高凝油熱化學解堵技術試驗研究

范煒

摘 要：該項目針對沈陽油田靜35塊油層地質的特點，結合國內外熱力解堵技術的發展現狀，通過室內試驗，篩選出了控制方便，反應效果好，經濟效益高的一種化學反應配方。先后在靜35-32-36、靜35-30-32、靜35-33-33等3口井進行現場試驗，試驗證明該熱化學解堵劑可以有效地解除地層因蠟質、膠質、瀝青質等有機物沉積造成的堵塞，為靜35塊的原油開發開辟了新的道路；而且該配方具有用量少、成本低、施工簡單安全的特點，具有較好的應用前景。

關鍵詞：高凝油 蠟堵 熱化學解堵

中圖分類號：TE358 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0157-02

1 前言

沈陽油田靜35塊油層埋藏深度較淺，西部平均埋深1500 m，地層溫度52 ℃，東部平均埋深1200 m，地層溫度43 ℃。由于地層溫度低，造成西部油井在生產過程中，井底附近有蠟的析出，表皮系數增大，油井產量快速遞減。東部原油黏度大且凝固點較高，造成原油流速低。另外，東部43度的低溫只比析蠟溫度高1 ℃。因此，油藏在未動用前原油中就有蠟的析出，即原油在油藏中呈凝固或半凝固狀態，因而在開采過程中易產生油層堵塞等問題。

自1995年開發以來，該塊部分油井的開采已經陸續采取了以下一些措施：油井蒸汽吞吐、有機溶劑解堵、微生物吞吐和微生物段塞驅、常規油井解堵技術、井下電磁加熱法。但整體上效果不太理想。這類措施的主要缺點是不能同時對產生堵塞的固體微粒進行解堵和增大油井地層的壓力；或者效果雖然比較好，但是投入太大。

調查發現化學方法可以較好地解決這些問題。根據化學反應的特點，可以利用一些特定的化學反應，同時來提高油井地層的溫度和增大油井地層的壓力。

化學生熱體系是利用一種或兩種水溶性藥劑反應生成的化學熱來加熱近井地帶或流體，從而達到解堵清蠟的目的。目前常用的三種化學生熱體系為：（1）亞硝酸鹽與氯化銨生熱體系，（2）過氧化氫生熱體系，和（3）鉻酐-多羥基醛氧化生熱體系。這三種化學生熱體系中，亞硝酸鈉和氯化銨生熱體系最高，過氧化氫生熱體系次之，葡萄糖與三氧化鉻生熱體系最低。過氧化氫的分解產物是水和氧氣，烴類和其它燃料可被氧氣氧化，反應后產生的熱量使水完全汽化，反應最終的產物是過熱蒸汽和二氧化碳，可用來進行超熱蒸汽鉆井。但操作不慎，也可能引起爆炸式反應。

1.1 適用于油井生產的化學生熱體系的基本要求和技術難題

根據實際要求，適用于上述目的的化學反應體系應該滿足下述要求：

（1）在灌注過程中，不能在油管內發生反應，以免發生事故。

（2）能產生大量的熱量。

（3）能產生大量的惰性氣體。

目前使用的化學生熱體系一般都采用催化劑，特別是亞硝酸鈉與氯化銨體系，催化劑的用量對生熱速度影響很大。目前使用的催化劑主要為酸，如鹽酸和草酸。這些催化劑按一定重量比與反應體系混合后，一般很快引起反應。減少催化劑用量，雖然可以將反應延緩，但產熱效果明顯降低。因此，如何找到既可以安全施工，又不影響產熱效果的生熱體系，是擺在我們面前的主要技術難題。

1.2 該項目的主要研究重點

（1）尋找生熱高的化學反應體系；

（2）反應體系混合后成均一相的單一體系；

（3）在30 ℃或者30 ℃以下的反應體系中攪拌90 min內不發生反應，當溫度到40 ℃，90 min后發生劇烈反應；

（4）開放體系中反應的溫度峰值在100 ℃以上；

（5）反應產物無毒無害，反應可控制。

2 室內實驗

從化學反應焓來看，亞硝酸鈉與氯化銨是最佳的反應，他具有成本低廉，生成物無污染，放熱量高，分子量低的特點，所以我們的主反應劑也選用這兩類藥劑。所以室內實驗主要為催化劑的篩選。

2.1 實驗原理

由于亞硝酸鈉和氯化銨溶解時會大量吸熱，如果用常溫（20 ℃）水溶解時，溶液溫度甚至會降低到零下，對地溫較低的高凝油，這是非常不利的，所以我們采用高溫熱水溶解藥劑。在實驗室中我們模擬現場施工條件，使用注水站70 ℃的熱水。溶解完后溶液溫度在20 ℃左右。

2.2 實驗過程

按照表1稱取藥品，按照1+4，←2，←3，配成溶液，再將56混合，加到上述溶液中。水浴加熱到30 ℃，攪拌90 min，取出40 mL溶液（編號：1號溶液），放入70 ℃水浴中，觀察反應；取出50 mL反應液靜止在室溫中（編號：2號溶液），觀察反應；原反應液（編號：3號溶液）靜止于45 ℃水浴中。觀察反應。

2.3 實驗現象

1號溶液在15 min后開始大量出現氣泡，反應迅速升溫到107 ℃；

3號溶液在70 min后開始有氣泡，溫度開始上升，75 min后反應劇烈，溫度迅速上升至105 ℃；

2號溶液24 h沒有發生明顯反應，后水浴加熱到45 ℃，60 min后，開始反應，溫度上升到55 ℃。65 min后反應劇烈，溫度達105 ℃。

3號溶液在溫度升高到55 ℃時，取出40 mL溶液，向其中添加催A，C，反應停止。

2.4 結果分析

可見，該配方在應用時可以有足夠的時間進行施工，如果無法及時灌入地層，對地面的液體也不會發生反應，已經灌注的，我們也可以添加催A、C，使反應終止。所以，該配方是絕對安全的，而且反應效果好，針對不同的井，可能施工條件不同，配液水質、地層溫度，不同，所以需要不同反應時間，為此，可以通過催A和催C的量來調節。

3 現場應用

通過室內試驗，我們可以把反應時間控制在30 min～6 h之間，pH值6～9之間，足可以滿足現在所知的所有井況。

3.1 選井原則

（1）由于地溫低，近井地帶油層存在嚴重蠟質及重油等有機物堵塞的油井。

（2）具備產能的低產液油井。

（3）含水小于50%的油井。

3.2 試驗結果

根據以上原則，選取了靜35-30-32等3口井進行試驗，試驗結果見表2。

4 結語

（1）通過熱化學解堵的實施，為靜35塊的油藏開發開采指明了新的發展思路。

（2）熱化學解堵技術施工方便、簡單，對不同井況的油井，只需取樣做一個小型實驗，改變其中一種藥劑的量，便能對該井進行精確施工。

（3）熱化學解堵技術施工安全，即時在開始反應后也能將其控制。而且反應物生成物都無毒無污染。

參考文獻

[1]蔣曉明.氣井熱化學解堵技術，斷塊油氣田[M].石油工業出版社，2004，11（2）：84-85.

[2]楊建華，高才松，徐少永，等.熱化學油層戒毒技術的研究與應用[J].新疆石油科技，2003（2）：22-24.