頁巖油自噴井套管清蠟技術探討

于 燕

（中國石化華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇 泰州 225300）

中國頁巖油資源非常豐富，頁巖油預測儲量320 億桶［1］。近年來長慶油田、大慶油田、勝利油田、華東油氣田均陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了可觀的頁巖油儲量，并相繼投入試開采階段。與常規(guī)油井開采明顯不同的是，頁巖油采用水平井開采，分段大液量、大排量多級水力加砂壓裂，套管自噴生產；在油井生產過程中，油井結蠟會使油流通道變小，流動阻力增加，導致油井減產，嚴重時會將油流通道全部堵死而停產。當油井內形成的蠟較多時，需要進行清蠟作業(yè)，以保證油井正常生產。

1 頁巖油自噴生產結蠟特點

頁巖油常溫下為褐色膏狀物，帶有刺激性氣味。頁巖油中的輕餾分較少，汽油餾分一般僅為2.5%～2.7%；360℃以下餾分約占40%～50%；含蠟重油餾分約占25%～30%；渣油約占20%～30%；頁巖油中含有大量石蠟，凝固點較高，含瀝青質較低，含氮量高，屬于含氮較高石蠟基油。各地所產的頁巖油由于組成和性質不同，在密度、含蠟量、凝固點、瀝青質、元素組成方面有很大差別，但碳氫質量比均在7～8左右。

開采初期：壓裂投產，壓力高，產量高，在井筒流速快，熱交換充分，井口溫度高，如SD1 井井口溫度達到64℃，高于頁巖油析蠟溫度，井筒暢通無結蠟現(xiàn)象，生產正常。

開采中期：隨著井口壓力下降，產液量逐漸下降，井筒流速下降，井筒溫度降低，低于頁巖油析蠟溫度，蠟在套管內表面析出結晶變大，油流通道變小，流動阻力增加，日產量下降，結蠟點在井深600～1 000 m之間。

2 自噴井清蠟技術現(xiàn)狀

目前自噴井清蠟作業(yè)方式主要有兩種：一種是常規(guī)的鋼絲刮刀方式進行機械清蠟，另一種是通過連續(xù)油管作業(yè)清蠟解堵。

2.1 鋼絲刮刀機械清蠟

通過試井車鋼絲把清蠟刮刀帶入井內，在井內進行多次提放作業(yè)，用刮刀將井內黏附在管壁的死油和蠟刮開、分解，然后通過鉛錘疏通，打開生產通道，從而恢復井的正常生產。由于頁巖油作業(yè)區(qū)自噴井都是套管生產的，井內無油管，套管內徑為115 mm。采油樹通常為KYS105/78 型，最小內通徑為78 mm，樹頂部測試防噴管內通徑為62 mm，受此所限，只能選擇小于62 mm 的刮刀進行機械清蠟，通常選擇58 mm 的刮刀，2.8 mm 的高強度鋼絲。由于所用的刮刀較小，作業(yè)中刮開的生產通道較小，套管內壁的結蠟清不干凈，后期很快就會再次堵塞，影響生產。

2.2 連續(xù)油管作業(yè)清蠟

向井內下入連續(xù)油管，通過泵車向井內打入熱油、熱水，或進行高壓射流鉆磨作業(yè)等方式使蠟融化，打通被堵塞的生產通道，恢復井的正常生產［2］。這種方式清蠟效果較好，但是作業(yè)時動用設備較多，投入大、成本高、施工工藝復雜。

隨著頁巖油的規(guī)?；_采，上述兩種方式已不能滿足套管自噴井采油日常清蠟要求。

3 套管自噴井清蠟工藝

3.1 技術思路

頁巖油?139.7 mm 套管自噴生產，蠟結晶體附著在套管內壁上，與?73 mm 油管生產相比，油流通道相對較大，因此擴大油流通道，清除套管內壁上的蠟，就能暢通油流通道，確保正常生產。井口采油樹總生產閥門內通徑較大（113 mm），大直徑清蠟工具通過采油樹下入井內清蠟可行［3］；其次，化學清蠟也是成熟的方法，定期向井筒內注入清蠟劑清蠟也是非常簡單有效的手段［4］。

3.2 化學清蠟

3.2.1 清蠟劑優(yōu)選

從頁巖油特性看，頁巖油更接近天然石油，目前基本選用油基型清蠟劑［5］。選擇YQLJ-23 型、YQLJ-18 型兩種油基清蠟劑，在30 ℃溫下，針對頁巖油井SD1井、常規(guī)油井S1-8井、S2-10井進行適應性評價。

在溶蠟效果方面，YQLJ-23 的平均溶蠟速率為0.055 g/min，YQLJ-18 的平均溶蠟速率為0.026 g/min。（見表1）。

表1 兩種清蠟劑溶蠟效果評價

對兩種清蠟劑80℃水浴保溫24 h 后進行耐溫性評價，可以看出兩種清蠟劑耐溫性較好，水浴后溶蠟速率變化不大，但微低于水浴保溫前，可能是由于室內實驗裝置密封不嚴，使易揮發(fā)的有機溶劑（如二甲苯）揮發(fā)所致，具體實驗數(shù)據見表2。

表2 兩種清蠟劑耐溫性評價 g·min-1

通過室內實驗，YQLJ-23型、YQLJ-18型兩種油基清蠟劑都有較好的穩(wěn)定性，現(xiàn)場應用優(yōu)選YQLJ-23型清蠟劑，會有好的清蠟效果。

3.2.2 化學清蠟工藝

油基清蠟劑以5%體積分數(shù)配比分散到水中，加溫至75℃，泵注擠入深度1 000 m 以上井段，關井浸泡2 h，通過高溫、清蠟劑雙重作用溶化套管內壁表面的結蠟，后開井油嘴控制自噴生產。

3.3 機械清蠟［6］

通常采油樹總閥門內通徑130 mm，因此在原先油管鋼絲刮刀機械清蠟工藝的基礎上進行改進，采用大內徑防噴管、大外徑刮刀，完全可以滿足大通徑套管（內徑115 mm）清蠟要求，大內徑防噴管直接安裝在采油樹總閥門上部。

（1）防噴管內徑：內徑與總閥門內徑相同，選用130 mm，承壓35 MPa；

（2）刮刀外徑：頁巖油自噴井生產初期壓力高，結蠟不嚴重，大外徑刮刀井筒清蠟阻力大，生產中后期壓力低，套管壁結蠟嚴重，井筒刮蠟需徹底，因此壓力高于7 MPa 時，刮刀外徑選用80 mm，壓力低于7 MPa時，刮刀外徑選用100 mm；

（3）清蠟纜索直徑：100 mm 外徑刮刀選用測井車上較為常見的5.6 mm 電纜；80 mm 外徑刮刀選用2.8 mm清蠟鋼絲。

（4）加重桿：根據實際需要，刮刀下部應配置加重桿，確保井筒清蠟作業(yè)順暢，加重桿直徑盡可能小，以減小入井阻力，其長度與防噴管長度匹配；其重量根據礦場經驗公式G=（6～8）Pc確定（式中G為加重桿重量，kg；Pc為套管壓力，MPa。），因此80 mm外徑刮刀選用40 kg 加重桿，100 mm 外徑刮刀選用80 kg加重桿。

3.4 清蠟工藝適應性分析

化學清蠟優(yōu)選溶蠟速度快的油基清蠟劑，對于套管內壁結蠟體松軟、附著量少的初期結蠟，清蠟效果顯著，清蠟方式簡單，但井筒浸泡需要關井，影響采油時效。

對于套管內壁結蠟體有一定厚度，附著結實的中期生產結蠟，化學清蠟難以徹底清干凈，采用大通徑刮刀機械清蠟，效果更徹底，但清蠟過程中存在操作不當、下井工具串連接不牢的風險，須防范工具落井。

4 現(xiàn)場應用

SD1 井是2020 年11 月自噴生產的一口頁巖油井，初期含水26%，井口溫度64℃，井口壓力26 MPa，至2021 年6 月，含水49%，井口溫度下降至39℃，井口壓力11 MPa，產液量不斷下降。綜合分析存在結蠟可能，采用前述熱化學清蠟后開井自噴生產至2021 年11 月3 日，含水60%，井口溫度下降至31℃，井口壓力7.9 MPa，11 月4 日，井口壓力7 MPa,產液量降幅大，井筒結蠟較多且硬，定期采用大通徑（80 mm）刮刀機械清蠟，維持自噴生產至今。

5 認識

（1）頁巖油套管自噴生產，生產中期隨著壓力溫度下降，存在結蠟現(xiàn)象，結蠟點深度在600～1 000 m；

（2）通常的機械清蠟、連續(xù)油管作業(yè)清蠟不能滿足頁巖油套管自噴生產清蠟要求；

（3）通過室內實驗優(yōu)選出化學清蠟劑及工藝方案，優(yōu)化了大通徑刮刀機械清蠟工具的參數(shù)；并對兩種工藝的適應性進行了分析評價，滿足套管自噴井不同生產階段清蠟要求；

（4）SD1井現(xiàn)場應用表明，該清蠟技術滿足了頁巖油套管自噴井日常生產要求。