油井清防蠟工藝在渤海油田的應用

吳華曉，劉義剛，尚寶兵，方濤，馬駿，趙順超

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

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油井清防蠟工藝在渤海油田的應用

吳華曉，劉義剛，尚寶兵，方濤，馬駿，趙順超

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

渤海部分油田原油含蠟量高，井筒結蠟嚴重，影響了油井的正常生產。分析了影響油井結蠟的主要因素，總結了目前渤海油田應用的清防蠟工藝的作用原理、適用條件和應用效果。現場應用結果表明，目前渤海油田所采用的防蠟措施主要以化學防蠟工藝為主，所采用的清蠟措施中鋼絲清蠟工藝應用最為廣泛。較為單一的清防蠟工藝在一定程度上限制了渤海油田的清防蠟效果，因此需要進一步研究適合海上油田的新型清防蠟工藝措施。

高含蠟；清防蠟；化學藥劑；鋼絲作業；連續油管

渤海油田原油含蠟量和凝固點相對較高，對于統計的44個在生產油田，含蠟量超過10%的油田共有32個，占72.7%；這44個油田中有28個曾經測試過原油的析蠟點數據，其中析蠟點溫度超過30℃的共有18個，占64.3%。這些油田在生產過程中經常會出現油井井筒結蠟問題。井筒結蠟較為嚴重的井往往表現為油井產能低、采油速度低、采油管柱易堵塞等特點。由于結蠟后需要進行相應的清蠟作業，從而大大增加了油田的生產成本。因此對于該類油田，采取合理有效的清防蠟工藝，對于保障油田正常生產并提高開發經濟效益等具有重要意義[1～3]。

對渤海油田常用的清防蠟工藝等內容進行總結，并分析了各種工藝的應用效果，可以為其他油田以及該油田后期油井清防蠟工藝選擇提供一定的依據。

1　油井結蠟的主要影響因素

影響油井結蠟的因素可分為內因和外因，其中內因主要對原油的析蠟點產生影響，外因主要影響油井的結蠟程度。

1.1原油析蠟點影響因素

原油析蠟點影響因素主要包括原油的性質及含蠟量、膠質和瀝青質含量以及壓力和溶解氣量。其中，油井結蠟的根本原因是原油中溶解有石蠟，相同條件下，原油中含蠟量越高，油井就越易結蠟。原油中低分子量烴含量越多，其對蠟的溶解度越強，蠟的初始結晶溫度越低[4～5]。而膠質和瀝青質對結蠟的影響是矛盾的兩個方面，二者會使蠟結晶分散得均勻而致密，使其不易聚合、沉積，但同時又會使原油溶蠟能力變差，石蠟結晶易析出，在管壁上沉積的蠟的強度增加，不易被油流沖走。這2種因素哪種占主導作用，不同油品所表現的影響不同。低于飽和壓力時，壓力的降低導致溶解氣析出，使得原油對蠟的溶解能力降低，原油初始結晶溫度升高[6]。

1.2原油結蠟程度影響因素

影響原油結蠟程度的因素主要包括產液量、含水率、機械雜質和油管表面的粗糙度和潤濕性等。產液量增大，可以減少油流在井筒中舉升所需的時間，井筒原油熱損失減少，溫度升高，從而可有效降低原油結蠟程度。含水率增大，對原油的析蠟點基本沒有影響，但可以有效降低原油的結蠟程度。一方面由于水的比熱大于油的，從而可減少油流溫度的降低，不利于蠟晶形成；同時，含水增加后易在管壁上形成連續水膜，不利于蠟在管壁上的沉積，當含水增加到70%以上時，會產生水包油乳化物，蠟被水包住，阻止蠟晶聚積而減緩結蠟。原油中的機械雜質及細小砂粒可以作為石蠟析出的結晶核心，從而促使石蠟結晶的析出，并加劇結蠟過程。而油管管壁越光滑，則蠟越不容易沉積，且管壁表面的潤濕性對結蠟有明顯影響，表面親水性越強，越不易結蠟[7]。

2　渤海油田清防蠟工藝對比

目前，渤海油田采取以防蠟為主、清蠟為輔的措施來預防和清除油井結蠟。其中，防蠟工藝以化學防蠟方式為主；而清蠟工藝較為多樣，包括鋼絲清蠟、化學清蠟、熱洗清蠟和連續油管清蠟等方式。

2.1主要防蠟工藝措施

1)化學防蠟工藝化學防蠟工藝是使用化學方法抑制原油中的蠟晶析出、長大、聚集或在固體表面上沉積，從而達到防蠟的目的[8]。目前渤海油田使用化學藥劑防蠟的加藥方式主要為通過加藥管線(圖1)將化學藥劑從環空注入。

最初應用的加藥管線只是延伸到過電纜封隔器下部(圖1(a))，這種方式的優點是所需的加藥管線較短。但在應用過程中發現，該種加藥方式下的防蠟劑不能與入泵液直接接觸，防蠟劑見效慢。因此通過多口井的實踐，又提出了將加藥管線放置到泵吸入口處使化學藥劑通過電泵(圖1(b))，利用電泵將化學藥劑與地層產出液均勻混合，達到有效防蠟的目的。此后，研究人員又提出了復合鎧裝管線結構(圖1(c))，即將加藥管線與電潛泵電纜通過鋼帶等捆綁在一起下入井內(圖2)，既能高效集成多根液控管線和加藥管線，簡化井下管線和地面設備，又能有效保護管線的安全，目前該種工藝正在逐步推廣應用。

圖1　化學加藥管線示意圖

圖2　雙鎧裝復合電纜

化學藥劑防蠟是渤海油田應用最廣泛的一種防蠟工藝。其最大的優點是不需要停井且不影響油井正常生產，化學藥劑經過泵筒，對泵筒內有一定的清潔作用，且該種工藝不受井型和井況的影響。由于該種工藝加藥方式簡單，因此初期投入較低。但是該種防蠟工藝需要定時注入藥劑，操作費用較高，對于需要較長生產時段防蠟的油井，防蠟成本較高。此外，防蠟劑的使用效果具有一定的針對性，對于不同油田，需要對藥劑進行專門的篩選，藥劑對原油的適應性選擇會直接影響措施效果。

2)真空隔熱油管防蠟真空隔熱油管(圖3)是將雙層管之間加入了隔熱材料，并將環空抽真空后裝入吸氣劑維持真空狀態，阻止熱能以傳導、對流、輻射3種方式散失，從而提高管壁與油管內流體的溫度，使井筒原油無法達到其析蠟的熱力學條件，實現防蠟的目的[9]。常用隔熱油管鋼級有N80和P110兩種；隔熱等級有A、B、C、D、E共5級，A～E級視導熱系數逐漸降低(如表1所示)，保溫效果逐漸增強。目前常用的為E級隔熱油管。

圖3　真空隔熱油管結構

隔熱等級視導熱系數/(W·(m·℃)-1)A0.06～0.08B0.04～0.06C0.02～0.04D0.006～0.02E0.002～0.006

隔熱油管防蠟工藝在渤海油田已經應用多口井，其中在J油田的應用效果最為明顯(表2)。J油田的4口井在采用普通油管生產時，經常出現井筒蠟堵現象。經過論證后認為下入隔熱油管可有效緩解井筒蠟堵的問題，從而有效釋放油井產能。實際應用效果表明，下入隔熱油管后這4口井的產液量明顯升高，井口產液溫度提升，而且油井基本不再需要進行周期清蠟作業，防蠟效果明顯。

表2　渤海J油田隔熱油管應用效果統計

但是，隔熱油管防蠟效果受油井產液量、含水率、隔熱油管下深等因素的影響較大，階段性較強。因此，該種防蠟工藝適用于產液量、含水率較為明確，下入隔熱油管后預測的井口溫度高于析蠟點溫度的油井。此外，與普通油管相比，隔熱油管成本更高，因此采用隔熱油管防蠟的一次性投入較大。該種工藝對結蠟較為嚴重、需要長期防蠟井的應用效益要更明顯。

3)內襯油管防蠟內襯油管防蠟作用主要是創造不利于石蠟沉積的條件，如提高油管表面的光滑度，改善表面的潤濕性，使其親水憎油，使蠟不容易附著。渤海油田曾使用鈦納米防蠟油管進行防蠟應用試驗，但是由于鋼絲作業等會導致防蠟管涂層脫落，因此該種防蠟工藝在一定程度上限制了油井可進行的作業范圍。也正是由于這種原因，內襯油管防蠟工藝在渤海油田未得到大面積的推廣應用。

2.2主要清蠟工藝措施

1)化學清蠟措施化學清蠟工藝是利用化學方法將已沉積的蠟溶解或分散開，使其在油井原油中處于溶解或小顆粒懸浮狀態而隨液流流出油井或管道，具體作用機理根據不同的清蠟劑類型有所不同。使用化學藥劑清蠟，主要為配合熱洗清蠟方式，在進行熱洗的同時，加入清蠟劑，從而達到高效清蠟的目的。

2)鋼絲作業清蠟鋼絲作業清蠟工藝是采用物理的方法，用鋼絲攜帶通井規(圖4)下入井筒，依靠通井規的重力作用向下運動刮蠟，把附著于井筒中的蠟刮掉，是一種既簡單又直觀的清蠟方法。由于該種清蠟工藝的作業周期短、單次作業費用較低，因此目前在現場的應用較多。該種清蠟工藝主要適用于結蠟不嚴重、井斜較小的油井，對于結蠟嚴重的井應用效果并不理想。

圖4　鋼絲清蠟所用通井規

3)熱洗清蠟熱洗是利用熱流體循環來提高井筒內的溫度使之超過蠟的熔點，使凝結并黏附在油管內壁的蠟從井壁脫落甚至重新溶解到原油中，從而起到清蠟的作用[10～11]。目前渤海油田熱洗清蠟時一般采用熱油和熱水作為載熱介質，有的也采用加熱有機溶劑洗井清蠟。該種清蠟工藝一般用于結蠟較為嚴重、但井筒循環通道仍然暢通的油井中。

目前渤海油田使用的熱洗清蠟法主要是加熱車清蠟。多口井實踐證明，熱洗加鋼絲通井清蠟的方法效果要更好。

4)連續油管清蠟連續油管清蠟(圖5)，就是應用連續油管在生產管柱內建立液體循環通道，通過正循環將熱流體傳遞到生產管柱內，將凝固的堵塞物融化、溶解并隨熱流體循環返出至地面，最終解除堵塞[12]。該種清蠟工藝效果最為顯著，清蠟效果也最為徹底；但由于單次作業費用較高，一般只對井筒蠟堵死的井使用。

圖5　連續油管清蠟施工現場

3　結論

1)渤海油田采取以防蠟為主、清蠟為輔的措施來預防和清除油井結蠟，目前常用的防蠟工藝主要為化學藥劑防蠟、真空隔熱油管防蠟。清蠟工藝中鋼絲清蠟應用最多，熱洗清蠟次之。

2)由于受海上油田特點的局限，目前渤海油田使用的清防蠟工藝較為單一，在一定程度上限制了海上油田的清防蠟手段。因此，未來還需開展其他防蠟工藝的研究，如電磁防蠟、電加熱清防蠟、聲波防蠟等，探索更為長效且低成本的工藝技術，豐富海上油田清防蠟技術手段。

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[編輯]黃鸝

2016-03-23

吳華曉(1981-)，男，工程師，現主要從事海上油田采油工藝方案設計、配套管柱、工具研究等工作,wuhx@cnooc.com.cn。

TE358.2

A

1673-1409(2016)17-0067-04

[引著格式]吳華曉，劉義剛，尚寶兵，等.油井清防蠟工藝在渤海油田的應用[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(17):67～70.