清防蠟技術(shù)在胡尖山油田的應(yīng)用及效果分析資料

1、清防蠟技術(shù)在胡尖山油田的應(yīng)用及效果分析李登運長慶油田分公司第三采油廠胡尖山采油作業(yè)區(qū)摘要：在原油生產(chǎn)過程中，油井結(jié)蠟問題普遍存在，若該問題不能得到有效處理，將會嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)，給油田開采企業(yè)帶來重大的經(jīng)濟損失。本文闡述了油井結(jié)蠟的機理和規(guī)律性，查閱了國內(nèi)外目前所應(yīng)用的清防蠟技術(shù)，并對胡尖山油田目前使用的清防蠟技術(shù)進(jìn)行了分析及評價。關(guān)鍵字：油井結(jié)蠟；熱洗；化學(xué)清防蠟油田開發(fā)進(jìn)入中后期，制約油井高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的諸多不利因素日益顯著，比如砂、蠟、氣、以及含水的上升等。而油井結(jié)蠟則是眾多因素中最顯著的一個。隨著原油從井底向上運動，其溫度和壓力逐漸降低。當(dāng)溫度和壓力降到一定程度時，原油中溶解的蠟開始

2、析出，并逐漸富集在油管壁和抽油桿上，使得抽油機載荷增加、泵效降低、油井產(chǎn)量下降、采油時率降低，甚至直接堵死油管，造成油井停產(chǎn)。每年由于結(jié)蠟嚴(yán)重而導(dǎo)致的油井上修在維護性作業(yè)中所占比例逐漸增加，修井費用也增高；同時，井筒結(jié)蠟造成抽油桿長期超負(fù)荷運行，影響到抽油桿的使用壽命。因此，如何進(jìn)行油井的防蠟、清蠟，是油田生產(chǎn)管理中的一個不可忽視的問題。1 油井結(jié)蠟機理及規(guī)律1.1 結(jié)蠟機理及其影響因素1蠟在地層條件下通常以液體形式混溶在原油中。然而在生產(chǎn)過程中，隨著溫度和壓力的降低以及輕質(zhì)組分的不斷逸出，原油溶蠟?zāi)芰χ饾u降低，達(dá)到一定條件時,蠟就會不斷地結(jié)晶、析出并聚集和沉淀在套管、油管、抽油桿、抽油泵或地

3、面管道和設(shè)備上，此現(xiàn)象稱為結(jié)蠟。實際上，采油過程中結(jié)出的蠟并非是純凈的白色蠟晶體，而是一種與原油中高碳正構(gòu)烷烴混在一起的，既含有其他高碳烴類，又含有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、無機垢、泥砂、鐵銹和油水乳化物等的半固態(tài)和固態(tài)的黑色混合物質(zhì)。然而影響油井結(jié)蠟的因素主要有以下幾個方面：1原油性質(zhì)與含蠟量對結(jié)蠟的影響原油中輕質(zhì)餾分越多，溶蠟?zāi)芰υ綇?，析蠟溫度也就越低，越不容易結(jié)蠟。含蠟量越高，越容易結(jié)蠟。2溫度對結(jié)蠟的影響原油結(jié)蠟具有一個臨界溫度，當(dāng)溫度保持在臨界溫度以上時，蠟不會析出，就不會結(jié)蠟，而溫度降到臨界溫度以下時，則蠟結(jié)晶開始析出，溫度越低，析出的蠟就越多。3壓力對結(jié)蠟的影響壓力對原油結(jié)蠟也有一定影響。當(dāng)

4、原油生產(chǎn)過程中井筒內(nèi)壓力低于原油飽和壓力時，溶解在原油中的氣相從原油中脫出，一方面降低了原油中輕組分的含量，使原油溶解蠟的能力降低。同時，氣體膨脹帶走了原油中的一部分熱量，引起原油自身溫度降低，更促進(jìn)結(jié)蠟。因此，結(jié)蠟段一般存在于距井口300-600米井段。4原油中的機雜和含水對結(jié)蠟的影響機雜和水的微粒都會成為結(jié)蠟核心，加速結(jié)蠟。但隨著含水上升，同樣的流量，井下溫度會上升，析蠟點上移，結(jié)蠟現(xiàn)象會減輕。礦場實踐和室內(nèi)試驗證明，當(dāng)含水上升到70%以上時，會形成水包油的乳化物，阻止蠟晶的聚積，在油管壁上也會形成水膜，使析出的蠟不容易沉積，減緩結(jié)蠟。5原油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)對結(jié)蠟的影響隨著膠質(zhì)含量增加，析蠟

5、溫度降低。膠質(zhì)本身是活性物質(zhì)，可以吸附在蠟晶表面，阻止蠟晶長大。而瀝青質(zhì)是膠質(zhì)的進(jìn)一步聚合物，不溶于油，呈極小顆粒分散于油中，對蠟晶起到良好的分散作用。但是，有膠質(zhì)瀝青質(zhì)存在時，沉積的蠟強度明顯增加，不易被油流沖走，又促進(jìn)了結(jié)蠟。6流速和管壁特性對結(jié)蠟的影響室內(nèi)試驗證明，開始隨流速升高，結(jié)蠟量隨之增加，當(dāng)流速達(dá)到臨界流速以后，由于沖刷作用增強，析出來的蠟晶不易沉積在管壁上，從而減緩了結(jié)蠟速度，結(jié)蠟量反而下降。管材表面性能不同，結(jié)蠟量也不同，管壁越光滑越不容易結(jié)蠟，表面親水的比親油的更不容易結(jié)蠟。1.2 結(jié)蠟規(guī)律性根據(jù)上述結(jié)蠟影響因素分析可得出如下規(guī)律：（1）原油中含蠟量越高,油井結(jié)蠟越嚴(yán)重；（

6、2）油井開采后期較開采前期結(jié)蠟嚴(yán)重；（3）高產(chǎn)井及井口出油溫度高的井結(jié)蠟不嚴(yán)重；（4）高含水井結(jié)蠟嚴(yán)重；（5）表面粗糙或不干凈的設(shè)備和油管易結(jié)蠟；（6）出砂井容易結(jié)蠟；（7）油層、井底和油管下部不易結(jié)蠟（300-600m 結(jié)蠟嚴(yán)重）；（8）井口附近很少結(jié)蠟。2 油井的清防蠟技術(shù)2,3目前油田上常用的清防蠟技術(shù)主要有物理清防蠟技術(shù)、化學(xué)清防蠟技術(shù)和微生物清防蠟技術(shù)三大類。而在清防蠟工作中最早使用的就是機械刮蠟的方法，隨后逐漸演變?yōu)椴捎谜羝麩嵯椿驘嵊瓦M(jìn)行熱力清蠟的方法，常見的有水泥車、清蠟車以及鍋爐車等設(shè)備。近些年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，各種類型的清防蠟劑也都應(yīng)運而生了，以化學(xué)方式為主

7、的清防蠟技術(shù)也得到了大力的推廣和應(yīng)用，隨后又出現(xiàn)了細(xì)菌清蠟的技術(shù)。 2.1 物理清防蠟技術(shù)1機械清蠟法機械清蠟就是用專門的刮蠟工具或清蠟工具，把附著于油管壁上的蠟清除干凈，同時將原油和蠟共同帶到地面，這是一種既簡單又直觀的清蠟方法。該方法雖然成本較低，但是這些工具很容易受到損壞，并且固定工具時比較費時費力。2. 熱力清蠟法這種方法是利用熱能提高抽油桿、油管和液流的溫度，當(dāng)溫度超過析蠟溫度時，則起防止結(jié)蠟的作用，當(dāng)溫度超過蠟的熔點時，則起清蠟作用?，F(xiàn)階段油田開發(fā)過程中常用的方法有鍋爐車蒸汽清蠟、電熱清蠟、水泥車常規(guī)熱洗清蠟和超導(dǎo)車熱油循環(huán)清蠟。3磁防蠟技術(shù)在原油開采過程中，磁技術(shù)主要應(yīng)用于油井防

8、蠟。原油中的正構(gòu)烷烴（C18H38）經(jīng)磁場處理后，粘度降低50%左右，凝固點下降2-7，析蠟點下降1-3。所結(jié)蠟的孔隙較多，比較松散，在原油流動的過程中易于沖刷清除。磁防蠟器主要有電磁式和永磁式兩大類。在油井應(yīng)用中，由于電磁式裝置操作比較復(fù)雜，投資高，耗能高，因而很少應(yīng)用。而永磁式防蠟器是采用由永磁體構(gòu)成磁場方式，不需要電源等附屬設(shè)備，安裝使用方便，我國主要使用永磁式防蠟器。4. 超聲波防蠟技術(shù)1在超聲波的作用下，機械振動會加速原油分子的相對運動，這將增加原油分子之間的摩擦力，從而使長鏈的石蠟烴以及瀝青質(zhì)大分子鏈出現(xiàn)斷裂，通過破壞分子團來影響石蠟的沉積速度和數(shù)量。超聲波振動產(chǎn)生了次級效應(yīng)，并引

9、發(fā)剪切應(yīng)力，從而抵制石蠟晶的結(jié)合力，使石蠟晶體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞；超聲波具有空化作用，由此產(chǎn)生的強大沖擊力與高速射流能量，將對石蠟晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，使其破碎成非常小的一些顆粒，從而提高其溶解度；超聲波具有熱作用，熱作用與聲波的振動頻率和振幅有關(guān)，頻率越高，防蠟作用就弱。通過超聲波的熱作用，可以有效地防止石蠟晶體的析出。5. 表面處理防蠟技術(shù)這類方法的防蠟作用主要是創(chuàng)造不利于蠟結(jié)晶沉積的條件，如提高表面的光滑度，改善表面的潤濕性，使其親水憎油，或提高井筒流體的流速。比如使用內(nèi)襯油管或者涂料油管等。2.2 化學(xué)清防蠟技術(shù)用化學(xué)藥劑對油井進(jìn)行清蠟和防蠟是目前油田應(yīng)用比較廣泛的一種清防蠟技術(shù)，

10、這是因為用化學(xué)藥劑進(jìn)行清防蠟，通常是將藥劑從環(huán)形空間加入，不影響油井正常生產(chǎn)和其他作業(yè)，除可以收到清蠟防蠟效果外，使用某些藥劑還可以收到降凝、降粘和解堵的效果。一般化學(xué)清防蠟是基于兩種機理，其一是使用一種（或多種）藥劑能在金屬表面形成一層極性膜以影響金屬表面的潤濕性，從而減少蠟的沉積。其二是加入一種（或多種）藥劑使其改變蠟晶結(jié)構(gòu)或使蠟晶處于分散狀態(tài)，彼此不互相疊加，而懸浮于原油中。根據(jù)作用機理不同可將化學(xué)防蠟劑分為油基清防蠟劑、水基清防蠟劑、乳液型清防蠟劑和固體防蠟劑四類。2.3微生物清蠟技術(shù)微生物清蠟是近年來發(fā)展的一種新技術(shù)，在我國已逐步推廣應(yīng)用。微生物種類很多，有細(xì)菌、放線菌和真菌（包括霉

11、菌和酵母菌）幾大類。用于清蠟的微生物主要有兩種：一種是食蠟性微生物，一種是食膠質(zhì)和瀝青質(zhì)性微生物。油井清蠟用微生物能在溫度為110，壓力為49.2MPa 的厭氧環(huán)境中生存，以石蠟為食物從而降低原油含蠟量，降低原油凝固點。微生物注入油井后，它主動向石蠟方向游動，獵取食物，使蠟和瀝青質(zhì)降解。同時微生物中的硫酸鹽還原菌會大量繁殖，產(chǎn)生表面活性劑，降低油水界面張力，增加水油流度比，改善驅(qū)油效果。微生物中還有產(chǎn)氣菌，可以生成溶于油的氣體，如CO2，N2，H2，使原油膨脹降粘，達(dá)到清蠟、降粘、增產(chǎn)的目的。3 胡尖山油田清防蠟技術(shù)應(yīng)用及效果分析胡尖山油田屬特低滲油藏，主要生產(chǎn)層位有侏羅系的延9、延10和三疊

12、系的長1、長2、長8、長9油層。開發(fā)層系多，儲層物性及采出液物化性質(zhì)差異較大，結(jié)蠟情況也各不相同。目前胡尖山采油區(qū)油井開井?dāng)?shù)297口，其中60%以上的油井存在結(jié)蠟現(xiàn)象。而針對全區(qū)油井普遍結(jié)蠟問題，主要采取了化學(xué)清蠟技術(shù)、鍋爐車蒸汽清蠟、水泥車常規(guī)熱洗清蠟和超導(dǎo)車熱油循環(huán)清蠟等。 3.1 化學(xué)清防蠟技術(shù)采油三廠本著結(jié)蠟重在預(yù)防的原則, 對幾種水溶型清防蠟劑進(jìn)行實驗室數(shù)據(jù)對比與評價，最終認(rèn)為CX-3型清防蠟劑的溶蠟速度快， 在相同時間內(nèi)溶蠟量最多,防蠟效果優(yōu)于其它防蠟劑，比較適合在全廠推廣應(yīng)用。就胡尖山采油區(qū)而言，2014年全年共有135口油井投加CX-3型清防蠟劑。本文選取了歷次修井中結(jié)蠟嚴(yán)重的

13、4口油井進(jìn)行對比，從表1中可以看出投加CX-3型清防蠟劑后，最大電流均有所下降，油井檢泵周期也有所延長，而且沒有出現(xiàn)一次蠟卡，說明使用效果較好。表1 油井加CX-3型清防蠟劑前后對比序號井號加藥前生產(chǎn)情況加藥后生產(chǎn)情況效果檢泵周期/d日產(chǎn)液/m3日產(chǎn)油/t最大電流/A日產(chǎn)液/m3日產(chǎn)油/t最大電流/A加藥前加藥后1磚38-1111.231.9616.7710.811.7612.83有2353452磚44-918.237.2320.3216.266.4619.32有2153063磚39-1117.263.3121.5415.242.9721.03有2793014磚39-1316.233.5425

14、.4315.523.2125.15有211248此外，針對部分下封隔器的油井來說，從套管口投加CX-3型清防蠟劑顯然是不可行的。為此，胡尖山采油區(qū)對下有封隔器的油井下入固體防蠟器，其可在井底溫度下逐步溶解而釋放出藥劑并溶入油中。經(jīng)試驗分析，固體防蠟器在前期具有一定的效果，但隨著時間延長，清防蠟效果逐漸減弱。3.2 物理清防蠟技術(shù)胡尖山采油區(qū)目前使用的物理清防蠟技術(shù)主要包括熱力清蠟法和磁防蠟技術(shù)兩大類。 3.2.1 鍋爐車蒸汽清蠟蒸汽洗井是清除油井結(jié)蠟的方法之一，其清蠟機理是：將鍋爐車加熱的高溫水蒸汽，不斷地從井口注入油套管環(huán)形空間，自上往下，蒸汽的高溫逐漸傳遞給油管，從而使井筒內(nèi)的結(jié)蠟逐步熔化

15、，并利用抽油泵的正常工作，使熔化了的蠟隨著油流帶出井筒，從而達(dá)到油井清蠟和恢復(fù)產(chǎn)能的目的。2014年全年，胡尖山采油區(qū)共采用蒸汽熱洗114井次，其中對部分井進(jìn)行了效果跟蹤，洗井時間保持在3-4h，蒸汽溫度保持在130-140，并及時記錄了洗井前后的電流、示功圖、產(chǎn)液量等資料，通過對比來評價洗井效果，如表2。表2 油井蒸汽熱洗前后參數(shù)對比序號井號蒸汽熱洗前蒸汽熱洗后效果日產(chǎn)液/m3最大電流/A最大載荷/kN日產(chǎn)液/m3最大電流/A最大載荷/kN1磚45-610.8116.432.710.8112.731.2好2磚45-914.2126.733.914.1624.234.6較好3磚36-1315.

16、6323.849.315,6519.750.7較好4磚平36.1320.551.56.1221.452.1差5磚39-1115,2321.553.115.2421.453.4較好6磚40-112.4620.359.42、4621.261.3差由表2可以看出，蒸汽熱洗對液量大的井效果較好，對液量小的井效果不佳。分析其原因，在其他條件相同情況下，產(chǎn)液量越低，原油在油管內(nèi)的流速就越慢，滯留時間久，結(jié)蠟井段也較長。然而蒸汽的傳熱深度有限，越往深處，蒸汽熱能損失越多，下部油管壁上的蠟難以徹底熔化；同時在洗井過程中，從上部油管壁上熔化脫落下的蠟難以帶出井筒。除油井產(chǎn)液量對蒸汽熱洗具有影響外，套管氣、結(jié)蠟程

17、度、蒸汽溫度、洗井用時也是影響蒸汽熱洗效果的重要因素。3.2.2 超導(dǎo)車熱油循環(huán)清蠟超導(dǎo)車熱洗井筒是采用超導(dǎo)傳熱技術(shù)，以柴油為熱源，將油井產(chǎn)出液加熱成高溫液體后注入油套環(huán)形空間，使油管內(nèi)的產(chǎn)出液溫度逐漸升高，油管桿上的結(jié)蠟自上而下逐漸融化，隨產(chǎn)出液進(jìn)入地面。從而減少內(nèi)阻，達(dá)到清蠟、降耗、節(jié)約成本、不污染油層的目的。2014年全年，胡尖山采油區(qū)采用超導(dǎo)熱洗共計135井次，有效率達(dá)96.3%，主要熱洗區(qū)塊為元162區(qū)塊。由于超導(dǎo)熱洗對井組液量的要求較高，本文以元162區(qū)塊定591-18井組為分析對象，測出熱洗前后的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3。表3 油井超導(dǎo)熱洗前后參數(shù)對比序號井號超導(dǎo)熱洗前超導(dǎo)熱洗后效果日產(chǎn)液

18、/m3最大電流/A最大載荷/kN日產(chǎn)液/m3最大電流/A最大載荷/kN1定591-1813.1824.658.413.3820.457.2好2定591-1911.2219.744.611.2215.743.7好3定591-2011.4517.653.211.4615.451.8好4定589-208.7619.655.28.7616.155.1較好5定591-2111.3419.457.211.3516.556.3好6定591-226.1423.660.36.0219.659.9較好由表3可以看出，超導(dǎo)車熱油熱洗有效率非常高，具有較好的清蠟效果。但是對于液量小的油井來說，超導(dǎo)熱洗很難達(dá)到預(yù)期的清

19、蠟效果。3.2.3 水泥車常規(guī)熱洗清蠟水泥車常規(guī)熱洗是利用水泥車加熱污水或油水混合液后注入油套環(huán)形空間，通過熱量傳遞，溶化掉油管、抽油桿上的積蠟，在抽油機的協(xié)作下進(jìn)行循環(huán)熱洗。2014年全年，胡尖山采油區(qū)采用水泥車熱洗共計98井次。據(jù)分析，水泥車熱洗也能取得較好的熱洗清蠟效果。只是水泥車熱洗需要一臺水泥車和一輛罐車配合，比較麻煩，且費用高。同時，水泥車熱洗使用的水一般為不同區(qū)塊采出來的污水，通過加溫后給不同區(qū)塊的油井熱洗會造成油層污染，降低油井產(chǎn)能或?qū)е掠途怀鲆旱那闆r。此外，由于胡尖山采油區(qū)區(qū)域廣闊，油井分散，導(dǎo)致洗井準(zhǔn)備工作時間較長，容易影響熱洗質(zhì)量。3.2.4 磁防蠟技術(shù)隨著電磁場理論的發(fā)展，地面電磁防蠟技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)是將電磁防蠟裝置安裝于地面，而效果作用于井下。據(jù)實際資料統(tǒng)計，目前生產(chǎn)的電磁防蠟器的有效距離大概在30