra low permeability；strong water sensitivity；superconducting hot washing；paraffin removal

2016-04-04；改回日期：2016-06-03。

張磊(1986—)，工程師，現(xiàn)從事采油工藝研究及采油管理工作。電話：15996002621，E-mail：289790080@qq.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.03.017

TE358.2

A