自循環(huán)洗井工藝的研究與應(yīng)用

李加剛，陸登峰

（中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司采油一廠，江蘇江都 225265）

目前大多數(shù)油田采用的清防蠟方式是常規(guī)洗井和蒸汽洗井，近年來沙埝油田逐步采用自循環(huán)熱洗井工藝，它通過油井自產(chǎn)液進(jìn)行加熱后再正洗進(jìn)入油套環(huán)空對(duì)油管進(jìn)行加熱的清防蠟方式[1-4]。

自循環(huán)洗井在沙埝油田的應(yīng)用開始于2017 年，最初的設(shè)備就是一臺(tái)自循環(huán)加熱車，需要有人在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試溫度、查看壓力、了解功圖載荷變化等情況，這嚴(yán)重影響了洗井的效果以及增加了操作人員的負(fù)擔(dān)。研制了一套基于PT100 采集器的遠(yuǎn)程控制裝置，但由于采集數(shù)據(jù)的傳輸、控制時(shí)常滯后及設(shè)備硬件的不完善，也影響了洗井的效果和設(shè)備的安全。因此需要對(duì)目前的自循環(huán)洗井設(shè)備進(jìn)行重大改造，并加入高效的遠(yuǎn)程控制技術(shù)[5]。

1 研發(fā)目標(biāo)

自循環(huán)洗井工藝的改進(jìn)主要從兩個(gè)方面進(jìn)行，（1）針對(duì)目前沙埝地區(qū)的油質(zhì)、含水狀況，通過實(shí)驗(yàn)室藥劑評(píng)價(jià)，篩選出高含水油井的清防蠟藥劑，使之達(dá)到清防蠟的目的；（2）對(duì)目前設(shè)備的改造，增加不同功率控制單元、防干燒裝置、熱媒油液位檢測(cè)、數(shù)顯傳感裝置、PLC 遠(yuǎn)程控制器單元等軟硬件的改造。通過上述兩方面的改進(jìn)，主要解決高含水油井清防蠟的困難、洗井后易出現(xiàn)的含水波動(dòng)和地層污染等問題。

遠(yuǎn)程控制技術(shù)的改進(jìn)主要是針對(duì)之前PT100 采集控制單元的數(shù)據(jù)傳輸滯后、參數(shù)設(shè)置不穩(wěn)定等方面進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)更換，通過PLC 遠(yuǎn)程控制單元，融合華為云計(jì)算處理能力，真正實(shí)現(xiàn)低延時(shí)遠(yuǎn)程控制技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)在手機(jī)端、電腦端的多向控制采集顯示等功能，真正實(shí)現(xiàn)信息化條件下的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，形成一套完整的選井、洗井、溫控技術(shù)。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 洗井藥劑的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)

2.1.1 防蠟機(jī)理 水性清防蠟劑主要由高分散性的表面活性劑、互溶劑、水等組成。通過表面活性劑以及助溶劑將原油形成水包油狀，與此同時(shí)，通過互溶劑進(jìn)一步將蠟油溶解排出。同時(shí)，藥劑的親水基會(huì)吸附在管壁上，由于蠟與水是異性的，藥劑的親水基會(huì)使蠟脫落，從而會(huì)達(dá)到清防蠟的效果。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)方法步驟 本實(shí)驗(yàn)防蠟率的測(cè)定通過《倒扣瓶防蠟測(cè)定法》（測(cè)定方法參考SY/T 6300-2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》附錄A），對(duì)產(chǎn)品1、產(chǎn)品2、產(chǎn)品3 進(jìn)行不同溫度下防蠟率的測(cè)定，即50 ℃、45 ℃、40 ℃、35 ℃、30 ℃下防蠟率的測(cè)定。首先，將已經(jīng)稱量標(biāo)記好的量筒中加入一定量的含水原油、藥劑，放在溫度高于原油凝固點(diǎn)以上的水浴鍋恒溫30 min，隨后取出將具塞量筒上下晃動(dòng)，直至均勻，然后倒扣在容器中，并且放入到相應(yīng)溫度下的烘箱中恒溫30 min 左右，直到具塞量筒里不流出蠟油為止，最后放在干燥器里降溫稱量。

采用倒扣法室內(nèi)進(jìn)行空白和加樣的實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)比加入藥劑前后管壁上蠟油情況來分析藥劑的清防蠟效果?？梢院苊黠@的觀察到空白實(shí)驗(yàn)管壁上有一層薄薄的蠟油，而加樣的管壁上只有零星點(diǎn)蠟油。所以說，通過倒扣法可以很容易評(píng)價(jià)出藥劑的效果。

式中：X-防蠟率，%；m0-空白實(shí)驗(yàn)蠟沉積量，g；m1-加樣實(shí)驗(yàn)蠟沉積量，g。

2.1.3 沙20-82 井和沙20-77 井防蠟率的測(cè)定

（1）選取沙20-82 的油井樣，含水率54%左右。評(píng)價(jià)產(chǎn)品1、產(chǎn)品2、產(chǎn)品3 在50 ℃、45 ℃、40 ℃、35 ℃、30 ℃溫度下的防蠟效果，對(duì)于此井加藥量為0.5%（見表1，圖1）。

表1 沙20-82 井50 ℃下防蠟率的測(cè)定

圖1 50 ℃下加入不同藥劑前后原油掛壁情況

（2）選取沙20-77 的油井樣，含水率60%左右。評(píng)價(jià)產(chǎn)品1、產(chǎn)品3 在50 ℃、45 ℃、40 ℃、35 ℃、30 ℃溫度下的防蠟效果，對(duì)于此井加藥量為0.3%（見表2，圖2）。

表2 沙20-77 井50 ℃下防蠟率的測(cè)定

圖2 50 ℃下加入不同藥劑前后原油掛壁情況

對(duì)比兩組實(shí)驗(yàn)，初步得出以下結(jié)論：

（1）產(chǎn)品3 對(duì)沙埝油田的沙20-82、沙20-77 清防蠟效果最好，加藥量分別是0.5%，0.3%。

（2）50 ℃條件下防蠟率最高，溫度對(duì)防蠟率起重要作用。

適用性評(píng)價(jià)：通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和篩選結(jié)果得出，產(chǎn)品3 更能滿足沙埝油井現(xiàn)有的清防蠟需求，自循環(huán)洗井也采用產(chǎn)品3 投加提高洗井效率的方案。

2.1.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 沙埝油田各區(qū)塊均屬于中低或低滲油藏，經(jīng)歷了二十多年的注水開發(fā)生產(chǎn)，目前單井平均日產(chǎn)液水平在10.2 t，平均動(dòng)液面在1 000 m 以下，多數(shù)井滿足自循環(huán)洗井的條件。2021 年3 月開始在側(cè)沙7-10 井進(jìn)行自循環(huán)洗井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)油井的產(chǎn)液量、動(dòng)液面、泵掛深度及結(jié)蠟井段等數(shù)據(jù)確定了該井最佳自循環(huán)洗井的循環(huán)進(jìn)出口溫度和自循環(huán)洗井熔蠟時(shí)間，洗井后該井最大載荷從65 kN 降到58 kN，最小載荷從35 kN 上升至39 kN，載荷收窄明顯，且清蠟有效期明顯延長(zhǎng)（見表3）。

表3 沙埝部分油井自循環(huán)洗井前后載荷對(duì)比表

從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的情況來看，結(jié)合示功圖載荷曲線對(duì)比，自循環(huán)洗井工藝載荷有效期基本在1 個(gè)月左右，含水影響約1.2 d，基本不影響產(chǎn)量，而常規(guī)、蒸汽等方式含水影響3～5 d，產(chǎn)量影響約8.5 t。

2.2 遠(yuǎn)程控制技術(shù)

采用PLC（Programmable Logic Controller）控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、記錄、調(diào)整，并依托華為云的大數(shù)據(jù)功能，自行編輯相應(yīng)的用戶程序滿足自循環(huán)洗井的自動(dòng)化要求。可在現(xiàn)場(chǎng)、手機(jī)端和電腦端實(shí)現(xiàn)同步操作，延時(shí)率低。

從現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐來看，調(diào)整參數(shù)更加快速、便捷，各界面功能完善，數(shù)據(jù)曲線更直觀反映歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。此外，還充分利用井場(chǎng)監(jiān)控、示功圖載荷曲線分析實(shí)現(xiàn)洗井過程的全方位監(jiān)督，保證了洗井過程的順利、安全、高效。

3 推廣應(yīng)用情況

自循環(huán)洗井工藝的選井及工藝要求：液量要求一般在5～15 t，且產(chǎn)液平穩(wěn)，低液量油井可適當(dāng)摻水，熱媒參數(shù)設(shè)置在150～190 ℃，溫差小于20 ℃，出口溫度控制在60～80 ℃，經(jīng)過多井次的摸索和實(shí)踐，均取得了較好的效果。

自循環(huán)洗井工藝的研究與改進(jìn)，大大減少了常規(guī)、蒸汽洗井的工作量，2021 年減少常規(guī)洗井50 多井次，降低洗井費(fèi)用20 多萬元。2021 年，該技術(shù)的應(yīng)用使載荷有效期延長(zhǎng)至50 d 以上，含水恢復(fù)周期基本在后期油量的增加后得以彌補(bǔ)，全年減少產(chǎn)量800 t 左右，并杜絕了常規(guī)洗井液對(duì)地層的污染問題。通過本研究成果在其他廠站的應(yīng)用，降低了勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度，減少了車輛運(yùn)輸費(fèi)用等。累計(jì)節(jié)省各項(xiàng)費(fèi)用360 多萬元，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油井的清防蠟工作面臨諸多挑戰(zhàn)，只有打破常規(guī)、不斷創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，才能解決各種不同類型油井的清防蠟難題。

沙埝油田自循環(huán)洗井工藝技術(shù)的發(fā)展是基于生產(chǎn)過程中難點(diǎn)的治理，而生產(chǎn)管理的提升則是由信息化、智能化、數(shù)字化的普及和發(fā)展而來。只有以大膽的科技創(chuàng)新為手段、依托強(qiáng)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，才能最大限度地治理好油井，防止各類蠟卡井的發(fā)生。