一種磁流子防蠟裝置在油田的應(yīng)用

王清平（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

清、防蠟是油井管理的重要措施，油井結(jié)蠟時(shí)，抽油機(jī)載荷增大，抽油機(jī)的配套變壓器會(huì)加大功率，使耗電量增加，增加運(yùn)行成本[1-3]；同時(shí)，頻繁洗井會(huì)導(dǎo)致洗井液污染地層，影響產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)持續(xù)影響油井產(chǎn)能，損害開(kāi)發(fā)效益。因此，應(yīng)用了一種磁流子防蠟裝置，延長(zhǎng)洗井周期，使抽油機(jī)低載運(yùn)行、降低耗電量、降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 磁流子防蠟裝置

1.1 作用原理

磁流子防蠟裝置將交流電變換為可控直流電，變換后的直流電通過(guò)電磁變換將電能變換為不斷變化的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)沿油管管壁方向作用于采出液。采出液經(jīng)電磁場(chǎng)磁化，在磁感應(yīng)力的作用下，石蠟分子重新排列，產(chǎn)生渦流電場(chǎng)，克服和削弱分子相互聚集的凝聚力、結(jié)晶時(shí)的分子間力和表面張力，失去脫離溶液附著到油管內(nèi)壁上的能力，使雜亂的分子團(tuán)在油管長(zhǎng)度方向上形成穩(wěn)定分子鏈，從而使石蠟分子懸浮在采出液中，抑制了蠟晶的聚結(jié)，減少管壁上結(jié)晶的機(jī)會(huì)。水中的帶電粒子由于受到洛倫磁力的作用，促使鐵和鐵的氧化物轉(zhuǎn)化成Fe3O4，并緊密地覆蓋在鐵的表面，形成阻隔層，對(duì)管道形成陰極性保護(hù)，防止管道銹蝕，降低阻力，改善采出液流動(dòng)性，延長(zhǎng)洗井周期，達(dá)到防蠟的目的。

1.2 采出液中蠟晶結(jié)構(gòu)變化試驗(yàn)

為了驗(yàn)證含蠟原油在磁流子作用下蠟晶結(jié)構(gòu)變化情況，取采出液樣品進(jìn)行觀測(cè)。試驗(yàn)中，用磁流子防蠟裝置對(duì)樣品處理，通過(guò)使用GALEN-III型顯微鏡對(duì)試驗(yàn)前后采出液樣品進(jìn)行觀測(cè)，如圖1。可以看出，未經(jīng)磁流子裝置處理的采出液樣品中蠟晶粗大緊密，經(jīng)過(guò)磁流子裝置處理后的采出液樣品中蠟晶結(jié)構(gòu)細(xì)小分散，說(shuō)明磁流子防蠟裝置的磁場(chǎng)作用起到了很好的抑制蠟晶聚結(jié)的效果。

圖1 顯微鏡下采出液樣品通過(guò)磁流子裝置前后蠟晶圖

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

磁流子防蠟器由電源部分和電磁變換部分組成，電源部分主要將交流電變換為可控的直流電，經(jīng)變換后的直流電供給電磁變換部分，電磁變換部分將電能變換為不斷變化的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)沿管壁方向作用于原油，使上游油管和下游油管的含蠟油流都受到磁處理，達(dá)到油管和管線(xiàn)的防蠟?zāi)康?，特點(diǎn)如下：

1）磁流子防蠟器通過(guò)法蘭連接在井口出油管線(xiàn)上，電磁能量極化前后碳鋼管線(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。

2）全自動(dòng)控制，無(wú)須監(jiān)控保養(yǎng)，自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，無(wú)污染。

3）不受雨雪天氣、道路的影響，能夠持續(xù)發(fā)揮防蠟效果，有效地降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4）投資回收期短，顯著延長(zhǎng)油井熱洗周期3～10倍。

5）使用于所有類(lèi)型原油和各類(lèi)油井降黏、防蠟。

6）適應(yīng)野外工作，使用溫度范圍-50～＋65℃。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

選井原則：一是含水低（小于90%）、產(chǎn)液高（大于2 t/d）的井；二是功圖反映蠟影響嚴(yán)重井，熱洗周期短、雨季進(jìn)不去高壓熱洗車(chē)的油井；三是站間溫度很難達(dá)到常規(guī)熱洗要求、熱洗效果不好的油井；四是集輸半徑及集油半徑均較長(zhǎng)，且結(jié)蠟速度快的油井；五是熱洗返回溫度低，有過(guò)卡泵歷史、常規(guī)熱洗無(wú)法達(dá)到清蠟效果的油井[3-4]。

為驗(yàn)證磁流子防蠟裝置的防蠟效果，選擇滿(mǎn)足以上選井原則的10口產(chǎn)液為20～30 t/d、含水為70%～80%、熱洗周期30天、熱洗溫度難達(dá)標(biāo)的環(huán)狀流程環(huán)尾井、低洼井且單井年蠟卡泵1次以上的試驗(yàn)井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

為確保磁流子防蠟裝置的使用效果，所選井在安裝前進(jìn)行徹底洗井處理。記錄和對(duì)比10口井安裝前后的載荷、電流變化情況，監(jiān)測(cè)至載荷增加到與免洗30天（原熱洗周期）的載荷相近時(shí)，即熱洗。

對(duì)比10口試驗(yàn)井安裝前免洗期為30天時(shí)與安裝后免洗期150天時(shí)的平均產(chǎn)量、電流、載荷，安裝前平均產(chǎn)液26.4 t/d，安裝后平均單井產(chǎn)液25.6 t/d；安裝前平均上下電流35.3 A/31.5 A，安裝后平均電流35.8 A/31.7 A；安裝前平均最大載荷44.81 kN，安裝后平均最大載荷44.76 kN；安裝前平均最小載荷16.21 kN，安裝后平均最小載荷16.10 kN，數(shù)據(jù)變化均不大，說(shuō)明在安裝該裝置150天時(shí)油井結(jié)蠟量與安裝裝置前生產(chǎn)30天時(shí)的結(jié)蠟量基本相同（表1）。

表1 磁流子防蠟器安裝前后平均單井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)比

從數(shù)據(jù)、曲線(xiàn)上可以看出（表2、圖2、圖3），安裝前載荷較高，存在蠟影響，安裝前用高壓熱洗車(chē)進(jìn)行洗井處理，洗后上載荷下降、下載荷上升，電流恢復(fù)到正常水平。洗井后安裝磁流子防蠟器，隨著時(shí)間延長(zhǎng)最大載荷、最小載荷差逐漸加大，說(shuō)明油井逐漸結(jié)蠟。在安裝磁流子防蠟裝置后的第5個(gè)月，表2中載荷、電流與免洗30天（原熱洗周期）的載荷、電流相近，根據(jù)載荷變化情況進(jìn)行熱洗。安裝后的5個(gè)月中載荷電流上升緩慢，可以看出結(jié)蠟速度得到了有效地控制，從上下載荷變化、上下電流變化可以看出磁流子防蠟器起到明顯的防蠟作用。

圖2 載荷變化趨勢(shì)

圖3 電流變化趨勢(shì)

表2 裝置安裝前后載荷、電流變化情況

2.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

對(duì)10口試驗(yàn)井熱洗投資情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，熱洗費(fèi)用主要由設(shè)備折舊、人工費(fèi)、燃油費(fèi)、燃?xì)赓M(fèi)、水費(fèi)和影響油量費(fèi)等費(fèi)用組成，10口試驗(yàn)井單井單次平均熱洗成本為3 855.7元/井次。

由于洗井周期的延長(zhǎng)，單井平均年少熱洗9.8次，按照試驗(yàn)井單次熱洗費(fèi)用1 082.1元計(jì)算，單井年可節(jié)約熱洗費(fèi)用1.06萬(wàn)元。磁流子裝置單套投資5萬(wàn)元，有效期按8年計(jì)算，單井有效期內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益8.48萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比1∶1.697，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3 結(jié)論

1）用磁流子防蠟裝置對(duì)油井采出液樣品處理，通過(guò)使用GALEN-III型顯微鏡對(duì)試驗(yàn)前后采出液樣品進(jìn)行觀測(cè)結(jié)果顯示：未經(jīng)磁流子裝置處理的采出液樣品中蠟晶粗大緊密，經(jīng)過(guò)磁流子裝置處理后的采出液樣品中蠟晶結(jié)構(gòu)細(xì)小分散，說(shuō)明磁流子防蠟裝置的磁場(chǎng)作用能夠起到抑制蠟晶聚結(jié)的效果。

2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，磁流子防蠟器起到明顯的防蠟作用，安裝前熱洗周期是30天，安裝后熱洗周期達(dá)到150天。

3）由于洗井周期的延長(zhǎng)，單井平均年少熱洗9.8次，按照試驗(yàn)井單次熱洗費(fèi)用1 082.1元計(jì)算，單井年可節(jié)約熱洗費(fèi)用1.06萬(wàn)元。磁流子裝置單套投資5萬(wàn)元，有效期按8年計(jì)算，單井有效期內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益8.48萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比1∶1.697，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

[1]何繼峰.抽油機(jī)井高能耗原因及降耗措施應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2013（6）：39-40.

[2]單彥魁，何玉茍，王俊威.BX油田油井熱洗效果分析與實(shí)踐探索[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（1）：86-87.

[3]李露，李藝明，林森.原油生產(chǎn)中的石蠟沉積及其控制[J].油氣田地面工程，2001，20（3）：82-83.

[4]張惠文.抽油機(jī)井熱洗清蠟效果分析與研究[J].化學(xué)工程與裝備，2011（2）：80-82.