丁保東,楊祖國(guó),許艷艷,邢鈺,程仲富,歐陽(yáng)冬,李淑杰
(中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司,石油工程技術(shù)研究院,新疆 烏魯木齊 830011)
塔河油田受多期成藏影響,原油各向物性差異大,既有常規(guī)原油,也有超稠油[1]。原油壓力、溫度變化大(油層流壓37.88MPa,油壓約1MPa,地層溫度116℃,油井井口溫度25℃),瀝青質(zhì)容易析出沉積堵塞井筒[2]。石油作為膠體體系,只有當(dāng)原油中各組分含量在一定的比例范圍內(nèi),石油體系才能處于相對(duì)平衡狀態(tài)[3]。在瀝青質(zhì)沉積過(guò)程中,范德瓦爾斯相互作用能在瀝青質(zhì)締合體的相互作用能中占據(jù)主導(dǎo)的地位,靜電相互作用能相對(duì)較小。盡管研究瀝青質(zhì)的沉積模型的比較多[4],相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō),由于一些參數(shù)取得相對(duì)困難,實(shí)用性比較差。關(guān)于油井是否堵塞、堵塞周期多長(zhǎng)等問(wèn)題,一般依據(jù)經(jīng)驗(yàn),且疏于防堵而傾向于解堵。前期采取的解堵措施主要有:刮管、周期性注入熱油或解堵劑。但是,由于瀝青質(zhì)質(zhì)地較硬,刮管遇阻風(fēng)險(xiǎn)大;熱油解堵效果差;另外大部分高效瀝青質(zhì)解堵劑含有油田禁用的有機(jī)氯溶劑。亟需研發(fā)不含有機(jī)氯的高效瀝青質(zhì)分散解堵劑。本文討論了塔河油田瀝青質(zhì)堵塞問(wèn)題,研制了一種高效瀝青分散劑,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)效果顯著。
目前塔河油田受膠質(zhì)、瀝青質(zhì)沉積影響生產(chǎn)的油井約40 余口,主要分布在托普臺(tái)區(qū)塊、五區(qū)、十區(qū)和八區(qū)等稀油-稠油過(guò)渡帶上,油井需要刮管、熱洗、加藥等方式維持生產(chǎn)。
典型油井TH10403X,2006年9月完鉆奧陶系一間房組的開(kāi)發(fā)井,井深5710.25m,建產(chǎn)初期平均日油60t,不含水。后期生產(chǎn)中,多次因膠質(zhì)、瀝青質(zhì)析出堵塞井筒而修井,詳見(jiàn)表1。
TH10403X 井原油屬于含蠟、含硫、輕質(zhì)原油,基本性質(zhì)見(jiàn)表2。原油、堵塞物族組分分析發(fā)現(xiàn),相比其他原油瀝青質(zhì)含量不高,但堵塞物瀝青質(zhì)含量高達(dá)55.15%,質(zhì)地較脆,為典型的瀝青質(zhì)沉積物,見(jiàn)表3 和圖1。
圖2 紅外光譜分析顯示瀝青質(zhì)堵塞物分子中官能團(tuán)復(fù)雜,不僅有正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴,還有芳香分子碎片及N、O、S 等雜原子。掃描電鏡顯示瀝青質(zhì)呈層狀分布,如圖3 所示。
氯仿對(duì)溶解分散瀝青質(zhì)效果好,按照“極性相似且分子體積盡量小”的原則,同時(shí)參照油溶性降黏劑優(yōu)選單體的思路,首先優(yōu)選出滲透分散劑A。為了使瀝青質(zhì)堵塞物更好的在體系中溶解分散,進(jìn)一步優(yōu)選出增溶劑B 和表面吸附分散劑C。由于表面活性劑能在油管內(nèi)壁吸附,使?jié)櫇裥宰優(yōu)樗疂?,可以預(yù)防瀝青質(zhì)的附著沉積,故添加了表面活性劑D。為了調(diào)節(jié)體系的閃點(diǎn),最后添加了閃點(diǎn)調(diào)節(jié)劑E。
表1 TH10403X 井歷次瀝青質(zhì)堵塞井筒修井簡(jiǎn)況
表2 TH10403X 井原油基本性質(zhì)
表3 典型油井瀝青堵塞物族組分分析結(jié)果
圖1 TH10403X 井瀝青質(zhì)堵塞油管現(xiàn)象
圖2 TH10403X 井瀝青質(zhì)紅外光譜圖
圖3 TH10403X 井瀝青質(zhì)堵塞物掃描電鏡圖
通過(guò)上述思路篩選復(fù)配后形成配方:30%~45%滲透分散劑A+14%~25%增溶劑B+30%~54%表面吸附分散劑C+0.5%~1%表面活性劑D+1%~5‰閃點(diǎn)調(diào)節(jié)劑E,基本性質(zhì)見(jiàn)表4。
表4 高效瀝青分散解堵劑基本性質(zhì)
目前瀝青質(zhì)分散解堵劑暫無(wú)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟為:①將解堵劑用稀油配制成一定濃度的溶液,取20mL 放置在恒溫水浴中;②稱取約2g 瀝青質(zhì)堵塞物,若2h 內(nèi)溶解完全繼續(xù)添加2g 堵塞物,直至不能完全溶解;③充分溶解分散后,紗網(wǎng)過(guò)濾,90℃干燥2h,稱重,計(jì)算溶解效率。
2.3.1 純劑溶解效果評(píng)價(jià)
研制的瀝青分散解堵劑平均溶解效率為81.1%,高于其他藥劑的平均值69.9%(1#),59.3%(2#),62.2%(3#),且對(duì)不同井的瀝青質(zhì)垢樣溶解效果都比較好,效果具有普遍性,見(jiàn)表5。
2.3.2 溫度、濃度對(duì)分散溶解效果的影響
選取評(píng)價(jià)溫度50℃、70℃,評(píng)價(jià)不同濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))下的溶解分散效果,圖4 結(jié)果顯示:溫度越高,溶解效果越好;隨著藥劑的濃度的增加,效果增加,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%時(shí),效果得到顯著提高。溫度、濃度增加,分子的擴(kuò)散系數(shù)增加,堵塞物被滲透分散的幾率增加,溶解效果增加。
2.3.3 含水對(duì)分散溶解效果的影響
評(píng)價(jià)含水對(duì)分散效果的影響,保持解堵劑溶液體積為20mL,圖5 結(jié)果顯示:隨著含水的增加,溶解效果下降,原因?yàn)楹脑黾右欢ǔ潭壬辖档土私舛聞┡c瀝青質(zhì)顆粒接觸概率。
2.3.4 溶解分散穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
選擇70%解堵劑+30%稀油體系,70℃垢樣充分溶解后,放置在室溫下靜置24h、48h,觀察是否有堵塞物析出,并測(cè)定黏度變化情況,結(jié)果見(jiàn)表6。
表5 研制的瀝青分散解堵劑與同類藥劑效果的對(duì)比 (實(shí)驗(yàn)溫度70℃)
圖4 不同溫度下濃度對(duì)溶解效果的影響
結(jié)果表明:該藥劑溶解瀝青堵塞物過(guò)程不可逆,試樣靜置48h 后仍呈均勻黏稠液體,無(wú)瀝青質(zhì)析出,溶解分散穩(wěn)定性比較好。
2.3.5 與聯(lián)合站破乳劑的配伍性
將瀝青分散解堵劑與聯(lián)合站破乳劑配伍使用,結(jié)果見(jiàn)表7。由表7 可見(jiàn),解堵劑與聯(lián)合站在用破乳劑配伍性良好,解堵劑的使用不影響破乳。
圖5 含水對(duì)瀝青分散解堵劑溶解效果的影響(70℃)
表6 垢樣溶解后油樣體系的穩(wěn)定性
表7 瀝青分散解堵劑與聯(lián)合站破乳劑的配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果
應(yīng)用實(shí)例1 BK9井,2013年2月刮管在1826m處遇卡無(wú)法上提,多次開(kāi)關(guān)井排液無(wú)法解卡,后鋼絲斷裂。多次下加重桿通井,最大下深26m 遇阻。后試擠地層水1.6m3,泵壓迅速升至60MPa。分析認(rèn)為:油管由于瀝青析出和落魚(yú)共同作用導(dǎo)致堵死。
2013年10月,采用50%瀝青質(zhì)分散解堵劑稀油溶液,利用連續(xù)油管沖洗工藝進(jìn)行解堵。初期熱油處理,進(jìn)尺約1.8m/min,熱油處理后期篩網(wǎng)處沉積物增加,處理效果變差,見(jiàn)圖6。后藥劑處理3.3h由258m 處理至1875m,平均進(jìn)尺約7.4m/min,篩網(wǎng)處沉積物比較少,見(jiàn)圖7。打撈井下落物未成功后,藥劑4.5h 從2063m 處理至4363m,平均進(jìn)尺約8.5m/min。
應(yīng)用實(shí)例2 YJ2-1 井,2013年10月油壓逐步下降,通井規(guī)下放至采油樹(shù)BX156 法蘭處遇阻,無(wú)法下放。后第二次通井,下至746m 處遇阻,上提鋼絲斷裂,工具串(加重桿和通井規(guī))落入井內(nèi)。檢查采油樹(shù)左翼油套內(nèi)全是瀝青質(zhì),見(jiàn)圖8,顆粒狀的黑色焦炭直徑約60mm,油嘴被堵死。
圖6 熱油處理后期濾網(wǎng)沉積物
圖7 藥劑處理時(shí)濾網(wǎng)處基本無(wú)沉積物
圖8 YJ2-1 井油嘴內(nèi)堵塞物(白色為塵土)
2013年11月,采用50%瀝青質(zhì)分散解堵劑稀油溶液,利用連續(xù)油管沖洗工藝進(jìn)行解堵。工具串:50.8mm連續(xù)油管+Φ454mm連接頭+Φ54mm雙活瓣式單向閥+Φ54mm 強(qiáng)力沖洗頭。打撈落魚(yú)成功后,采用瀝青解堵劑改性稀油(質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%~10%)進(jìn)行油管循環(huán)沖洗,井下7~300m,連續(xù)油管遇阻嚴(yán)重,速度較慢,井下300m 以下,連續(xù)油管遇阻情況逐步減輕,循環(huán)沖洗至2000m,上提連續(xù)油管,完成解堵作業(yè)。
(1)借鑒氯仿溶解瀝青效果以及油溶性降黏 劑研究思路,提出了滲透-分散-吸附防止再聚集的瀝青分散劑研制思路,研制了一種高效瀝青分散解堵劑。
(2)相同實(shí)驗(yàn)條件下,研發(fā)的瀝青分散解堵劑優(yōu)于其他同類藥劑,溫度上升、濃度增加,溶解分散效果增加;含水增加,效果下降;溶解后體系穩(wěn)定性強(qiáng);與聯(lián)合站破乳劑配伍性良好。
(3)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)顯示,利用50%瀝青質(zhì)分散解堵劑稀油溶液,采用連續(xù)油管沖洗工藝進(jìn)行解堵,處理速度大大提高,效果顯著。
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