油井清防蠟劑的研究與進(jìn)展

匯報(bào)人：都芳蘭2023年7月19日油井清防蠟劑的研究與進(jìn)展二三四一主要內(nèi)容前言油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素清防蠟劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀清防蠟劑在冀東油田的應(yīng)用清防蠟劑主要研究方向五冀東油田公司鉆采工藝研究院一前言在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，針對(duì)井筒結(jié)蠟的問題、油井的結(jié)蠟機(jī)理及影響結(jié)蠟的因素認(rèn)識(shí)，形成了解決油井結(jié)蠟問題的多種工藝方法。解決油井的結(jié)蠟問題主要有防蠟和清蠟兩種方法。目前所采用的防蠟方法主要有：化學(xué)防蠟、內(nèi)襯油管防蠟(內(nèi)涂層油管、聚乙烯油管、玻璃襯油管等)、加熱防蠟、磁防蠟、微生物防蠟等。清蠟方法主要有：機(jī)械清蠟、化學(xué)清蠟、熱洗清蠟、電加熱清蠟等。在眾多清防蠟技術(shù)研究中，用化學(xué)藥劑對(duì)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)。前言采用化學(xué)藥劑進(jìn)行清防蠟，通常藥劑從油套環(huán)行空間參加或直接采用化學(xué)藥劑注入閥將清防蠟劑注入到結(jié)蠟位置，到達(dá)清蠟、防蠟效果，同時(shí)不影響油井正常生產(chǎn)和其它作業(yè)。三四一主要內(nèi)容前言油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素清防蠟劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀清防蠟劑在冀東油田的應(yīng)用清防蠟劑主要研究方向五冀東油田公司鉆采工藝研究院一二結(jié)蠟機(jī)理結(jié)蠟的影響因素油井結(jié)蠟的一般規(guī)律二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素312二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素石蠟是原油中碳原子數(shù)為16~46的直鏈烷烴，密度為0.880-0.995g/cm3，熔點(diǎn)為49-60℃。在油田開發(fā)過程中，隨著溫度的降低和氣體的析出，石蠟便以晶體析出，長大、聚集并沉積在管壁上，即出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象。油田開發(fā)后期，由于采油地質(zhì)、工藝條件的變化，導(dǎo)致油井的結(jié)蠟機(jī)理發(fā)生變化，結(jié)蠟范圍擴(kuò)大。溶于原油中的可形成固相晶格的石蠟分子，是造成油井結(jié)蠟的主要根源。冀東油田公司鉆采工藝研究院結(jié)蠟機(jī)理結(jié)蠟機(jī)理結(jié)蠟的影響因素油井結(jié)蠟的一般規(guī)律二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素312〔1〕原油中石蠟的含量〔2〕瀝青質(zhì)和膠質(zhì)的含量〔3〕原油的溫度〔4〕溶解氣及壓力〔5〕原油中輕質(zhì)餾分含量〔6〕液流速度〔7〕含水率〔8〕泥砂及機(jī)械雜質(zhì)對(duì)結(jié)蠟的影響〔9〕油管內(nèi)外表的粗糙程度和外表性質(zhì)二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素結(jié)蠟的影響因素二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素結(jié)蠟的影響因素流速與結(jié)蠟量的關(guān)系1-鋼管2,3-塑料管管材不同，結(jié)蠟量也不同，管壁越光滑越不容易結(jié)蠟，外表親水比親油更不容易結(jié)蠟。二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素結(jié)蠟的影響因素現(xiàn)場結(jié)蠟深度和厚度曲線二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素結(jié)蠟的影響因素初始結(jié)晶溫度與壓力、溶解氣的關(guān)系圖1-地層油2-脫氣油R-溶解氣油氣比地層含蠟量4.51%膠質(zhì)2.85%結(jié)蠟機(jī)理結(jié)蠟的影響因素油井結(jié)蠟的一般規(guī)律二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素312二油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素油井的析蠟、結(jié)蠟是一個(gè)復(fù)雜的過程，不同地區(qū)、不同油田、甚至不同油井，其結(jié)蠟規(guī)律均有所不同，但同時(shí)也存在一些共同點(diǎn)。油井結(jié)蠟一般規(guī)律可總結(jié)為:(1)高含蠟井比低含蠟井結(jié)蠟嚴(yán)重(2)產(chǎn)量低、井口溫度低的井結(jié)蠟嚴(yán)重(3)油井含水低時(shí)結(jié)蠟嚴(yán)重，含水高于60%結(jié)蠟不顯著(4)油管內(nèi)壁粗糙容易結(jié)蠟，出砂井也容易結(jié)蠟(5)油井結(jié)蠟最嚴(yán)重部位不在井底，也不在井口，一般位于井深50一900米油井結(jié)蠟的一般規(guī)律四一主要內(nèi)容五冀東油田公司鉆采工藝研究院一二三前言油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素清防蠟劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀清防蠟劑在冀東油田的應(yīng)用清防蠟劑主要研究方向三清防蠟劑目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外一些油田及科研院所，對(duì)含蠟油田的蠟沉積及蠟去除開展了廣泛的研究，同時(shí)研究出各種各樣的清防蠟劑，以利用化學(xué)藥劑到達(dá)油井清防蠟的目的，按照化學(xué)藥劑的作用可分為清蠟劑和防蠟劑兩大類。三油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素有機(jī)溶劑將沉積在管壁上的蠟溶解。在外表活性劑的幫助下，沿蠟沉積的縫隙和蠟與油井管壁的縫隙滲入，促使沉積在管壁外表上的蠟脫落，隨油流帶出油井。清防蠟劑的作用機(jī)理清蠟機(jī)理三油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素油基清防蠟劑隨著原油溫度不斷降低，熔點(diǎn)比較高的高碳數(shù)蠟會(huì)結(jié)晶析出，形成結(jié)晶中心，隨后其它碳數(shù)的蠟不斷結(jié)晶析出，改變蠟晶的結(jié)構(gòu)使其不形成大塊蠟團(tuán)并使其不沉積在管壁上；水基清防蠟劑中的外表活性劑被吸附在金屬外表〔如井壁、抽油桿〕而潤濕金屬外表，使其成為極性外表阻止非極性的蠟晶在金屬外表的吸附和沉積從而起到防蠟的效果。清防蠟劑的作用機(jī)理防蠟機(jī)理三油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素大局部化學(xué)清防蠟劑均具有清蠟和防蠟效果，但同時(shí)又以某種為主，根據(jù)其形態(tài)可分為油溶型、水溶型、乳液型和固體型等四種類型。清防蠟劑的種類三油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素組成：主要由有機(jī)溶劑、外表活性劑和少量高分子聚合物組成。原理：有機(jī)溶劑主要是將沉積在管壁上的蠟溶解，外表活性劑提高了有機(jī)溶劑與有關(guān)的接觸面和溶解速度，聚合物能與原油中析出的蠟晶形成共晶體，也阻礙蠟的沉積。優(yōu)點(diǎn)：①溶蠟速度快，參加油井后見效快；②產(chǎn)品凝固點(diǎn)低，在冬季使用方便。缺點(diǎn)：①比重小，對(duì)含水高的油井不太適宜；②燃點(diǎn)低，易著火，使用時(shí)必須嚴(yán)格防火措施。清防蠟劑的種類油溶型清防蠟劑三油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素組成：水和多種外表活性劑原理：外表活性劑的潤濕反轉(zhuǎn)作用使結(jié)蠟外表反轉(zhuǎn)為親水性外表，不利石蠟于在外表上沉積，同時(shí)能滲入松散結(jié)合的蠟晶縫隙里，使蠟分子之間的結(jié)合力減弱，從而導(dǎo)致蠟晶分散于油流中。優(yōu)點(diǎn)：①比重較大，對(duì)高含水油井應(yīng)用效果較好；②使用平安，無著火危險(xiǎn)；③防蠟效果好。缺點(diǎn)：①參加油井見效速度較慢；②清蠟效果差。水溶型清防蠟劑清防蠟劑的種類三油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素原理：將油溶型清防蠟劑參加水、乳化劑、穩(wěn)定劑后形成水包油乳狀液，這種乳狀液參加油井后，在井底溫度下進(jìn)行破乳而釋放出對(duì)蠟具有良好溶解性能的有機(jī)溶劑和油溶性外表活性劑，從而起到清蠟和防蠟的雙重效果。優(yōu)點(diǎn)：①溶蠟速率大；②防蠟效果好；③閃點(diǎn)高，使用平安，不易燃燒和爆炸；④比重大。缺點(diǎn)：在制備和貯存時(shí)必須穩(wěn)定，而到達(dá)井底后在井底溫度下必須立即破乳，這就對(duì)乳化劑的選擇和對(duì)井底破乳溫度有著嚴(yán)格的要求，制備和使用時(shí)技術(shù)條件要求較高。清防蠟劑的種類乳液型清防蠟劑固體防蠟劑主要由高壓聚乙烯、穩(wěn)定劑等組成，它可以制成塊狀，或在模具中壓成一定形狀，置于油井一定的位置，在油井溫度下逐步溶解而釋放出藥劑并溶入油中。優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)一次防蠟周期較長(一般防蠟周期可到達(dá)8-12月左右)，本錢較低。缺點(diǎn)：防蠟劑對(duì)油品的針對(duì)性較強(qiáng)，原油的析蠟點(diǎn)不同，防蠟劑的配方也必須改變。三油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素清防蠟劑的種類固體清防蠟劑一主要內(nèi)容五冀東油田公司鉆采工藝研究院一二三四前言油井結(jié)蠟規(guī)律及影響因素清防蠟劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀清防蠟劑在冀東油田的應(yīng)用清防蠟劑主要研究方向冀東油田清防蠟技術(shù)現(xiàn)狀冀東油田清防蠟劑應(yīng)用歷程現(xiàn)場使用效果四清防蠟劑在冀東油田的應(yīng)用3121冀東油田清防蠟技術(shù)現(xiàn)狀冀東油田原油性質(zhì)大多具有三高特點(diǎn)，即:高含蠟量，高膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量，高凝固點(diǎn)，原油含蠟及蠟性的特殊性，決定了油井結(jié)蠟嚴(yán)重，清防蠟工作難度大。因而油井清防蠟工藝技術(shù)水平的上下，直接影響了油井免修期的長短，成為制約油井免修期的瓶頸技術(shù)之一。冀東油田清防蠟油井統(tǒng)計(jì)表1冀東油田清防蠟技術(shù)現(xiàn)狀化學(xué)加藥井下防蠟器微生物磁清防蠟60%8%5%23%主體清防蠟技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用組成圖1冀東油田清防蠟技術(shù)現(xiàn)狀冀東油田油井清防蠟技術(shù)較多，其中化學(xué)清防蠟技術(shù)3種，物理清防蠟技術(shù)8種，以及微生物清防蠟技術(shù)，局部清防蠟技術(shù)已經(jīng)到達(dá)國內(nèi)外先進(jìn)水平，其中化學(xué)清防蠟技術(shù)占總清防蠟技術(shù)的60%，而油基清防蠟劑占化學(xué)清防蠟劑的75%。1冀東油田清防蠟技術(shù)現(xiàn)狀冀東油田清防蠟技術(shù)現(xiàn)狀冀東油田清防蠟劑應(yīng)用歷程現(xiàn)場使用效果四清防蠟劑在冀東油田的應(yīng)用3122冀東油田清防蠟劑使用歷程2007年至2023年清防蠟技術(shù)應(yīng)用情況比照圖清防蠟劑在冀東油田應(yīng)用較早，1988年高尚堡油田開始應(yīng)用BJ系列清防蠟劑，1992年開始JDW-3系列，目前應(yīng)用有主要為JDW-3系列的油基清防蠟劑和自主開發(fā)的水基清防蠟劑。冀東油田清防蠟技術(shù)現(xiàn)狀冀東油田清防蠟劑應(yīng)用歷程現(xiàn)場使用效果四清防蠟劑在冀東油田的應(yīng)用312油基清防蠟劑水基清防蠟劑固體防蠟劑123現(xiàn)場使用效果33現(xiàn)場使用效果加藥后，油井電流明顯降低，日產(chǎn)液穩(wěn)定，說明加油基清防蠟清蠟效果明顯，到達(dá)了清蠟的目的。油基清防蠟劑現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)間較長，在陸上采油作業(yè)區(qū)、南堡采油作業(yè)區(qū)全面應(yīng)用，滿足油井清防蠟要求，清防蠟效果較好。油基清防蠟劑采用加油基清防蠟劑后，保證油井穩(wěn)定生產(chǎn)，維護(hù)了油井產(chǎn)量，清防蠟效果明顯。3現(xiàn)場使用效果油基清防蠟劑G15-10井采油曲線油基清防蠟劑水基清防蠟劑固體防蠟劑123現(xiàn)場使用效果3水基清防蠟劑主要采用井口點(diǎn)滴加藥技術(shù)，把加藥箱中水基清蠟劑，通過供液泵的抽汲、增壓，經(jīng)過井口連接流程，均勻連續(xù)泵入井內(nèi)。依靠水基清蠟劑清蠟和防蠟功能，抑制蠟晶形成、去除蠟塊，保證油井正常生產(chǎn)。3現(xiàn)場使用效果水基清防蠟劑點(diǎn)滴加藥技術(shù)井口裝置T109-1井采用水基清防蠟劑進(jìn)行清防蠟，2023年10月份檢泵一次，未發(fā)現(xiàn)異常后繼續(xù)采用水基清防蠟劑清蠟，每天采用點(diǎn)滴加藥的方式加藥10-13kg。從T109-1井采油曲線可以看出，日產(chǎn)液、日產(chǎn)油穩(wěn)定，清防蠟效果明顯。3現(xiàn)場使用效果水基清防蠟劑T109-1井采油曲線油基清防蠟劑水基清防蠟劑固體防蠟劑123現(xiàn)場使用效果3油機(jī)溶劑清蠟多數(shù)采用輕烴類，易燃、易爆、用量大。工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，往往因人、環(huán)境、條件等因素影響無法得到保證，水基清防蠟劑需要地面連續(xù)加藥設(shè)備，現(xiàn)場維護(hù)復(fù)雜。為克服上述清防蠟工藝技術(shù)缺陷和存在問題，調(diào)研并現(xiàn)場應(yīng)用固體防蠟技術(shù)，它現(xiàn)場施工簡單，固體防蠟塊一次性投放后，有效期為8-12個(gè)月，在有效期內(nèi)，根本不用采用其它的清防蠟措施，管理方便。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果固體防蠟塊采用擠壓注塑成型工藝加工而成，形狀為蜂窩煤狀。既保證了油流通道的暢通，又增大了與原油接觸的外表積，易被原油浸泡溶脹，緩慢溶解，保證原油中防蠟成分維持一定濃度，確保長時(shí)間防蠟效果。使用時(shí)將固體防蠟塊按生產(chǎn)井的管柱結(jié)構(gòu)，制成一定的形狀，并裝入防蠟管中，加掛在抽油泵與篩管之間，防蠟塊緩慢地溶解，從而起到防蠟作用。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果防蠟塊固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果防蠟塊參數(shù)防蠟管參數(shù)分體式固體防蠟技術(shù)冀東油田在防蠟塊的使用上，有較長的使用經(jīng)驗(yàn)。1995年在柳贊采油作業(yè)區(qū)現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用5井次，有效率100%，平均有效期147天，增油216噸，節(jié)支31萬元，投入產(chǎn)出比1：71。1996年在柳贊采油作業(yè)區(qū)進(jìn)一步推廣，并在高尚堡采油作業(yè)區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)推廣17口井，22井次，可統(tǒng)計(jì)井平均有效期157天，與未下防蠟塊前比照直接增油685噸，投入產(chǎn)出比1：25。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果分體式固體防蠟技術(shù)防蠟塊和防蠟管需要現(xiàn)場安裝，增加了作業(yè)工序，在安裝時(shí)，固體防蠟塊中的孔隙無法完全對(duì)齊，縮小了油流通道，增加了原油進(jìn)泵阻力?，F(xiàn)場試驗(yàn)有效天數(shù)為5-6月左右，分析認(rèn)為使用周期較短。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果分體式固體防蠟技術(shù)將超濃縮固體防蠟塊、精細(xì)過濾器、分流罩、上、下接頭，以及φ89油管本體組成固體防蠟器，使防蠟塊和防蠟管成為一體化結(jié)構(gòu)，稱為固體防蠟器Ⅰ型，在油井作業(yè)時(shí)直接與油管連接即可。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果一體式固體防蠟技術(shù)首先在南堡、老爺廟油田進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，老爺廟油田淺層、中深層出砂，需要使用側(cè)進(jìn)液防砂泵，而流體進(jìn)入防蠟器Ⅰ型后增加了進(jìn)泵難度，需要設(shè)計(jì)出適合測進(jìn)液防砂泵的固體防蠟器，該結(jié)構(gòu)存在改進(jìn)空間。整體結(jié)構(gòu)Ⅰ型整體結(jié)構(gòu)圖固體防蠟器Ⅰ型固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果實(shí)物精細(xì)過濾網(wǎng)抽油泵為側(cè)面進(jìn)液防砂泵時(shí)，將防蠟器Ⅱ型直接接在泵下，流體經(jīng)過固體防蠟器后，防蠟塊緩慢地溶解在井液中，被流體融化的防蠟塊從側(cè)面的擴(kuò)散孔流出，不斷融入原液中，再進(jìn)入防砂泵，到達(dá)防蠟的目的。整體結(jié)構(gòu)Ⅱ型整體結(jié)構(gòu)圖固體防蠟器Ⅱ型固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果油井現(xiàn)場應(yīng)用效果來看，應(yīng)用固體防蠟器后，平均月加藥量由187kg減少到68kg，加藥周期由16天延長到35天，清防蠟效果明顯。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果局部井措施前后效果比照表下固體防蠟塊后，M28-36、M18-27井折算應(yīng)力明顯減少，最大減少為31%，最大載荷減少3.9KN；M26-26井雖然最大載荷和折算應(yīng)力變法不大，但最小載荷變小，說明下行受力變大，摩擦力變小。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果局部油井應(yīng)用固體防蠟塊前后油井應(yīng)力載荷變化數(shù)據(jù)表冀東油田公司鉆采工藝研究院固體防蠟塊每套6000元;每口井下入2套，12口井共投入-----------14.4萬元12×6000×2=144000〔元〕投入費(fèi)用固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果冀東油田公司鉆采工藝研究院減少了加藥費(fèi)用和洗井費(fèi)用，高效清蠟劑每月加藥3次，每次加藥300kg，6井次，10個(gè)月有效期內(nèi)-----------59.4萬元減少加藥費(fèi)用：11000×10×0.3×3×6=594000〔元〕減少了洗井恢復(fù)對(duì)油井生產(chǎn)的影響，普通洗井過程中含水恢復(fù)期為3-5天，日產(chǎn)液為15方，日產(chǎn)油為6方，熱洗周期按90天計(jì)算-----------103.3萬元間接增油：3700×6×3×12=799200〔元〕減少熱洗費(fèi)用：6500×12×3=234000〔元〕間接經(jīng)濟(jì)效益固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果冀東油田公司鉆采工藝研究院間接增油，減少加藥、熱洗，總經(jīng)濟(jì)效益為----------148萬元594000+799200+234000-144000=1483200〔萬元〕總經(jīng)濟(jì)效益固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果固體防蠟塊與防蠟管一體化結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場操作簡單，方便。油井可減少或不進(jìn)行熱洗清蠟，減少了油井熱洗對(duì)地層造成的污染。油井避免或減少清防蠟劑、熱洗清蠟，節(jié)約了清防蠟成本，間接增油效果明顯。無需現(xiàn)場管理，節(jié)省了采油成本和降低了現(xiàn)場管理勞動(dòng)強(qiáng)度。固體防蠟塊3現(xiàn)場使用效果在2009年現(xiàn)場應(yīng)用的基礎(chǔ)上，2010年主要應(yīng)用在新井投產(chǎn)油井中，減少了油井生產(chǎn)初期清防蠟維護(hù)。目前現(xiàn)場應(yīng)用34井。2023年4月兩口井下入固體防蠟棒進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場清防蠟實(shí)驗(yàn)。投完固體防蠟棒后十天未進(jìn)行清蠟，再進(jìn)行刮蠟片清蠟時(shí)，鉛垂下行阻力小，下井速度很快。3現(xiàn)場使用效果固體防蠟棒固體防蠟棒比重為0.9左右，通過應(yīng)用自身重力順油管下降，是否能到達(dá)結(jié)蠟位置，不能檢測，特別是氣舉井、間出井，防蠟棒可能會(huì)隨液流上行甚至?xí)豁敵鼍玻枰^續(xù)跟蹤現(xiàn)場效果，不斷改進(jìn)現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)。固體防蠟棒3現(xiàn)場使用效果現(xiàn)場應(yīng)用效果

存在問題冀東油田公司鉆采工藝研究院老井含水增加，油溶性清防蠟劑的適用范圍減少，但油基清防蠟劑清蠟效果目前沒有其他藥劑可以代替，需要進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)其配方，以適應(yīng)高含水油井的清防蠟需要。水基清防蠟劑需要地面配