聚驅(qū)抽油機(jī)井蠟沉積物化驗(yàn)及清防蠟技術(shù)研究

楊國軍（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

大慶某油田聚合物驅(qū)試驗(yàn)區(qū)油層發(fā)育較差，采油工藝配套清防蠟技術(shù)，需要進(jìn)一步研究與現(xiàn)場試驗(yàn)摸索[1]。我國在20世紀(jì)60年代就開始了小型聚驅(qū)采油礦場試驗(yàn)，目前采油工藝暴露出的主要問題是隨著抽油機(jī)井大面積含聚，聚驅(qū)見效高峰期出現(xiàn)油井結(jié)蠟加劇。由于采用了三防油管，熱洗周期也由注聚初期的337天降到120天[2]，出現(xiàn)熱洗周期大幅度縮短，嚴(yán)重影響聚驅(qū)開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。

某油田聚驅(qū)試驗(yàn)區(qū)主要發(fā)育層為薩Ⅱ組和葡Ⅰ組兩個(gè)油層組。平均單井發(fā)育砂巖厚度為41.46 m，有效厚度為16.91 m，滲透率變異系數(shù)為0.58。地質(zhì)儲(chǔ)量為524.81×104t，地下孔隙體積為1 035.15×104m3。該區(qū)塊有43 口采油井、29 口注入井，其中抽油機(jī)井37口，螺桿泵井3口，電泵井3 口。從表1 試驗(yàn)區(qū)抽油機(jī)井參數(shù)匹配可以看出，主要以大泵生產(chǎn)為主。

表1 試驗(yàn)區(qū)抽油機(jī)井參數(shù)匹配

大慶某油田驅(qū)抽油機(jī)井同期平均熱洗周期變化情況見圖1。隨著油井聚合物濃度的升高，熱洗周期大幅度縮短，反映了聚驅(qū)油井結(jié)蠟特性與水驅(qū)不同，一般水驅(qū)油井熱洗周期變化很小。

圖1 大慶某油田聚驅(qū)抽油機(jī)井熱洗周期變化

1 聚驅(qū)、水驅(qū)油井化驗(yàn)對(duì)比分析

隨著油井聚合物濃度的增加，結(jié)蠟規(guī)律也發(fā)生相應(yīng)變化，如果仍沿用水驅(qū)油井的熱洗方法，將不能完全適用聚驅(qū)清蠟特點(diǎn)，影響聚驅(qū)開采效果。以聚驅(qū)油井結(jié)蠟規(guī)律跟蹤分析為基礎(chǔ)，對(duì)試驗(yàn)區(qū)聚驅(qū)和水驅(qū)油井分別取樣，對(duì)原油物性進(jìn)行化驗(yàn)對(duì)比。開展了延長聚驅(qū)油井熱洗周期的試驗(yàn)研究，進(jìn)行了聚驅(qū)油井熱洗。

1.1 聚驅(qū)與水驅(qū)油樣成分及物性化驗(yàn)

通過對(duì)聚驅(qū)與水驅(qū)油樣的成分及物性進(jìn)行化驗(yàn)（表2）的結(jié)果表明，聚驅(qū)原油析蠟點(diǎn)為44.3 ℃，析出蠟的熔點(diǎn)為58.4 ℃，均比水驅(qū)原油高7 ℃以上[3]。

表2 聚驅(qū)與水驅(qū)油樣成分及物性化驗(yàn)對(duì)比

1.2 聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣成分及物性化驗(yàn)

通過對(duì)聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣的成分及物性進(jìn)行化驗(yàn)（表3）的結(jié)果表明，聚驅(qū)蠟樣的析蠟點(diǎn)、熔蠟溫度以及結(jié)蠟初熔溫度均高出水驅(qū)蠟樣7 ℃以上，聚驅(qū)結(jié)蠟初熔溫度達(dá)到45 ℃。

1.3 聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣水浴加熱熔化實(shí)驗(yàn)

通過聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣水浴加熱熔化實(shí)驗(yàn)，繪制出化蠟溫度和化蠟率的曲線（圖2）。由圖2 可知，聚驅(qū)蠟樣初熔溫度為70 ℃，化蠟率達(dá)60%的熔蠟溫度為75 ℃，100%的熔蠟溫度高于80 ℃；水驅(qū)蠟樣初熔溫度為45 ℃，70%～80%的熔蠟溫度為53 ℃，100%的熔蠟溫度高于57 ℃。

圖2 化蠟溫度和化蠟率的曲線

1.4 聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣浸泡實(shí)驗(yàn)

通過聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣浸泡實(shí)驗(yàn)（表4）的結(jié)果表明，浸泡后的聚驅(qū)蠟樣不溶物含量達(dá)到60.32%，呈沙土狀，而水驅(qū)蠟樣不溶物含量不足1%?？梢?，聚驅(qū)油井結(jié)蠟容易，清蠟難。

2 聚驅(qū)清防蠟技術(shù)優(yōu)化研究

在試驗(yàn)區(qū)一直采用三防油管來防蠟。為了找到最佳的熱洗清蠟技術(shù)，對(duì)摻水、高壓蒸汽熱洗以及二者交替熱洗三種清蠟技術(shù)開展了現(xiàn)場試驗(yàn)研究，采用三種清蠟技術(shù)洗井時(shí)的井溫測試情況見表5。由表5可知，試驗(yàn)區(qū)油井正常生產(chǎn)時(shí)，井筒溫度基本上是隨著井筒深度的增加而增加的，井底溫度最高，一般可達(dá)42 ℃以上。

為了使熱洗清蠟有效深度更深，化驗(yàn)后在試驗(yàn)區(qū)采用復(fù)合熱洗方法，即摻水預(yù)熱井筒+高壓蒸汽熱洗+摻水鞏固替蠟的復(fù)合熱洗?？紤]到單獨(dú)蒸汽熱洗時(shí)井筒上部與蒸汽溫差大，熱量損失快，所以采用摻水預(yù)熱井筒；考慮到熱洗清掉的蠟應(yīng)及時(shí)排出井筒的要求，對(duì)一定產(chǎn)液量的井采用摻水替蠟，鞏固蒸汽清蠟效果。

2.1 摻水預(yù)熱時(shí)間的確定

預(yù)熱時(shí)間按照灌滿套管環(huán)空為限，即每100 m套管對(duì)應(yīng)1.24 m3摻水熱洗水量。

式中：T0為預(yù)熱時(shí)間，h；H0為動(dòng)液面深度，m；Q0為熱洗排量，m3/h，一般試驗(yàn)區(qū)Q0為6 m3/h。

表3 聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣成分及物性化驗(yàn)對(duì)比

表4 聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣浸泡實(shí)驗(yàn)情況

表5 采用三種清蠟技術(shù)洗井時(shí)的井溫測試情況

2.2 產(chǎn)液量與摻水替蠟時(shí)間的確定

摻水替蠟時(shí)間與抽油速度有關(guān)。當(dāng)產(chǎn)液量達(dá)到100 t/d 時(shí)，采出液從泵筒到地面的舉升時(shí)間為0.5 h，此期間熔化的蠟不足以重新黏結(jié)在管壁上[4]；因此，產(chǎn)液量大于100 t/d 的聚驅(qū)油井蒸汽熱洗后不需要再摻水替蠟，而產(chǎn)液量小于100 t/d 的聚驅(qū)油井蒸汽熱洗后需要摻水替蠟。抽油速度計(jì)算如下：

式中：V 為油管中液流流速，m/min；D為油管內(nèi)徑，mm；d為抽油桿直徑，mm；Q為產(chǎn)液量，t/d。

采出液從泵筒到地面所需時(shí)間計(jì)算如下：

式中：T 為流體從泵筒流出井口所需時(shí)間，min；H為泵深，m；V 為油管中液流流速，m/min。

2.3 泵筒流體被舉升到地面時(shí)間

產(chǎn)液量與泵筒流體被舉升到地面所需時(shí)間的關(guān)系見圖3。由圖3可知，對(duì)于低產(chǎn)液量的井，泵筒流體被舉升到地面的時(shí)間要幾個(gè)小時(shí)[5]，這樣蒸汽熱洗后井溫會(huì)很快降低，致使已經(jīng)化掉的蠟塊又會(huì)重新黏結(jié)到桿管壁上，形成二次結(jié)蠟。

圖3 產(chǎn)液量與泵筒流體被舉升到地面所需時(shí)間的關(guān)系

因此，摻水預(yù)熱井筒+高壓蒸汽熱洗后，需要進(jìn)行摻水替蠟鞏固試驗(yàn)。聚驅(qū)產(chǎn)液量與后續(xù)摻水熱洗時(shí)間見表6。低產(chǎn)液量井更需要采用摻水熱洗進(jìn)行替蠟鞏固。

表6 聚驅(qū)產(chǎn)液量與后續(xù)摻水熱洗時(shí)間

3 聚驅(qū)清防蠟技術(shù)應(yīng)用

自2015年以來，在試驗(yàn)區(qū)抽油機(jī)井中全部采用復(fù)合熱洗技術(shù)，利用復(fù)合方法熱洗有效清蠟深度更深，熱洗效果更好。統(tǒng)計(jì)3年來熱洗的98井次，平均入口溫度為120 ℃，出口溫度為85.5 ℃。由于應(yīng)用復(fù)合熱洗技術(shù)，熱洗周期逐漸回升，大慶某油田聚驅(qū)抽油機(jī)井熱洗周期變化見圖4。由圖4 可知，2016年平均熱洗周期為197天，比2001年延長了67天；2017年熱洗周期為211天，比2001年延長了81天。自試驗(yàn)區(qū)運(yùn)用改進(jìn)熱洗技術(shù)以來，抽油機(jī)井從未發(fā)生過蠟堵事故。

圖4 大慶某油田聚驅(qū)抽油機(jī)井熱洗周期變化

4 結(jié)論

1）通過水驅(qū)和聚驅(qū)采油井油樣、蠟沉積物成分及物性化驗(yàn)對(duì)比和現(xiàn)場實(shí)踐來看，聚驅(qū)抽油機(jī)井含蠟量高、析蠟熔點(diǎn)高、初熔點(diǎn)和終熔點(diǎn)高，更容易結(jié)蠟。

2）驅(qū)驅(qū)抽油機(jī)井結(jié)出的蠟更難熔化，摻水熱洗清蠟方法已經(jīng)不能滿足聚驅(qū)需要[6]。

3）采用三防油管來防蠟，效果較好。根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場實(shí)踐找到最佳的熱洗清蠟技術(shù)，配套高壓蒸汽與摻水復(fù)合熱洗技術(shù)能夠進(jìn)一步提高熱洗質(zhì)量，延長熱洗周期。

4）現(xiàn)場研究化蠟預(yù)熱時(shí)間，對(duì)不同產(chǎn)液量的界定值，確定了最終摻水熱洗的排蠟時(shí)間，進(jìn)一步鞏固高壓蒸汽熱洗效果，延長熱洗周期。