渤海J油田蠟堵分析及治理研究

＊王曼依

（中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300452）

1.J油田堵塞原因分析

(1)產(chǎn)出現(xiàn)狀分析

渤海J油田2D井區(qū)油井在生產(chǎn)過程中均反復(fù)出現(xiàn)井筒堵塞的問題，治理措施多基于“井筒結(jié)蠟”的認(rèn)識基礎(chǔ)上制定[1]，常規(guī)的機(jī)械清蠟作業(yè)、熱洗、熱洗+鋼絲作業(yè)、隔熱油管、井筒電加熱等防蠟措施[2-4]初期效果較好，但有效期短。

現(xiàn)場所取稠油有機(jī)垢垢樣，用苯、氯仿、石油醚、酸、堿、鹽、生物酶、十二烷基磺酸鈉等任何藥劑均無法溶解，見圖1。

圖1 普通稠油有機(jī)垢分散劑溶解蠟垢樣品照片

結(jié)合渤海海域典型稠油油藏，依據(jù)SRAR法和稠油中芳烴含量（稠油芳烴含量＜40%，且CI＞0.9）可判定為易發(fā)生瀝青類重質(zhì)垢沉淀的稠油油田[5]，見表1、表2。

表1 渤海海域典型稠油油藏稠油中芳烴含量統(tǒng)計表

表2 J油田蠟/膠質(zhì)/瀝青質(zhì)含蠟統(tǒng)計表

措施有效期短主要是對油品本身形成堵塞物的認(rèn)識不清，所使用化學(xué)藥劑解堵或類似解堵措施未能從堵塞物組分的化學(xué)成分入手有針對性的解堵，導(dǎo)致本區(qū)塊油田堵塞物難以解除或解除不完全，導(dǎo)致措施有效期短[6-7]。

(2)堵塞原因分析

堵塞物樣品中瀝青質(zhì)含量遠(yuǎn)高于原油，堵塞物中的瀝青質(zhì)組分和甲苯不溶物是堵塞物的主要成分。堵塞物樣品中的Fe、Na、K的含量遠(yuǎn)高于原油，見表3、表4所示。

表3 J油田油泥組成分析表

表4 J油田原油族組分分析表

其中瀝青質(zhì)含量達(dá)42.23%。全烴分析表明蠟堵的碳數(shù)在C30～C60，為微晶蠟，見圖2。

圖2 J油田全烴分析圖

元素分析和高分辨質(zhì)譜分析結(jié)果表明，堵塞物中雜原子化合物和金屬元素有顯著的富集作用，見表5、表6及圖3所示。

表5 J油田元素組成分析成果表（1）

表6 J油田元素組成分析成果表（2）

圖3 J油田高分辨質(zhì)譜分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①堵塞物樣品中的Fe、Na、K的含量遠(yuǎn)高于原油；②堵塞物樣品中瀝青質(zhì)含量遠(yuǎn)高于原油，堵塞物中的瀝青質(zhì)組分和甲苯不溶物是堵塞物的主要成分，堵塞物中雜原子化合物和金屬元素有顯著的富集作用；③堵塞抽余物的主要組成元素仍為C、H、O、N、S，堵塞抽余物雜原子含量和類型較原油更高，更復(fù)雜。

結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析J油田蠟堵原因?yàn)椋涸蛞唬ü鸽y解除的主要原因）：由于原油瀝青質(zhì)沉淀導(dǎo)致；特別是因?yàn)镃、H、O、N、S以及Fe、Na、K等元素進(jìn)入有機(jī)堵塞物結(jié)構(gòu)中，使得分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，極性增強(qiáng)，特別是金屬元素起到明顯富集作用，使得膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、油蠟網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步得到強(qiáng)化，聚結(jié)成團(tuán)；原因二（垢易形成的主要原因）：為瀝青、質(zhì)膠質(zhì)和微晶蠟復(fù)合堵塞，特別是此處的蠟堵是微晶蠟蠟堵，清防蠟比較困難。

2.新型稠油有機(jī)清蠟垢藥劑

(1)藥劑原理

極性的頭部基團(tuán)可以與瀝青質(zhì)產(chǎn)生相互作用，進(jìn)而吸附在瀝青質(zhì)表面。非極性的尾部基團(tuán)形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)層，阻礙瀝青質(zhì)聚集沉積并增加分散劑在油中的溶解度。

主要作用原理為：

具有蠟溶解作用。對稠油重質(zhì)組分蠟進(jìn)行溶解，利用相似相溶原理，促進(jìn)飽和烷烴的溶解（特別是C17～C35范圍）和高級烷烴溶解。

具有膠質(zhì)分散、瀝青質(zhì)剝離作用。其分子中含有可形成氫鍵的羥基、羧基或胺基。瀝青質(zhì)分子、膠質(zhì)分子間由其分子中含有的芳香稠環(huán)平面相互重疊堆砌成P-P堆積，加上雜環(huán)元素和金屬等元素進(jìn)入堵塞物結(jié)構(gòu)中，使得分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，極性增強(qiáng)，聚結(jié)成團(tuán)形成高黏度高強(qiáng)度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。利用溶劑及多種表活劑協(xié)同作用，主動進(jìn)攻瀝青質(zhì)分子平面堆砌，破壞膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分子的高粘網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使稠油重質(zhì)組分變松散，進(jìn)一步分散膠質(zhì)，剝離瀝青質(zhì)。

具有特表潤濕反轉(zhuǎn)作用。多種特殊表活劑例如典型雙子表面活性劑具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，由中間連接基通過化學(xué)鍵將兩個或兩個以上的兩親基團(tuán)連接一起而構(gòu)成，在結(jié)構(gòu)上同時擁有多個親油基和親水基，可使親油基覆蓋原來的親水表面達(dá)到潤濕性的改變；而在親油表面通過親油基吸附，使親水基向外覆蓋原表面使之潤濕反轉(zhuǎn)。

(2)藥劑體系

①配方及藥劑體系特點(diǎn)

配方：25%脂類溶蠟劑ZF+20%瀝青質(zhì)剝離劑CF+30%膠質(zhì)分散劑JF+10%快速滲透劑KT+5%非離子增溶劑FR+5%雙子超強(qiáng)潤濕分散劑SF+5%離子型轉(zhuǎn)換劑。

藥劑體系特點(diǎn)：可與柴油、原油任意比例互溶；可與水（包括海水）以任意比例分散，但水溶液中一般以微乳液形式存在；對膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟有極強(qiáng)分散溶解性能；對原油有一定的降粘作用。

②表面張力

稠油有機(jī)垢分散體系具有顯著降低油水界面張力的能力，稠油有機(jī)清蠟垢藥劑體系界面張力范圍在0.12～1.15mN/m之間，并且稀釋6倍左右不影響界面張力降低效果。這和分散體系本身組分中具有多種起到自清潔作用的特種表活劑有關(guān)，這些表面活性劑的協(xié)同作用，使得體系返排性良好，見表7。

表7 新型稠油有機(jī)清蠟垢藥劑表面張力測定實(shí)驗(yàn)表

③蠟垢溶解實(shí)驗(yàn)

以J油田B1井現(xiàn)場作業(yè)時取到的蠟垢樣品作為實(shí)驗(yàn)溶解對象，稱重1.05g，在45℃完全溶解時間為3245s（54.01min），平均溶解速率為0.019g/min，見表8。

表8 J油田B1井蠟垢溶解實(shí)驗(yàn)測試表

小結(jié)：首次將微晶蠟的溶解、瀝青質(zhì)的剝離、膠質(zhì)的分散協(xié)同作用形成一套全新藥劑體系。

3.新型稠油有機(jī)清蠟垢藥劑應(yīng)用

根據(jù)新型稠油有機(jī)清蠟垢藥劑評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選濃度為30%的藥劑體系。根據(jù)B01井井身結(jié)構(gòu)，取射開段處理半徑為0.5m，計算藥劑用量見表9所示。

新型稠油有機(jī)清蠟垢藥劑現(xiàn)場應(yīng)用后平均清蠟周期由60天延長至330天，效果明顯。

4.結(jié)論

經(jīng)分析J油田蠟堵成分主要是瀝青、質(zhì)膠質(zhì)和微晶蠟復(fù)合堵塞，微晶蠟使常規(guī)清蠟效果變差，且金屬元素的存在使得膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、油蠟網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步得到強(qiáng)化，聚結(jié)成團(tuán)。

新型稠油有機(jī)清蠟垢藥劑可以將對微晶蠟的溶解、瀝青質(zhì)的剝離、膠質(zhì)的分散協(xié)同作用首次形成一套全新藥劑體系，適用于J油田的結(jié)蠟井的清蠟、解堵。