閆金鵬，呂玉杰，朱江勇

(中國(guó)石油化工股份有限公司華北分公司，寧夏 鹽池 751500)

國(guó)內(nèi)地下儲(chǔ)藏的原油均含有石蠟組分，蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)10%的原油占全部原油的90%，而絕大部分原油蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%以上，個(gè)別油田蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)更是高達(dá)40% ～50%[1]。

石油主要是由各種組分的碳?xì)浠衔锝M成的混合物，各種組分的碳?xì)浠衔锏南鄳B(tài)隨開采條件(壓力和溫度)的變化而變化，可以是單相液態(tài)，氣、液兩相或氣、液、固三相共存，其中的固態(tài)物質(zhì)主要是含碳原子數(shù)為16至64的烷烴，這種物質(zhì)叫石蠟。

在地層中，石蠟通常以溶解狀態(tài)存在，在開采過(guò)程中，含蠟原油從油層向近井地帶沿著油管向上流動(dòng)，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶體析出、長(zhǎng)大聚集并沉積在管壁等固相表面上，即出現(xiàn)所謂的結(jié)蠟現(xiàn)象[2]。結(jié)蠟會(huì)堵塞產(chǎn)油層，降低油井產(chǎn)量，同時(shí)也會(huì)增大油井負(fù)荷，造成生產(chǎn)事故。

油井結(jié)蠟是影響油井高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要因素之一，油田開發(fā)過(guò)程中的油井結(jié)蠟，嚴(yán)重影響了油井的正常生產(chǎn)，給生產(chǎn)帶來(lái)許多困難。因此，油井的清蠟、防蠟是保證含蠟原油油井正常生產(chǎn)的一項(xiàng)十分重要的措施。

1 寧東油田結(jié)蠟井概況

寧東油田有生產(chǎn)史的油井共76口，主要生產(chǎn)層位為侏羅系延安組延5、延6、延8、延9、延10油層組;三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6、長(zhǎng)8、長(zhǎng)9油層組。結(jié)蠟井集中在延安組的生產(chǎn)井，有結(jié)蠟井史的井共51口，占生產(chǎn)史井的67%。通過(guò)分析寧東油田結(jié)蠟井統(tǒng)計(jì)資料，可以看出寧東油田油井的結(jié)蠟情況比較嚴(yán)重。

2009年寧東油田結(jié)蠟井井?dāng)?shù)最多，該年度新投產(chǎn)井?dāng)?shù)較多，是新井日產(chǎn)油最高的一年。寧東油田延安組初期生產(chǎn)呈現(xiàn)高液量、低含水的特征;寧東油田延安組原油性質(zhì)為中高含蠟量原油。這兩個(gè)因素是寧東油田原油結(jié)蠟原因中較為突出的因素，因此寧東油田投產(chǎn)新井越多，當(dāng)年的結(jié)蠟井也越多。寧東油田結(jié)蠟井統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 寧東油田歷年結(jié)蠟井統(tǒng)計(jì)Table1 Statistics results of paraffin removal in ND field over years

ND27－2井多根油管出現(xiàn)蠟卡堵死的情況，ND27－2井結(jié)蠟情況見(jiàn)圖1。從圖1可以明顯看到石蠟已經(jīng)將油管堵死，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

通過(guò)機(jī)械清蠟作業(yè)，從ND27－2井中清理出了不少石蠟。純石蠟為白色，略帶透明的結(jié)晶體，但生產(chǎn)過(guò)程中石蠟多是黑色、灰色的固體和半固體，這主要是石蠟、瀝青、膠質(zhì)和泥沙等混雜固結(jié)而成[3]，清理出來(lái)的石蠟實(shí)際上是多種物質(zhì)的混合物。ND27－2井油管中清理出來(lái)的石蠟見(jiàn)圖2。

圖1 ND27－2井油管蠟卡Fig.1 Tube adhered wax in well ND27－2

圖2 ND27－2井油管中的石蠟Fig.2 Wax removed from tube in well ND27－2

從圖2可以看出寧東油田油井結(jié)蠟情況較為嚴(yán)重，有的井甚至有七八十根油管蠟堵，這種情況嚴(yán)重影響了油田的正常生產(chǎn)。

2 寧東油田油井結(jié)蠟分析

由于原油蠟含量高，導(dǎo)致油層滲透率降低。油氣開采中，石蠟從油中分離淀析和石蠟沉積導(dǎo)致堵塞產(chǎn)油層、油井產(chǎn)量下降，甚至造成停產(chǎn)，給生產(chǎn)帶來(lái)麻煩[4]。寧東油田結(jié)蠟井簡(jiǎn)況見(jiàn)表2。

為了明確寧東油田油井結(jié)蠟的根本原因，將表2分為結(jié)蠟嚴(yán)重井和結(jié)蠟較輕或不結(jié)蠟的井進(jìn)行對(duì)比，綜合分析寧東油田油井結(jié)蠟原因。

表2 寧東油田結(jié)蠟油井簡(jiǎn)況Table2 Statistics of paraffin removal well in ND field

2.1 嚴(yán)重結(jié)蠟井對(duì)比分析

首先將 ND17井區(qū) ND17井、ND17－2井和ND17－3井三口結(jié)蠟嚴(yán)重井原油性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析。得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

(1)通過(guò)數(shù)據(jù)分析這三口井結(jié)蠟都比較嚴(yán)重，含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)在13% ～14%，屬于中高含蠟原油;

(2)初期生產(chǎn)過(guò)程中ND17井含水率72%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含水率較高，ND17－2 井含水率1.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含水較低，ND17－3 井含水率35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，屬于中低含水;

(3)這三口井原油含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于0.1%，屬于低硫原油;

(4)這三口井原油凝固點(diǎn)21～23℃，原油凝固點(diǎn)較高。

通過(guò)以上結(jié)論認(rèn)為ND17井區(qū)油井結(jié)蠟的原因有以下兩點(diǎn):①原油蠟含量高;②原油凝固點(diǎn)高。ND17井區(qū)原油分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 ND17井區(qū)原油分析Table3 Physical property of crude oil in block ND 17

2.2 輕度結(jié)蠟、不結(jié)蠟與嚴(yán)重結(jié)蠟井對(duì)比分析

分析了結(jié)蠟嚴(yán)重的三口井的結(jié)蠟原因之后，再對(duì)結(jié)蠟嚴(yán)重的井、輕度結(jié)蠟和不結(jié)蠟井進(jìn)行對(duì)比分析。特選擇了不結(jié)蠟的ND5－1井，輕微結(jié)蠟的ND5－9井，結(jié)蠟嚴(yán)重的ND27井。將三口井進(jìn)行對(duì)比分析后得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

(1)通過(guò)數(shù)據(jù)分析這三口井含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，無(wú)結(jié)蠟的ND5－1井含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.59%，屬于低含蠟原油，輕微結(jié)蠟的ND5－9井含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)13.6%，屬于中高含蠟原油，結(jié)蠟嚴(yán)重的ND27井含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)在14.3%，屬于中高含蠟原油;

(2)初期生產(chǎn)過(guò)程中ND5－1井含水率15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含水率較低，ND5－9井含水率10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含水率較低，ND27井含水率0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，為游離水。根據(jù)三口井含水率分析，這三口井中ND27井原油不含水，其余兩口井低含水;

(3)這三口井原油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于0.1%，屬于低硫原油;

(4)ND5－1 井原油凝固點(diǎn) 15℃，ND5－9 井原油凝固點(diǎn)24℃，ND27井原油凝固點(diǎn)18℃。

通過(guò)以上結(jié)論認(rèn)為ND5－9井和ND27井結(jié)蠟的原因有以下三點(diǎn):①原油含蠟量高;②原油凝固點(diǎn)高;③生產(chǎn)初期含水率低。ND5－1，ND5－9 和ND27原油分析見(jiàn)表4。

表4 ND5－1，ND5－9，ND27 井原油分析Table4 Physical property of crude oil from well ND 5－1，ND5－9，ND27

2.3 寧東油田油井結(jié)蠟原因

油井結(jié)蠟的過(guò)程:①當(dāng)溫度降至析蠟點(diǎn)以下時(shí)，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出;②當(dāng)溫度、壓力繼續(xù)降低時(shí)，氣體析出，結(jié)晶析出的蠟聚集長(zhǎng)大形成蠟晶體;③最終蠟晶體沉積于管道和設(shè)備等的表面上[6]。根據(jù)油井結(jié)蠟的過(guò)程，曾龍偉總結(jié)了油井結(jié)蠟一般規(guī)律[7]:

(1)原油中含蠟量愈高，油井結(jié)蠟越嚴(yán)重;

(2)油井開采初期較開采后期結(jié)蠟嚴(yán)重;

(3)高產(chǎn)井及井口出油溫度高的油井結(jié)蠟不嚴(yán)重或不結(jié)蠟，反之，結(jié)蠟嚴(yán)重;

(4)油井見(jiàn)水后，低含水階段結(jié)蠟嚴(yán)重，隨水含量升高到一定程度后結(jié)蠟減輕;

(5)內(nèi)表面粗糙的油管容易結(jié)蠟，油管清蠟不徹底的容易結(jié)蠟;

(6)出砂井容易結(jié)蠟;

(7)自噴井和機(jī)械抽油井結(jié)蠟位置有所不同。

通過(guò)對(duì)寧東油田原油性質(zhì)、開采時(shí)間、結(jié)蠟點(diǎn)和出砂情況等資料進(jìn)行收集整理分析，結(jié)合前人總結(jié)的油井結(jié)蠟規(guī)律，綜合分析后認(rèn)為寧東油田結(jié)蠟的主要原因有以下三點(diǎn):①原油蠟含量高;②原油凝固點(diǎn)高;③生產(chǎn)初期含水率低。

3 現(xiàn)有清蠟技術(shù)

寧東油田自2006年第一口井投產(chǎn)以來(lái)，僅有6 a多的時(shí)間，開發(fā)時(shí)間短，生產(chǎn)井?dāng)?shù)少，使得寧東油田許多工作都沒(méi)有系統(tǒng)性，其中就包括清蠟技術(shù)的分析研究工作，在此只能將寧東油田現(xiàn)有的資料進(jìn)行收集整理及總結(jié)，根據(jù)分析結(jié)果選擇現(xiàn)階段較為合適的清蠟方法。

現(xiàn)在寧東油田常用的清蠟方法有打環(huán)空和機(jī)械清蠟。打環(huán)空就是利用熱力學(xué)能提高液流和沉積表面的溫度，熔化沉積于井筒中的蠟，為熱流體循環(huán)清蠟方法[8]。

熱流體循環(huán)清蠟法的熱載體是在地面加熱后的流體物質(zhì)(如水或油等)，通過(guò)熱流體在井筒中的循環(huán)傳熱給井筒流體，提高井筒流體的溫度，使得蠟熔化后再溶于原油中，從而達(dá)到清蠟的目的[9]。寧東油田熱洗采取高溫清水閉式熱流體循環(huán)的方法。通過(guò)分析不同井的打環(huán)空周期，發(fā)現(xiàn)周期越短的井，結(jié)蠟越嚴(yán)重。寧東油田打環(huán)空周期情況見(jiàn)表5。

機(jī)械清蠟技術(shù)以機(jī)械削刮的方式清除油管和抽油機(jī)桿上沉積的蠟物質(zhì)技術(shù)[10]。寧東油田機(jī)械清蠟一般在檢泵或者修井作業(yè)時(shí)同時(shí)進(jìn)行機(jī)械清蠟，將提出的油管進(jìn)行機(jī)械清蠟作業(yè)。

表5 寧東油田打環(huán)空周期簡(jiǎn)況Table5 Statistics of annular washing in ND field

通過(guò)表5可以看出寧東油田的打環(huán)空周期平均31 d，每次打環(huán)空的成本為600 RMB￥，單井一年12次，合計(jì)7200 RMB￥。機(jī)械清蠟每次3500 RMB￥左右，機(jī)械清蠟一次可以保持7個(gè)月左右，折算下來(lái)一年5700 RMB￥左右。從數(shù)據(jù)上看機(jī)械清蠟?zāi)瓿杀韭缘陀跓嵯辞逑?，但熱洗清蠟耗時(shí)僅2 h左右，基本不耽誤生產(chǎn)，但機(jī)械清蠟耗時(shí)12～18 h，比打環(huán)空多耗時(shí)十幾個(gè)小時(shí)，這十幾個(gè)小時(shí)對(duì)于高產(chǎn)井的產(chǎn)量來(lái)說(shuō)足夠幾次機(jī)械清蠟的本錢了;另一方面，機(jī)械清蠟對(duì)油管的傷害是無(wú)法彌補(bǔ)的，但是熱洗清蠟對(duì)管桿的傷害微乎其微。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果打環(huán)空的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械清蠟。

4 現(xiàn)有防蠟技術(shù)

寧東油田自投入勘探開發(fā)以來(lái)，共投產(chǎn)井?dāng)?shù)76口，其中有一些井只是進(jìn)行了短期的生產(chǎn)作業(yè)。雖然寧東油田油井結(jié)蠟情況比較普遍，但是由于生產(chǎn)井少，產(chǎn)量遞減快，因此并沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的防蠟技術(shù)研究。通過(guò)對(duì)寧東油田清防蠟日常工作制度分析，寧東油田常用的手段只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的清蠟劑、活性劑和緩蝕阻垢劑添加工作，并沒(méi)有什么特別的防蠟技術(shù)。

添加藥劑防蠟具有價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)單和對(duì)原油適應(yīng)好的藥劑溶蠟速度快等優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)原油適應(yīng)性不好的清蠟劑而言，效果就不好，而且還可能造成清蠟劑附著于井壁，導(dǎo)致井壁結(jié)垢;另外有些清蠟劑燃點(diǎn)低，易著火，一般這類防蠟劑具有毒性，使用起來(lái)存在安全隱患而且危險(xiǎn)系數(shù)高[11];防蠟劑的添加需要操作人員定時(shí)定量的添加，這就要求現(xiàn)場(chǎng)工人具有良好的責(zé)任心。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)寧東油田進(jìn)行大量相關(guān)資料的收集整理及分析研究工作，得出以下結(jié)論:

(1)寧東油田生產(chǎn)史中有半數(shù)以上的井有結(jié)蠟情況，油井結(jié)蠟情況的嚴(yán)重程度有所不同;

(2)通過(guò)分析寧東油田原油性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)寧東油田原油蠟含量高，這也是寧東油田油井結(jié)蠟的根本原因;

(3)寧東油田原油凝固點(diǎn)高，原油的高凝固點(diǎn)使原油更易固結(jié)，會(huì)加劇油井結(jié)蠟的情況;

(4)寧東油田投產(chǎn)初期含水率較低，高液低含水的生產(chǎn)特征也可能會(huì)使油井結(jié)蠟;

(5)通過(guò)對(duì)寧東油田現(xiàn)有的清防蠟方法效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，熱洗清蠟和藥劑防蠟是寧東油田目前較為合適的清、防蠟方法。

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