磁防蠟技術在A油田的應用效果評價

苗苗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

磁防蠟技術在A油田的應用效果評價

苗苗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

近年來，A油田在產能新井上配套應用了電磁防蠟器。針對該技術采取理論分析與現場試驗相結合的方式對磁防蠟技術進行了深入剖析與效果評價，得出了磁防蠟技術的應用界限，功率為300 W的電磁防蠟器的有效場強作用范圍可適合A油田的油井，平均延長油井的清蠟周期可達到49.5%，為A油田合理利用磁防蠟技術提供了有力的技術支撐。

磁防蠟；原理；現場試驗；效果評價

近年來，A油田在產能新井上配套應用電磁防蠟器。磁防蠟是近年興起的一種新技術，其主要作用是利用磁場對蠟晶的抑制作用達到延長油井清蠟周期的目的。檢索國內外相關文章發現，多數文章只對磁防蠟機理進行了介紹，但沒有室內實驗分析證明磁對蠟晶產生作用的原因以及如何產生抑制作用。采油廠進行科研的條件有限，無法有效研究磁如何對蠟晶產生抑制作用，但可進行現場試驗，并從數據分析中得出磁對油井蠟晶的抑制效果。在A油田選取多個區塊進行現場試驗，定期跟蹤試驗數據，試驗結束后匯總、分析所有數據，得出試驗結論，為A油田各區塊合理利用電磁防蠟技術提供技術支撐。

1 磁防蠟機理

利用高性能電磁變化裝置建立一個強磁場，該磁場對原油中的石蠟分子產生強烈激勵作用，從而延長油井的清蠟周期。激勵作用主要表現在兩個方面。其一，碳氫化合物是高磁性物質，當有垂直于分子平面的外磁場時，原油井磁處理后，蠟晶分子及其團簇產生磁感應共振（包括C-H伸縮振動、彎曲振動以及C-C伸縮振動），分子內的共振和蠟晶的共振產生破壞彌散作用，同時還會使石蠟與膠質的相互作用增強，原油內部結晶中心大大增多，使石蠟分子在管壁上析出結晶的幾率減少，起到防蠟作用。其二，價電子像導體中的自由電子一樣做環流運動，即繞外磁場運動，這將導致分子趨于有序排列，從而改變蠟晶分子的流變性，抑制蠟晶聚積。使原來分子之間存在的結晶引力變成相互排斥的力，以單晶體游離態存在不會結晶，從而達到防蠟的目的。

2 現場試驗及效果評價

理論研究證明，磁場強度E對蠟晶的作用存在極限值，將其稱為有效磁場強度極值，用E′表示。當E≥E′時，磁場對蠟晶產生有效的抑制作用；當E＜E′時，磁場不足以使蠟晶發生變化，不會對蠟晶產生抑制作用。理論研究表明，E′的取值約在133～165 mT之間。為研究方便，取E′的中值149 mT。

將現場試驗分成兩個部分。第一部分是確定目前礦場在用的電磁防蠟器的磁場強度范圍，確定有效磁場強度是否能夠達到油井結蠟段的深度，確定有效作用距離，從而為礦場選井及試驗奠定基礎。第二部分是礦場試驗，在A油田的不同區塊選取典型井，按照方案設計進行數據跟蹤錄取（表1），結束后，對數據進行匯總分析，評價磁防蠟技術的應用效果。

2.1 有效作用距離的確定

在地面進行有限度的井下管柱模擬，并通過定點數據測量及曲線擬合的方法確定磁場強度隨距離的變化關系公式，再通過公式計算出有效作用距離。

實驗過程：在地面將10根Φ73 mm的油管依次連接，組成一根約96 m長的管柱。在整根管柱的頂部安裝四通，并在四通處安裝電磁防蠟器（礦場在用，功率約為300 W），將電磁防蠟器通電。電磁防蠟器產生的磁場會沿整根管柱進行傳播。利用高斯儀在整根管柱上每隔7m進行磁場強度測量，結果見圖1、圖2、圖3。

表1 磁場強度測量數據

圖1 管柱組合

圖2 電磁防蠟器安裝

圖3 高斯儀測量

以距離為橫坐標，磁場強度為縱坐標進行描點，再通過曲線擬合功能，得出近似的磁場強度隨距離的變化關系：

式中：E為磁場強度，mT；S為作用距離，m。

依據上述公式，取有效磁場強度極值E′= 149 mT，計算得出有效作用距離S=871 m。

2.2 礦場試驗

2.2.1 結蠟段確定

井筒采出液從井底向上流動的過程中，隨著溫度的降低，其性質會發生變化，當溫度達到析蠟點時，如采出液中含蠟，石蠟將從采出液中析出，并進一步長大、結晶。蠟晶附著在油管壁或抽油桿壁上，油井開始結蠟。析蠟溫度對應的深度即結蠟段的最深點。磁場強度的有效作用深度必須低于結蠟段的最深點，磁防蠟技術方可發揮作用。上述計算可知，磁場強度的有效作用距離為871 m。因此，油井的結蠟段最深點位置必須小于871 m，磁防蠟技術的評價才會得出更為可信的結論。

結蠟段最深點可依據下列公式進行計算：

式中：X——某一深度，m，

S0——油層中部深度，m，

T0——油層中部溫度，℃，

T——X深度下的溫度，℃，

a——地溫梯度，℃/100m。

A油田可分為a、b、c、d、e、f六個區塊，各區塊的油層中部深度、中部溫度、地溫梯度及析蠟溫度等基礎數據見表2。

表2 A油田不同區塊相關數據

以不同區塊的析蠟溫度為基準點，將基本數據代入上述公式中，確定不同區塊的結蠟段最深點（表3）。

表3 不同區塊結蠟段最深點計算結果

從計算結果可以看出，A油田結蠟段最深點位置為771.4 m，處于有效的磁場強度范圍內。因此，在A油田的任一區塊選井進行礦場試驗均可。

2.2.2 選井

為使試驗效果更具說服力，在A油田的各區塊分別選取20口、累計120口典型井進行對比試驗。試驗井的相關數據見表4。

2.2.3 試驗方案設計

將試驗井的電磁防蠟器斷電（不讓其工作），同時將試驗井徹底熱洗，使井筒清潔，從第三天開始每天跟蹤記錄電動機上電流的變化情況。直至單井達到清蠟周期即電動機上電流增長幅度達到20%[2]，停止跟蹤。將上電流數據進行整理。

表4 不同區塊基礎數據

之后，將上電流漲幅達到20%的井再次進行徹底熱洗，使井筒清潔，并將電磁防蠟器通電（使其進入工作狀態）。從第三天開始每天跟蹤記錄電動機上電流的變化情況。直至單井達到清蠟周期即電動機上電流增長幅度達到20%，停止跟蹤。將上電流數據進行整理。

在試驗過程中，不對試驗井采取任何措施，對于不得已進行措施的井其試驗數據不作為分析使用。

2.2.4 試驗井舉例

以1號井為例說明。該井于2013年4月10日安裝電磁防蠟器，功率為300 W。在電磁防蠟器斷電的情況下，4月12日對該井進行24 m3熱水徹底洗井，4月14日開始進行電流跟蹤測試。當電流達到初始電流的1.2倍時，停止跟蹤，將數據進行整理。

6月17日，對該井進行24 m3熱水洗井，之后將電磁防蠟器通電，使其進入工作狀態。6月19日開始進行電流跟蹤測試。當電流再次達到初始電流的1.2倍時，停止跟蹤，將數據進行整理（表5）。

分析電磁防蠟器不工作期間的試驗井的上電流數據：該井4月14日的初始上電流為36.1 A，6月16日，其上電流達到43.6 A時，其漲幅已達20.7%，達到清蠟周期，此時的生產天數為63 d。

分析電磁防蠟器工作期間的試驗井的上電流數據：該井6月19日的初始上電流為36.1 A，9月21日，其上電流達到43.4 A時，其漲幅已達20.2%，達到清蠟周期，此時的生產天數為95 d。

該試驗井的試驗數據表明，應用磁防蠟技術后，油井的清蠟周期延長。這表明，磁可以對石蠟分子產生激勵作用。但應用磁防蠟技術后，油井電流依然會上升，說明油井依然會結蠟，只是結蠟的速率減緩。

表51 號井電流數據跟蹤

2.2.5 不同區塊試驗數據結果統計

對不同區塊試驗期間的正常井數據進行統計，結果見表6。

分析試驗期間的正常井數據，應用磁防蠟技術后，油井的清蠟周期延長，平均延長幅度為49.5%。但不同含蠟區塊其效果不盡相同，含蠟量高的區塊其清蠟周期的延長幅度較含蠟量低的區塊要小。

表6 不同區塊試驗數據匯總

2.2.6 應用界限評價

電磁防蠟器應用后可延長油井清蠟周期約50%，如果考慮效益應用，電磁防蠟器對單井的清蠟周期有要求。油井清蠟周期可依據下列公式計算：

式中：T——單井的清蠟周期，d，

M——單井單次熱洗費用，萬元，a——電磁防蠟器的使用壽命，年，f——電磁防蠟器的單價，萬元。

在A油田，M的取值一般為0.3萬元，a的取值一般為4年，f的取值一般為3.15萬元。由此計算得出T≤46.3（約為46 d）。

因此，考慮經濟效益，當一口井的清蠟周期在46 d以下時，應用電磁防蠟器才是可行的。

3 結論

1）磁對蠟晶的形成會產生抑制作用，但具體的機理尚需進行有條件的室內實驗確定。

2）功率為300 W的電磁防蠟器的有效場強作用范圍可適合A油田的油井。如需增加作用范圍，可聯系定制功率更大的設備。

3）磁防蠟技術可延長油井的清蠟周期，平均延長幅度可達到49.5%。含蠟量較低井的延長效果較含蠟量高井的效果好。

4）應用電磁防蠟器后，熱洗產生的油料、熱水、車輛損耗及人員會大大減少。

5）磁防蠟技術不能徹底杜絕蠟晶形成，只能減緩結蠟速率。

6）考慮經濟效益，電磁防蠟器的應用對單井清蠟周期有要求，具體可由本文提供的公式進行計算。

[1]馬忠合.磁防蠟效果分析[J].內蒙古石油化工，2014（16）：71-72.

[2]李維佳，高艷寧.電磁防蠟器應用效果分析[J].中國石油和化工標準與質量，2013（22）：92-92.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.012

2016-11-21

（編輯 李珊梅）

苗苗，2006年畢業于大連大學（美術教育專業），從事注水管理工作，E-mail：lichangsheng@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區第七采油廠敖包塔作業區，163517。