超臨界二氧化碳驅油井結蠟機理及清防蠟對策研究

許萬豐

摘 要：隨著超臨界二氧化碳驅油井的開發，二氧化碳與原油伴生氣會一同被舉升到井口。在油井生產過程中，一同采出的二氧化碳是油井結蠟的重要影響因素，增加了油井的清防蠟工作難度。因此，在二氧化碳驅油井結蠟機理及清防蠟對策研究中，既要考慮常規水驅油井的結蠟因素，又要分析二氧化碳采出對油井結蠟的影響以及二氧化碳驅油井結蠟各因素間的相互影響和相互作用。

關鍵詞：超臨界二氧化碳；結蠟機理；清防蠟；對策研究

1 超臨界二氧化碳驅油井結蠟機理

二氧化碳的臨界溫度約31℃，臨界壓力7.3MPa，當溫度和壓力均超過臨界值時的壓縮氣體為超臨界二氧化碳，特點是稠密，密度大且隨著壓力的增大而增大，具有液體的溶解能力及氣體的擴散性，具有低黏度、低表面張力的特性。根據超臨界二氧化碳驅油井作業現場桿管結蠟的實際情況，大致認為是井底溫度較高，基本上不存在結蠟現象，隨著油流的舉升，溫度、壓力發生變化，油流中蠟與膠質、瀝青質、機械雜質等混合析出，黏附在油桿、配件和油管內壁，狀態呈固態和半流動狀，井口300-500米井段結蠟最為嚴重，蠟與膠質、瀝青質等重組分析出，油流的成分繼而也發生了變化，井口至井深300米井段結蠟輕微。油井結蠟歸根結底是由于壓力、溫度、油流成分等的變化造成油流對蠟的溶解力的下降造成的。下面就井筒壓力、溶解氣，油流溫度、油流流速、含水，油流膠質、瀝青質、機械雜質含量，油流組分，管桿表面粗糙程度、管桿表面親水性，伴生氣成分，采出二氧化碳含量等因素進行簡要分析。

1.1 井筒壓力、溶解氣

在油田開發初期，如果地層能量得不到較好的補充，原始地層壓力衰減非常快，地層壓力與溶解氣飽和壓力的差就會越來越小，機采抽油過程中，油流被舉升，井筒液流壓力逐步下降，當井筒壓力低于溶解氣的飽和壓力時，溶解氣析出，液流溫度下降，蠟容易析出。

1.2 油流溫度、流速、含水

高產井井底地層能量足，產出液溫度高，蠟不析出；當機采抽油井筒油流流速較快，熱量損失較少，油流溫度下降較慢，油流中蠟析出較少，即使有少量的蠟析出，較快的流速容易將析出的蠟帶走，因此管壁及抽油桿結蠟輕微；油井開采初期，產出液含水較低，桿管容易結蠟。當水驅見效后，產出液含水上升到一定數值時，由于水的熱容值較大，液流溫度下降較慢，桿管結蠟程度減輕。又由于水的潤濕性較好，油流中的蠟結晶體不易黏附在桿管表面上，析出的蠟較容易被油流帶走，桿管結蠟輕微。

1.3 油流膠質、瀝青質、機械雜質含量

膠質、瀝青質都可以阻止油流中蠟的析出，膠質、瀝青質從某種角度上說起到了防蠟的作用，但膠質、瀝青質與原油中的機械雜質混合后黏附在桿管上就不容易被油流沖走，因此產出液中含有泥沙等機械雜質較多時，油流中膠質、瀝青質與機械雜質容易和析出的蠟混合，而且較難清除掉；當產出液含泥沙等機械雜質較少時，油流中膠質、瀝青質對防止油井結蠟能起到一定的阻止作用。

1.4 油流組分

我國的油田大多原油含蠟量都較高，原油中蠟含量較高，容易結蠟；反之，原油中蠟含量較低，不容易結蠟。

1.5 管桿表面粗糙程度、管桿表面親水性

抽油井桿管表面粗糙，容易結蠟；桿管表面親水性較好，不容易結蠟。

1.6 伴生氣成分

地層中原油通過抽油泵的舉升進入井筒，原油中伴生氣逐漸析出，輕質溶解氣組分先析出，重質溶解氣組分后析出。重質組分對蠟的溶解能力較強，當重質組分析出時，液流中的蠟伴隨著析出，黏附在油桿、配件和油管內壁。

1.7 采出二氧化碳含量

二氧化碳驅油井驅油效果較好，注入井注入量較大往往突進較快，采出的二氧化碳逐漸增多。因此，要控制好二氧化碳注入量。當采出液二氧化碳含量較高，二氧化碳析出吸收大量的熱，油流溫度下降較快，原油中的蠟容易大量析出。因此二氧化碳的采出對油井結蠟影響較大。相比傳統水驅油井來說，結蠟剖面也發生一些變化。另外，二氧化碳與原油中的水反應形成碳酸，碳酸與原油中的鹽類反生反應，容易形成沉淀物。這些沉淀物與機械雜質、蠟形成的混合物較難清理，增加了清蠟的難度。因此，二氧化碳對油井結蠟的影響還是較新的課題，也較復雜，需要在生產實踐中摸索規律，加以總結，以便于更好地指導生產。

2 超臨界二氧化碳驅油井清防蠟對策

只有對油井結蠟規律摸索清楚，清防蠟工作才具有針對性及有效性。早期的機械清蠟法在油井正常生產中已較少見；泵車水洗、熱油鍋爐蒸汽洗井等主要是在油井環套空間注入熱水及蒸汽，通過泵車和抽油泵返排液，把融化的蠟返排到井口進入摻輸流程；電加熱空心抽油桿清蠟則主要是采取加熱抽油桿上粘附的蠟結晶體，以達到融解蠟的目的；強磁防蠟、超聲波防蠟等防蠟技術，主要是阻止蠟結晶體形成和聚集，從而達到防止油井結蠟的目的。以上都稱之為物理法清蠟。另一種方法是化學法清蠟，它主要是使用清防蠟劑等化學藥劑進行清蠟。

根據二氧化碳驅油井結蠟機理，深入分析二氧化碳驅油井結蠟原因，采取針對性較強的清防蠟技術。二氧化碳驅油井結蠟的主要因素是井筒壓力，膠質、瀝青質含量以及采出二氧化碳含量等。

2.1 井筒壓力

油井超臨界二氧化碳驅見效后，環套空間壓力上升，這樣對伴生氣及二氧化碳溶解氣的析出起到一定的抑制作用，但正常生產中不能保持超臨界壓力，液流溫度也達不到超臨界溫度，二氧化碳部分發生相的變化，井筒液流溫度下降，對蠟的析出起到促進作用。油井的結蠟剖面較水驅油井發生較大變化。因此在著重摸索二氧化碳驅油井結蠟的特點，制定好洗井周期，洗井方式盡可能采取熱油泵車蒸汽洗井。

2.2 膠質、瀝青質含量

超臨界二氧化碳有較好的溶解能力，對膠質及瀝青質有較好的適應能力。在滿足超臨界條件時，二氧化碳與地層中的原油有較好的配伍性，滲流到井底時溫度能滿足超臨界要求，生產時要盡可能滿足超臨界壓力的要求，避免泵下防砂網及泵凡兒、凡爾罩等部位結蠟。建議在安全的前提下控制好環套空間壓力，保證二氧化碳超臨界壓力的要求。防蠟盡可能采取清防蠟劑等藥劑清防蠟。

2.3 采出二氧化碳的含量

超臨界二氧化碳具有液體的溶解能力及氣體的擴散性，具有低黏度、低表面張力的特性，驅油的效果較好，又解決了石油開采過程中溫室氣體排放的環保問題。隨著二氧化碳的注入，油井產出原油的同時，也采出二氧化碳。而且二氧化碳采出后續處理也較復雜，投入也比較大因此，氣井配注時要綜合考慮配注量及油層砂巖的厚度、裂縫發育等。套壓升高要控套生產，保證生產安全。

以上僅僅是影響二氧化碳驅油井結蠟的幾個主要因素，其他方面的因素也不能忽視。總體而言，二氧化碳驅油井結蠟既有水驅油井的結蠟特點，又有二氧化碳驅油井結蠟的特殊性。