哈得碳酸鹽巖油藏井筒異物堵塞原因分析及對策

徐海霞，任利華，盧培華，孟祥娟，劉豇瑜，李巖

（中國石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆庫爾勒841000）

哈得碳酸鹽巖油藏井筒異物堵塞原因分析及對策

徐海霞，任利華，盧培華，孟祥娟，劉豇瑜，李巖

（中國石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆庫爾勒841000）

針對哈得油田奧陶系儲層油藏開發(fā)過程中，出現(xiàn)井筒內(nèi)異物堵塞影響油井正常生產(chǎn)的難題，通過室內(nèi)實驗分析井筒堵塞物成分是以膠質、瀝青質為主，進而分析膠質瀝青質在原油舉升過程中析出的原因及影響因素，篩選出可高效分解瀝青質堵塞物的化學助劑HC-C20，此分散劑應用于井筒解堵取得了很好的效果。

奧陶系；井筒堵塞；瀝青質；沉淀；瀝青分散劑

哈得XX井區(qū)位于塔里木盆地塔北隆起輪南低凸起南斜坡哈得遜鼻狀隆起構造帶中部，開發(fā)層位為奧陶系。近幾年井下作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)部分油井有不同程度的井下異物堵塞現(xiàn)象，對于已經(jīng)發(fā)生堵塞的油井，主要的解堵作業(yè)手段是機械清蠟，但是堵塞嚴重的油井刮蠟片無法下放，作業(yè)有效期短，已不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求。

1 異物堵塞井基本情況

1.1 異物堵塞井生產(chǎn)情況

A井2015年2月14日用3mm油嘴放噴求產(chǎn)，油壓31.17MPa，套壓17.47MPa，產(chǎn)油11.4m3，綜合含水0，折日產(chǎn)油68.4m3，折日產(chǎn)氣3591m3。測試時打撈壓力計2次遇阻，第一次遇阻位置2400m，第二次遇阻位置1790m，2015年2月23日取出打撈工具，發(fā)現(xiàn)打撈器內(nèi)有粉末狀干油帶出，扶正器、震擊器等節(jié)箍處均有膠質、塊狀油泥，見圖1。

圖1 現(xiàn)場取樣圖Fig.1 Field sampling image

B井2013年7月27日3mm油嘴投產(chǎn)，油壓22.5MPa，日產(chǎn)液48t，日產(chǎn)油48t，不含水，日產(chǎn)氣8640m3。該井2015年3月5日停噴關井，3月10日測靜溫靜壓梯度，45mm通井規(guī)通井至3489m遇阻，無法通過通井規(guī)。C井2015年2月1日，用Φ48mm加重桿通井至2588m遇阻，經(jīng)活動無法下放。2015年2月2日，用Φ48mm加重桿通井至2588m遇阻，經(jīng)活動無法下放。

1.2 異物堵塞井原油分析數(shù)據(jù)

對A、B、C三口井油樣進行化學分析與密度測試，見下表1。

表1 原油分析數(shù)據(jù)Tab．1 Analyzing the data of crude oil

從表1中可看出，B和C油樣含蠟量5.9%和5.5%，三口井的瀝青質含量僅在0.4%左右，數(shù)據(jù)顯示井口取樣處的原油性質測試蠟含量和瀝青質含量均屬低蠟、低瀝青。

2 堵塞物成分分析及原因分析

2.1 堵塞物成分分析

（1）堵塞物外觀A堵塞物為黑色殘渣狀固體，手捏呈粉狀。其外觀見圖2。

圖2 HD301堵塞物樣品外觀Fig.2 Appearance of the HD301 well clogs

（2）有機物和化合水含量測定稱取適量A堵塞物樣品，根據(jù)HG/T3533-2011標準測定550℃灼燒失重，計算有機物和化合水的含量，實驗結果見表2。

表2 有機物和化合水含量分析結果Tab．2 Analyzing results of the organic matter and combine water contents

由表2知，經(jīng)高溫灼燒，灰化后剩余的無機部分很少，A堵塞物樣品中有機物及化合水含量為99.50%。可以初步判斷堵塞物成分主要是有機物。

（3）膠質、瀝青質含量測定稱取適量A堵塞物樣品，根據(jù)SY/T5119-2008標準測定膠質和瀝青質含量，實驗結果見表3。

表3 膠質、瀝青質含量測定結果Table 3 Measure results of the colloid and asphalting contents

由表3可知，A堵塞物樣品中膠質含量為4.11%，瀝青質含量為37.17%，所以A井堵塞物主要是有機沉積物，其中主要是沉積瀝青質。

2.2 瀝青質沉積的原因分析

瀝青質是一種溶解度類物質，是由多種溶解度性質相近的成分組成，其易溶于原油中的芳香烴化合物而不溶于低分子烷烴。瀝青質沉積主要取決于原油膠體體系的熱力學狀態(tài)是否達到平衡。原油瀝青質是以分散膠體的形式存在，是一種熱力學平衡狀態(tài)。在任何一種作業(yè)過程中，溫度、壓力的變化，原油性質的改變均可能打破這種平衡，引起瀝青質絮凝和沉積［5］，例如儲層壓力下降、混相或CO2驅及酸化作業(yè)等。因此，瀝青質沉積的主要因素有溫度、壓力以及原油組分的改變等。

（1）油藏特征分析哈得XX井區(qū)是哈拉哈塘油田向南的延伸，井區(qū)構造位置位于塔里木盆地滿加爾凹陷北部的哈得遜構造帶，北側與塔北隆起輪南低凸起相接。原油色譜基線均具有明顯的“鼓包”，奧陶系油藏原油正構烷烴分布完整，具有早期稠化、晚期再充注的多期成藏特征。哈得XX井區(qū)斷裂發(fā)育，為油氣充注提供了運移通道。油源對比表明，輪南低凸起上的哈拉哈塘-塔河-輪古奧陶系油氣主要來源于滿加爾凹陷寒武—奧陶系海相烴源巖。主要產(chǎn)層是一間房組，屬于碳酸鹽巖油藏，儲集空間主要為洞穴和孔縫，非均質性極強，而空間結構復雜使得縫洞體下部的稠油很難被驅出，形成稠油、中質油和輕質油共存的現(xiàn)象。

（2）原油組分的影響瀝青質本身不是純組分，其物化性質異常復雜，瀝青質是原油體系中極性最強的物質，這一特點是促使其易于吸附在固體表面的重要因素之一。原油中高分子量分子與低分子量分子、極性分子與非極性分子、芳香度等都是瀝青質發(fā)生沉積的內(nèi)在影響因素。Newberry［1］等人提出了一種SARA方法來確定原油發(fā)生瀝青質沉積的可能性，該方法使用下式計算膠體的不穩(wěn)定指數(shù)CII：

CII=（Saturates+Asphaitenes）/（Resins+Aromatics）式中S（Saturates）：原油中飽和烴的含量；第一個A（Asphaltenes）：芳香烴的含量；R（Resins）：膠質的含量；第二個A（Aromatics）：瀝青質含量。

若CII≥0.9，則該原油易發(fā)生瀝青質沉積。

對現(xiàn)場取的原油樣品采用棒薄層色譜法進行了族組分測定及分析，原油的CII值計算見表4。

表4 原油族組分分析Tab．4 G roup analysis of crude oil samples

從表4可以看出，C井原油的瀝青質含量較高，CII值為2.39，遠大于0.9，屬于易于發(fā)生瀝青質沉積的油樣。使用SARA方法確定原油發(fā)生瀝青質沉積的原理是基于石油膠體結構模型，當原油中4組分（瀝青質、膠質、芳香烴、飽和烴）的相對含量在一定比例范圍內(nèi)，原油體系處于一種熱力學平衡狀態(tài)。原油中，膠質是構通瀝青質與油相的橋梁，膠質吸附在瀝青質表面，使其溶解在原油中。一旦膠質的含量減少，原油中瀝青質膠束所受到的平衡力被打破，瀝青質則從原油中析出。CII值越大，表明原油發(fā)生瀝青質沉積的可能性越大。

（3）溫度的影響在地層條件下，原油中的各組分相互平衡。生產(chǎn)條件下，井筒溫度下降，外在條件的這種變化，改變了原油中各組分間的相互溶解度，平衡遭到破壞，瀝青質將發(fā)生沉淀，所以溫度是瀝青質沉淀的一個外在因素。溫度對瀝青質沉淀的影響主要是通過改變原油本身的組成和性質。溫度改變時，瀝青質沉淀與否主要是看原油中瀝青質的分散溶解與其碰撞聚集哪方面更占優(yōu)勢。

圖3表明，隨著井筒溫度的降低，C井原油的瀝青質含量先緩慢減少，在80℃時瀝青質沉積量達到最小，隨后迅速增加。隨著溫度的降低，瀝青質和原油的溶解度參數(shù)均增大，但是在80～120℃范圍內(nèi)，瀝青質的溶解度參數(shù)增大的幅度大于原油的溶解度參數(shù)的變化，所以不利于瀝青質在原油中的穩(wěn)定，瀝青質析出量增大；溫度低于80℃以后，瀝青質的溶解度參數(shù)增大的幅度小于原油的溶解度參數(shù)的變化幅度。因此,溫度也是瀝青堵塞井筒的重要因素之一。

圖3 C井原油中瀝青質含量與溫度的關系曲線Fig.3 Curve of asphalting contents and temperature

（4）壓力因素的影響B(tài)urker[6]等人從溶解度參數(shù)角度分析了壓力對瀝青質沉積的影響。在油藏地層條件下，地層壓力較高，原油中含有大量的輕組分和溶解氣，這些是保持瀝青質在原油中溶解的有效溶劑。原油從油藏流向井底，在井筒舉升的過程中，壓力高于泡點壓力時，原油的輕烴組分體積逐漸增加，膠質不斷被溶解，構通油相和瀝青質直接的“橋梁”逐漸減少，原油膠束體系的熱力學平衡被打破，瀝青質逐漸析出；在壓力降低至低于泡點壓力之下時，輕烴組分以氣體的形式釋放出來，液相中重組分含量增加，瀝青質的溶解度參數(shù)增加，沉積量減少。因此，瀝青質開始沉積總是發(fā)生在壓力高出泡點時，在泡點壓力附近沉積量最大。C井油藏中深6382.5m，地層壓力71.7MPa，原油處于飽和狀態(tài)，原油中含有大量的輕組分和溶解氣，地層原油體積系數(shù)1.6494 m3·m-3，井筒3400m深度壓力降至51.5MPa。在飽和壓力27.2 MPa下，地層原油體積系數(shù)最大1.8052 m3·m-3。

綜上所述，瀝青質沉積的主要原因是原油組分本身的影響，溫度和壓力是引起瀝青沉積的外在因素，隨著開采過程，井筒溫度降低，壓力減小，造成井筒內(nèi)瀝青質沉積。

3 對策及現(xiàn)場應用實例

針對哈得奧陶系油藏生產(chǎn)過程中，膠質瀝青質在原油舉升過程中不斷析出，造成井筒內(nèi)堵塞，影響油井正常生產(chǎn)的難題，目前沒有預防井筒堵塞的有效手段，對于已經(jīng)發(fā)生堵塞的油井，常用的清除瀝青質沉積方法有減小剪切力及壓力降、定期刮管清除、溶劑處理、注入分散劑［2，3］等，其中機械清除的方式，作業(yè)效率低、有效期短，對于井筒堵塞嚴重的刮蠟片無法下放。注入分散劑由于具有分散效果好、施工安全、環(huán)保等特點成為解決瀝青堵塞問題的有效途徑［3，4］。分散劑解堵的主要機理是將瀝青質分子包圍使其穩(wěn)定在原油中，而不發(fā)生絮凝和沉積造成堵塞［4］。本文篩選出對堵塞物溶解效較好的分散劑HC-C20。

HC-C20瀝青分散劑不僅能有效抑制原油中瀝青質的析出，還可以對于析出的瀝青質快速的溶解分散，使分散的瀝青質溶解后能穩(wěn)定存在而不會發(fā)生再沉積的現(xiàn)象，并且其具有較好的防堵、解堵性能。同時瀝青質被溶解分散后，還可大幅降低原油的粘度，有效降低摻稀量，提升生產(chǎn)效益。HC-C20瀝青分散劑為油溶性，與原油配伍性良好，常溫棕黑色流動狀液體，對原油乳狀液的破乳脫水無影響。

以D井為例，D井是自噴采油井。2015年8月27日實施第一輪注水替油，累計注入20 m3后注水壓力上升至10MPa，無法繼續(xù)注水，經(jīng)室內(nèi)實驗證明為瀝青質沉積堵塞油管。利用2015年9月1日擠瀝青分散劑解堵，由于自噴井井下管柱帶有封隔器，注入瀝青分散劑只能采取正擠解堵的方式，采用700型水泥車將HC-C20高效瀝青分散劑與稀油混合的混合液以段塞的形式擠入油管，燜井2h使瀝青分散劑充分與堵塞物接觸、溶解，從而解除油管堵塞，再注清水或稀油頂替至地層中。3日開井通井無遇阻，成功測靜溫靜壓梯度，5日注水替油，日注水400m3，解除井筒堵塞，分散劑解堵效果明顯。利用HC-C20高效瀝青分散劑解堵，作業(yè)風險小，過程簡單，成本低，效率高，特別是對于井筒深部的瀝青質堵塞以及堵死井筒無法正常生產(chǎn)的情況具有明顯的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢。

4 結論

（1）室內(nèi)實驗分析表明，哈得XX區(qū)塊井筒堵塞物是以瀝青質為主的有機物。

（2）油藏開發(fā)過程中瀝青質堵塞物形成的主要原因是原油本身的性質組成，影響因素主要是油藏特征、溫度、壓力和原油組分等。

（3）HC-C20瀝青分散劑不僅能分散瀝青質，而且對瀝青質有極強的溶解能力，使分散的瀝青質溶解后能穩(wěn)定存在而不會發(fā)生再沉積的現(xiàn)象。現(xiàn)場應用在井筒解堵方面取得較好的效果。

［1］Newberry ME，Barker KM．Organic formation damage controland remediation［J］.SPE 58723-MS，2000.

［2］趙鳳蘭，鄢捷年.用于預防和解除有機垢的修井液添加劑［J］.鉆井液與完井液，2005，22（BO5）：107-109.

［3］樊澤霞，丁長燦，李玉英，等．瀝青質沉淀清除劑的研制與應用［J］.特種油氣藏，2013，20（4）：113-116.

［4］趙鳳蘭，鄢捷年.瀝青質沉積抑制劑和清除劑研究［J］.油田化學,2004,21（4）：310-312；309.

［5］胡廣杰.塔河油田TK305井井筒瀝青質沉積防治［J］.油田化學, 2006,23（1）：12-14；26.

我國高性能碳纖維技術獲突破國產(chǎn)化速度加快

1月14日，哈爾濱結束的中國復合材料學會“關于深入推進實施新一輪東北振興戰(zhàn)略暨復合材料區(qū)域與行業(yè)學術服務座談會”上，學會理事、哈爾濱天順化工科技開發(fā)公司董事長孟凡鈞宣布，公司繼在2015年底成功達產(chǎn)低成本T700級碳纖維基礎上，經(jīng)過一年刻苦攻關，利用自產(chǎn)千噸線生產(chǎn)的原絲，再次突破低成本T800級碳纖維生產(chǎn)技術。此次低成本高性能碳纖維的達產(chǎn)技術突破，標志著我國國產(chǎn)化碳纖維具有了較強的國際競爭力。

據(jù)科技日報1月18日消息，碳纖維在新材料領域里被稱之為"黑色黃金"，具有重要的戰(zhàn)略地位?？萍既請笥浾咴诠枮I工業(yè)大學復合材料與結構研究所于1月9日出具的檢測報告上看到，天順公司12K自主型號T800級碳纖維的拉伸強度、拉伸模量等各項指標均達到日本T800級碳纖維技術水平。孟凡鈞介紹，公司自主研發(fā)具有獨立知識產(chǎn)權的碳纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術、工藝、裝備，已申請100余項專利，其技術可調(diào)范圍大，同一條生產(chǎn)線可根據(jù)客戶需要生產(chǎn)T300、T700、T800不同等級,以及3K、6K、12K等不同型號的碳纖維原絲，而且具有能耗低、排污少、投資少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，天順公司T800級碳纖維原絲的生產(chǎn)成本可控制在350元·kg-1左右。在T800級基礎上，天順公司目前正在攻關T1000級碳纖維，已經(jīng)取得進展。

Cause analysis and prevention of wellbore blocking in the carbonate reservoirs of Hade oilfield

XU Hai-xia*,REN Li-hua,LU Pei-hua,MENG Xiang-juan,LIU Jiang-yu,LI Yan
（Institute of Oil and Gas Engineering,Traim Oilfield Company,PetroChina,Korla 841000,China）

To solve the problem of well bore blockage caused by the precipitation of,with the development of Ordovician reservoir,foreign material was experimental analyzed.According to results of study,the foreign material mainly was colloid and asphalting.The cause and effect of this dispersant in the process of lifting the oil were studied as well．Plug removal Agents HC-C20 which is best in dissolving blockage was screened out.Field application has shown that this dispersant can prevent the blockage caused by the precipitation of colloid and asphalt material effectively．

ordovician system;wellbore blockage;viscous oil asphalt;dispersant;asphalting dispersing agent.

O657.3

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170171

2016-11-03

徐海霞（1985-）,女,漢族,山東曹縣人，工程師,2012年畢業(yè)于中國石油大學（北京）提高采收率專業(yè)，研究生學歷，主要從事采油工藝、油田化學及提高采收率技術。