寧東油田清蠟、防蠟技術分析

閆金鵬，呂玉杰，朱江勇

(中國石油化工股份有限公司華北分公司，寧夏 鹽池 751500)

國內(nèi)地下儲藏的原油均含有石蠟組分，蠟的質(zhì)量分數(shù)超過10%的原油占全部原油的90%，而絕大部分原油蠟質(zhì)量分數(shù)在20%以上，個別油田蠟質(zhì)量分數(shù)更是高達40% ～50%[1]。

石油主要是由各種組分的碳氫化合物組成的混合物，各種組分的碳氫化合物的相態(tài)隨開采條件(壓力和溫度)的變化而變化，可以是單相液態(tài)，氣、液兩相或氣、液、固三相共存，其中的固態(tài)物質(zhì)主要是含碳原子數(shù)為16至64的烷烴，這種物質(zhì)叫石蠟。

在地層中，石蠟通常以溶解狀態(tài)存在，在開采過程中，含蠟原油從油層向近井地帶沿著油管向上流動，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶體析出、長大聚集并沉積在管壁等固相表面上，即出現(xiàn)所謂的結(jié)蠟現(xiàn)象[2]。結(jié)蠟會堵塞產(chǎn)油層，降低油井產(chǎn)量，同時也會增大油井負荷，造成生產(chǎn)事故。

油井結(jié)蠟是影響油井高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要因素之一，油田開發(fā)過程中的油井結(jié)蠟，嚴重影響了油井的正常生產(chǎn)，給生產(chǎn)帶來許多困難。因此，油井的清蠟、防蠟是保證含蠟原油油井正常生產(chǎn)的一項十分重要的措施。

1 寧東油田結(jié)蠟井概況

寧東油田有生產(chǎn)史的油井共76口，主要生產(chǎn)層位為侏羅系延安組延5、延6、延8、延9、延10油層組;三疊系延長組長6、長8、長9油層組。結(jié)蠟井集中在延安組的生產(chǎn)井，有結(jié)蠟井史的井共51口，占生產(chǎn)史井的67%。通過分析寧東油田結(jié)蠟井統(tǒng)計資料，可以看出寧東油田油井的結(jié)蠟情況比較嚴重。

2009年寧東油田結(jié)蠟井井數(shù)最多，該年度新投產(chǎn)井數(shù)較多，是新井日產(chǎn)油最高的一年。寧東油田延安組初期生產(chǎn)呈現(xiàn)高液量、低含水的特征;寧東油田延安組原油性質(zhì)為中高含蠟量原油。這兩個因素是寧東油田原油結(jié)蠟原因中較為突出的因素，因此寧東油田投產(chǎn)新井越多，當年的結(jié)蠟井也越多。寧東油田結(jié)蠟井統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 寧東油田歷年結(jié)蠟井統(tǒng)計Table1 Statistics results of paraffin removal in ND field over years

ND27－2井多根油管出現(xiàn)蠟卡堵死的情況，ND27－2井結(jié)蠟情況見圖1。從圖1可以明顯看到石蠟已經(jīng)將油管堵死，嚴重影響生產(chǎn)。

通過機械清蠟作業(yè)，從ND27－2井中清理出了不少石蠟。純石蠟為白色，略帶透明的結(jié)晶體，但生產(chǎn)過程中石蠟多是黑色、灰色的固體和半固體，這主要是石蠟、瀝青、膠質(zhì)和泥沙等混雜固結(jié)而成[3]，清理出來的石蠟實際上是多種物質(zhì)的混合物。ND27－2井油管中清理出來的石蠟見圖2。

圖1 ND27－2井油管蠟卡Fig.1 Tube adhered wax in well ND27－2

圖2 ND27－2井油管中的石蠟Fig.2 Wax removed from tube in well ND27－2

從圖2可以看出寧東油田油井結(jié)蠟情況較為嚴重，有的井甚至有七八十根油管蠟堵，這種情況嚴重影響了油田的正常生產(chǎn)。

2 寧東油田油井結(jié)蠟分析

由于原油蠟含量高，導致油層滲透率降低。油氣開采中，石蠟從油中分離淀析和石蠟沉積導致堵塞產(chǎn)油層、油井產(chǎn)量下降，甚至造成停產(chǎn)，給生產(chǎn)帶來麻煩[4]。寧東油田結(jié)蠟井簡況見表2。

為了明確寧東油田油井結(jié)蠟的根本原因，將表2分為結(jié)蠟嚴重井和結(jié)蠟較輕或不結(jié)蠟的井進行對比，綜合分析寧東油田油井結(jié)蠟原因。

表2 寧東油田結(jié)蠟油井簡況Table2 Statistics of paraffin removal well in ND field

2.1 嚴重結(jié)蠟井對比分析

首先將 ND17井區(qū) ND17井、ND17－2井和ND17－3井三口結(jié)蠟嚴重井原油性質(zhì)進行對比分析。得出以下幾點結(jié)論:

(1)通過數(shù)據(jù)分析這三口井結(jié)蠟都比較嚴重，含蠟質(zhì)量分數(shù)在13% ～14%，屬于中高含蠟原油;

(2)初期生產(chǎn)過程中ND17井含水率72%(質(zhì)量分數(shù))，含水率較高，ND17－2 井含水率1.2%(質(zhì)量分數(shù))，含水較低，ND17－3 井含水率35%(質(zhì)量分數(shù))，屬于中低含水;

(3)這三口井原油含硫質(zhì)量分數(shù)都小于0.1%，屬于低硫原油;

(4)這三口井原油凝固點21～23℃，原油凝固點較高。

通過以上結(jié)論認為ND17井區(qū)油井結(jié)蠟的原因有以下兩點:①原油蠟含量高;②原油凝固點高。ND17井區(qū)原油分析結(jié)果見表3。

表3 ND17井區(qū)原油分析Table3 Physical property of crude oil in block ND 17

2.2 輕度結(jié)蠟、不結(jié)蠟與嚴重結(jié)蠟井對比分析

分析了結(jié)蠟嚴重的三口井的結(jié)蠟原因之后，再對結(jié)蠟嚴重的井、輕度結(jié)蠟和不結(jié)蠟井進行對比分析。特選擇了不結(jié)蠟的ND5－1井，輕微結(jié)蠟的ND5－9井，結(jié)蠟嚴重的ND27井。將三口井進行對比分析后得出以下幾點結(jié)論:

(1)通過數(shù)據(jù)分析這三口井含蠟質(zhì)量分數(shù)不同，無結(jié)蠟的ND5－1井含蠟質(zhì)量分數(shù)6.59%，屬于低含蠟原油，輕微結(jié)蠟的ND5－9井含蠟質(zhì)量分數(shù)13.6%，屬于中高含蠟原油，結(jié)蠟嚴重的ND27井含蠟質(zhì)量分數(shù)在14.3%，屬于中高含蠟原油;

(2)初期生產(chǎn)過程中ND5－1井含水率15%(質(zhì)量分數(shù))，含水率較低，ND5－9井含水率10%(質(zhì)量分數(shù))，含水率較低，ND27井含水率0.5%(質(zhì)量分數(shù))，為游離水。根據(jù)三口井含水率分析，這三口井中ND27井原油不含水，其余兩口井低含水;

(3)這三口井原油硫質(zhì)量分數(shù)都小于0.1%，屬于低硫原油;

(4)ND5－1 井原油凝固點 15℃，ND5－9 井原油凝固點24℃，ND27井原油凝固點18℃。

通過以上結(jié)論認為ND5－9井和ND27井結(jié)蠟的原因有以下三點:①原油含蠟量高;②原油凝固點高;③生產(chǎn)初期含水率低。ND5－1，ND5－9 和ND27原油分析見表4。

表4 ND5－1，ND5－9，ND27 井原油分析Table4 Physical property of crude oil from well ND 5－1，ND5－9，ND27

2.3 寧東油田油井結(jié)蠟原因

油井結(jié)蠟的過程:①當溫度降至析蠟點以下時，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出;②當溫度、壓力繼續(xù)降低時，氣體析出，結(jié)晶析出的蠟聚集長大形成蠟晶體;③最終蠟晶體沉積于管道和設備等的表面上[6]。根據(jù)油井結(jié)蠟的過程，曾龍偉總結(jié)了油井結(jié)蠟一般規(guī)律[7]:

(1)原油中含蠟量愈高，油井結(jié)蠟越嚴重;

(2)油井開采初期較開采后期結(jié)蠟嚴重;

(3)高產(chǎn)井及井口出油溫度高的油井結(jié)蠟不嚴重或不結(jié)蠟，反之，結(jié)蠟嚴重;

(4)油井見水后，低含水階段結(jié)蠟嚴重，隨水含量升高到一定程度后結(jié)蠟減輕;

(5)內(nèi)表面粗糙的油管容易結(jié)蠟，油管清蠟不徹底的容易結(jié)蠟;

(6)出砂井容易結(jié)蠟;

(7)自噴井和機械抽油井結(jié)蠟位置有所不同。

通過對寧東油田原油性質(zhì)、開采時間、結(jié)蠟點和出砂情況等資料進行收集整理分析，結(jié)合前人總結(jié)的油井結(jié)蠟規(guī)律，綜合分析后認為寧東油田結(jié)蠟的主要原因有以下三點:①原油蠟含量高;②原油凝固點高;③生產(chǎn)初期含水率低。

3 現(xiàn)有清蠟技術

寧東油田自2006年第一口井投產(chǎn)以來，僅有6 a多的時間，開發(fā)時間短，生產(chǎn)井數(shù)少，使得寧東油田許多工作都沒有系統(tǒng)性，其中就包括清蠟技術的分析研究工作，在此只能將寧東油田現(xiàn)有的資料進行收集整理及總結(jié)，根據(jù)分析結(jié)果選擇現(xiàn)階段較為合適的清蠟方法。

現(xiàn)在寧東油田常用的清蠟方法有打環(huán)空和機械清蠟。打環(huán)空就是利用熱力學能提高液流和沉積表面的溫度，熔化沉積于井筒中的蠟，為熱流體循環(huán)清蠟方法[8]。

熱流體循環(huán)清蠟法的熱載體是在地面加熱后的流體物質(zhì)(如水或油等)，通過熱流體在井筒中的循環(huán)傳熱給井筒流體，提高井筒流體的溫度，使得蠟熔化后再溶于原油中，從而達到清蠟的目的[9]。寧東油田熱洗采取高溫清水閉式熱流體循環(huán)的方法。通過分析不同井的打環(huán)空周期，發(fā)現(xiàn)周期越短的井，結(jié)蠟越嚴重。寧東油田打環(huán)空周期情況見表5。

機械清蠟技術以機械削刮的方式清除油管和抽油機桿上沉積的蠟物質(zhì)技術[10]。寧東油田機械清蠟一般在檢泵或者修井作業(yè)時同時進行機械清蠟，將提出的油管進行機械清蠟作業(yè)。

表5 寧東油田打環(huán)空周期簡況Table5 Statistics of annular washing in ND field

通過表5可以看出寧東油田的打環(huán)空周期平均31 d，每次打環(huán)空的成本為600 RMB￥，單井一年12次，合計7200 RMB￥。機械清蠟每次3500 RMB￥左右，機械清蠟一次可以保持7個月左右，折算下來一年5700 RMB￥左右。從數(shù)據(jù)上看機械清蠟年成本略低于熱洗清蠟，但熱洗清蠟耗時僅2 h左右，基本不耽誤生產(chǎn)，但機械清蠟耗時12～18 h，比打環(huán)空多耗時十幾個小時，這十幾個小時對于高產(chǎn)井的產(chǎn)量來說足夠幾次機械清蠟的本錢了;另一方面，機械清蠟對油管的傷害是無法彌補的，但是熱洗清蠟對管桿的傷害微乎其微。綜合評價結(jié)果打環(huán)空的成本要遠遠低于機械清蠟。

4 現(xiàn)有防蠟技術

寧東油田自投入勘探開發(fā)以來，共投產(chǎn)井數(shù)76口，其中有一些井只是進行了短期的生產(chǎn)作業(yè)。雖然寧東油田油井結(jié)蠟情況比較普遍，但是由于生產(chǎn)井少，產(chǎn)量遞減快，因此并沒有進行系統(tǒng)的防蠟技術研究。通過對寧東油田清防蠟日常工作制度分析，寧東油田常用的手段只是進行簡單的清蠟劑、活性劑和緩蝕阻垢劑添加工作，并沒有什么特別的防蠟技術。

添加藥劑防蠟具有價格便宜、操作簡單和對原油適應好的藥劑溶蠟速度快等優(yōu)點。但是對原油適應性不好的清蠟劑而言，效果就不好，而且還可能造成清蠟劑附著于井壁，導致井壁結(jié)垢;另外有些清蠟劑燃點低，易著火，一般這類防蠟劑具有毒性，使用起來存在安全隱患而且危險系數(shù)高[11];防蠟劑的添加需要操作人員定時定量的添加，這就要求現(xiàn)場工人具有良好的責任心。

5 結(jié)論

通過對寧東油田進行大量相關資料的收集整理及分析研究工作，得出以下結(jié)論:

(1)寧東油田生產(chǎn)史中有半數(shù)以上的井有結(jié)蠟情況，油井結(jié)蠟情況的嚴重程度有所不同;

(2)通過分析寧東油田原油性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)寧東油田原油蠟含量高，這也是寧東油田油井結(jié)蠟的根本原因;

(3)寧東油田原油凝固點高，原油的高凝固點使原油更易固結(jié)，會加劇油井結(jié)蠟的情況;

(4)寧東油田投產(chǎn)初期含水率較低，高液低含水的生產(chǎn)特征也可能會使油井結(jié)蠟;

(5)通過對寧東油田現(xiàn)有的清防蠟方法效果進行綜合評價，熱洗清蠟和藥劑防蠟是寧東油田目前較為合適的清、防蠟方法。

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