淺談伊朗雅達(dá)油田瀝青質(zhì)沉淀的防治對(duì)策

李光濤

（中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100029）

伊朗雅達(dá)油田儲(chǔ)層為白堊系碳酸鹽巖，油藏埋藏深，目前主力開(kāi)發(fā)層系為層狀異常高壓油藏，4 100～4 300 m，原始地層壓力約為62 MPa，飽和壓力為26 MPa，原油物性為輕質(zhì)油，地層壓力系數(shù)為1.55～1.6，原油品質(zhì)差，硫化氫6.0×10-3，瀝青0.62%，含蠟5.9%.油田從投產(chǎn)以來(lái)，普遍出現(xiàn)瀝青析出，部分油井瀝青析出嚴(yán)重，經(jīng)常堵塞生產(chǎn)管柱，造成油井停產(chǎn)，導(dǎo)致油井免修期短，影響油田正常生產(chǎn)。

一般而言，在穩(wěn)定的油藏條件下，原油中的飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)。瀝青質(zhì)是油藏原油中的一個(gè)重要組分，在一次采油和氣驅(qū)提高采收率過(guò)程中，當(dāng)溫度、壓力、原油組分等發(fā)生變化時(shí)，可能破壞瀝青質(zhì)在原油中的平衡，導(dǎo)致瀝青質(zhì)在原油中絮凝和沉淀。這種沉淀既可能發(fā)生在儲(chǔ)層中，又可能發(fā)生在井筒、油嘴、分離器、地面管線以及油罐等設(shè)備中[1-5]，輕則影響生產(chǎn)操作，增加操作成本，重則堵塞地層及油管，甚至導(dǎo)致油井報(bào)廢。

1 雅達(dá)油田生產(chǎn)中瀝青質(zhì)沉淀現(xiàn)狀

目前，雅達(dá)油田所開(kāi)采的F層地層壓力及井底流壓明顯高于瀝青質(zhì)沉淀壓力，不會(huì)出現(xiàn)瀝青質(zhì)沉淀，同時(shí)生產(chǎn)實(shí)踐中也未發(fā)現(xiàn)地層或井底的瀝青質(zhì)沉淀問(wèn)題。

1.1 井筒堵塞

如果沉淀發(fā)生在井筒中，析出的瀝青質(zhì)會(huì)附著在油管壁內(nèi)，隨著生產(chǎn)時(shí)間的不斷積累，導(dǎo)致油管內(nèi)徑縮小，流體在井筒中的摩阻增大，逐漸形成井下油嘴效應(yīng)。同時(shí)，油管內(nèi)壁上沉積的瀝青質(zhì)有時(shí)候會(huì)由于重力作用及油流的沖刷作用掉落到井底，或者隨原油流出，致使油管內(nèi)徑在減小的趨勢(shì)下出現(xiàn)增大的瞬間，反映在生產(chǎn)曲線上，就是井口壓力在一個(gè)時(shí)期內(nèi)逐漸減小，之后有個(gè)瞬間增大，然后還是會(huì)持續(xù)降低，直至不能正常生產(chǎn)。這都是典型的瀝青質(zhì)堵塞井筒的現(xiàn)象。

該情況目前在雅達(dá)油田生產(chǎn)實(shí)踐中較為常見(jiàn)，對(duì)于幾口井口壓力較低的井尤為嚴(yán)重。

1.2 油嘴堵塞

若瀝青質(zhì)在地層及井筒中都未沉淀，隨著從井底到井口溫度壓力的不斷降低，瀝青質(zhì)可能沉淀在井口油嘴處，使油嘴尺寸減小，嚴(yán)重的可導(dǎo)致油嘴失效，甚至堵塞油嘴。常見(jiàn)現(xiàn)象有：調(diào)整油嘴大小時(shí)井口壓力無(wú)變化；油嘴不變時(shí)井口壓力增大，井口溫度降低，在對(duì)油嘴進(jìn)行沖刷之后，井口壓力顯著降低。這是油嘴瀝青堵塞的顯著特征。

2 瀝青質(zhì)的預(yù)防

2.1 添加化學(xué)溶劑

根據(jù)石油膠體結(jié)構(gòu)模型可知，只有當(dāng)原油中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香烴、烷烴等的含量在一定的比例范圍時(shí)，石油體系才能處于平衡狀態(tài)[6]。因此，通過(guò)添加化學(xué)溶劑（抑制劑、溶劑等）來(lái)改變?cè)徒M分，通過(guò)添加瀝青質(zhì)分散劑，防止或解離瀝青質(zhì)的網(wǎng)狀構(gòu)架，使之形成顆粒分散狀態(tài)而不易絮凝沉積[7]，以達(dá)到抑制或減緩瀝青質(zhì)沉淀的目的，成為油田防止瀝青質(zhì)沉淀很重要的方法。

雅達(dá)油田在完井設(shè)計(jì)中，設(shè)置了井下化學(xué)劑注入裝置，瀝青質(zhì)抑制劑通過(guò)地面注入泵經(jīng)過(guò)毛細(xì)管及井下注入短節(jié)，進(jìn)入油管與原油混合，從而達(dá)到減輕瀝青質(zhì)析出和沉淀的目的。選取F18井進(jìn)行瀝青質(zhì)抑制劑注入試驗(yàn)，從2012年下半年開(kāi)始一直到2014年7月。期間，由于地面注入設(shè)備及注入管線等問(wèn)題偶有間斷。

由圖1 F18井生產(chǎn)曲線可以看出，2013年3月、2013年7月及2013年10月，該井分別有3次井口壓力驟降，致使該井無(wú)法正常生產(chǎn)，通過(guò)CTU除瀝青作業(yè)，才使油井得以恢復(fù)生產(chǎn)，作業(yè)間隔僅僅只有3個(gè)月。而這期間，該井的瀝青質(zhì)抑制劑注入幾乎中斷。2013年10月之后，該井瀝青質(zhì)抑制劑恢復(fù)注入，注入量基本穩(wěn)定在90 L/d。該井一直穩(wěn)定生產(chǎn)至2014年7月，后由于其他原因關(guān)井。

圖1 F18井生產(chǎn)曲線

由以上該井的生產(chǎn)曲線及瀝青質(zhì)抑制劑注入情況分析，瀝青質(zhì)抑制劑對(duì)于延緩或抑制油井的瀝青質(zhì)沉淀有顯著的作用，可大大延長(zhǎng)除瀝青作業(yè)的時(shí)間間隔，延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間，降低作業(yè)成本。同時(shí)，地面管線及分離器設(shè)備中也會(huì)注入瀝青質(zhì)溶劑，防止瀝青質(zhì)沉淀。

2.2 合理控制生產(chǎn)參數(shù)

在可能的條件下，解決瀝青質(zhì)沉淀問(wèn)題的最好方法是采取預(yù)防措施，預(yù)測(cè)或診斷的最好工具是瀝青質(zhì)沉積相包絡(luò)線圖（ADE-Asphaltene Deposition Envelope）[8]。

在相圖中，出現(xiàn)瀝青質(zhì)絮凝的所有熱力學(xué)點(diǎn)的集中稱為“瀝青沉積包絡(luò)線”。在某些熱力學(xué)條件下，瀝青質(zhì)出現(xiàn)一種叫作絮凝的行為，即瀝青質(zhì)絮凝成為大的聚集體。瀝青油藏流體的相圖中有一條泡點(diǎn)線、一條上ADE邊界線和一條下ADE邊界線。某些瀝青質(zhì)油藏流體，顯示了一種不可逆的瀝青絮凝過(guò)程，這意味著一旦穿過(guò)上ADE邊界線（比如在取樣和生產(chǎn)過(guò)程中），某些瀝青質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的逆向循環(huán)熱力學(xué)路徑，不會(huì)反絮凝回到穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。

對(duì)取樣井F18不同生產(chǎn)制度下的井筒溫度、壓力剖面進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合瀝青質(zhì)沉積相包絡(luò)線圖，分析井筒中瀝青質(zhì)析出初始點(diǎn)及析出區(qū)間。

圖2所示為F18井溫度壓力剖面與瀝青質(zhì)沉積包絡(luò)線圖。溫度壓力剖面線位于包絡(luò)線上AOP線與下AOP線之間的部分，即為瀝青質(zhì)沉淀的井筒區(qū)間，剖面線與上AOP線的交點(diǎn)即為瀝青質(zhì)在井筒中的初始沉淀點(diǎn)，無(wú)交點(diǎn)即表示瀝青質(zhì)在井底無(wú)沉淀。剖面線與下AOP線的交點(diǎn)為瀝青質(zhì)在井筒中沉淀區(qū)間的頂部，剖面線與下AOP線無(wú)交點(diǎn)表明瀝青質(zhì)在井口也發(fā)生沉淀。

為了防止瀝青質(zhì)沉淀，油田應(yīng)該在沉積包絡(luò)線以外的條件下生產(chǎn)，溫度、壓力控制的操作是主要方式。

圖2 F18井溫度壓力剖面與瀝青質(zhì)沉積包絡(luò)線圖

3 瀝青質(zhì)的清除

當(dāng)沉淀物形成以后，可使用機(jī)械處理和化學(xué)處理方法來(lái)清除這些沉淀物。

3.1 機(jī)械清除法（連續(xù)油管CTU＋溶劑）

目前，油田中對(duì)井筒中瀝青質(zhì)沉淀主要采用連續(xù)油管（CTU）作業(yè)清除。當(dāng)油管瀝青質(zhì)堵塞嚴(yán)重時(shí)，先用連續(xù)油管水力噴射沖刷通洗井，后采用泵車小排量控壓、分段擠入瀝青質(zhì)溶劑（二甲苯）、分段浸泡以及分段返排的工藝，完成對(duì)井筒瀝青質(zhì)沉淀的清除。

在地面施工過(guò)程中，井口壓力及連續(xù)油管懸掛載荷都可以表征井筒中瀝青沉淀堵塞情況。在首次下放連續(xù)油管通洗井過(guò)程中，在瀝青質(zhì)沉淀堵點(diǎn)位置處井口連續(xù)油管懸掛載荷驟降，反復(fù)上提下放連續(xù)油管，輔以柴油噴射井壁上的瀝青質(zhì)沉淀，打通堵點(diǎn)位置才可以繼續(xù)下放。當(dāng)連續(xù)油管下放到井底一定位置后，轉(zhuǎn)為泵入二甲苯替換井筒中的柴油，浸泡井筒并返排。在此過(guò)程中可見(jiàn)井口壓力有明顯上升，并在之后的返排放噴階段保持穩(wěn)定，表明除瀝青作業(yè)施工成功。

就效果而言，連續(xù)油管加溶劑通洗井作業(yè)是比較有效的方式，能夠保證作業(yè)之后油井產(chǎn)量迅速恢復(fù)，每次作業(yè)后油井能夠維持3～6個(gè)月的正常生產(chǎn)時(shí)間。雅達(dá)油田在投產(chǎn)不到3年的時(shí)間內(nèi)，已先后對(duì)7口井進(jìn)行16井次的CTU除瀝青作業(yè)。

3.2 沖刷油嘴

隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，部分生產(chǎn)井都不同程度地出現(xiàn)瀝青質(zhì)沉淀堵塞油嘴的問(wèn)題，這就需要緊密監(jiān)測(cè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)（井口壓力、井口溫度等參數(shù)），及時(shí)沖刷油嘴來(lái)保證油井正常生產(chǎn)。雅達(dá)油田在生產(chǎn)過(guò)程中不斷摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油嘴堵塞時(shí)，反復(fù)調(diào)大、調(diào)小油嘴尺寸，對(duì)沉淀在油嘴中的瀝青質(zhì)進(jìn)行沖刷。自投產(chǎn)2年多以來(lái)，已實(shí)施253井次油嘴沖刷，其中，對(duì)于某些瀝青質(zhì)沉淀問(wèn)題嚴(yán)重的低產(chǎn)井，有時(shí)甚至每天沖刷數(shù)次，來(lái)維持油井正常生產(chǎn)。該方法簡(jiǎn)單易行，對(duì)于緩解油嘴中瀝青質(zhì)堵塞問(wèn)題較為有效，對(duì)于井筒中的堵塞問(wèn)題也有一定的緩解作用。

4 結(jié)論

在添加化學(xué)溶劑的基礎(chǔ)上合理控制生產(chǎn)參數(shù)，能夠基本緩解和控制瀝青質(zhì)的沉淀，保證大部分井正常運(yùn)行。對(duì)于瀝青質(zhì)沉淀嚴(yán)重的井，采用沖刷油嘴的方式可以快速、有效地接觸瀝青質(zhì)沉淀對(duì)油嘴的堵塞，采用連續(xù)油管加溶劑通洗井作業(yè)是接觸井筒中瀝青質(zhì)沉淀堵塞直接、有效的方式。

［1］張磊，李傳，闕國(guó)和.石油瀝青質(zhì)的吸附行為——I吸附機(jī)理及研究方法［J］.石油瀝青，2007，21（5）：23-28.

［2］楊照，郭天民.瀝青質(zhì)沉淀研究進(jìn)展綜述［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，1997，24（5）：98-103.

［3］賈英，孫雷，孫良田，等.油藏中瀝青質(zhì)沉積機(jī)理研究［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，28（6）：60-63.

［4］Mansoori G A.Modeling of Asphaltene and other heavy organic depositions.Journal of Petroleum Science and Engineering，1997（17）：101-111.

［5］何延龍，余躍慧，蒲春生，等.伊朗北阿扎德干油田瀝青質(zhì)沉積特征［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，29（2）：1-7.

［6］田建鋒，陳振林.石油瀝青質(zhì)的吸附、沉淀機(jī)理及其影響因素［J］.海相油氣地質(zhì)，2005，10（3）：37-41.

［7］Andrew Yen，Y.Ralph Yin.EvaluatingAsphaltene Inhibitors：Laboratory Tests and Field Studies［C］//SPE International Symposium on Oilfield Chemistry，2001：3-6.

［8］蒲萬(wàn)芬.油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的瀝青質(zhì)沉積［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，21（4）：38-41.