哈拉哈塘碳酸鹽巖油藏瀝青質(zhì)沉淀原因及防治方法

姜許健，昌倫杰，王光輝，陳 文，劉 勇，劉 敏，史自民，金子涵

（中國石油塔里木油田分公司開發(fā)事業(yè)部，新疆庫爾勒 841000）

哈拉哈塘碳酸鹽巖油藏瀝青質(zhì)沉淀原因及防治方法

姜許健，昌倫杰，王光輝，陳 文，劉 勇，劉 敏，史自民，金子涵

（中國石油塔里木油田分公司開發(fā)事業(yè)部，新疆庫爾勒 841000）

哈拉哈塘奧陶系油藏埋深6 000 m以下，油藏溫度150℃以上，自油田投入開發(fā)以來，部分油井頻繁發(fā)生井筒及地面管線堵塞事件，嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)。本文在實(shí)驗(yàn)以及調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，得出了堵塞物就是以有機(jī)質(zhì)為主要成分的瀝青質(zhì)的結(jié)論，并論述了瀝青質(zhì)沉淀的原因及防治對(duì)策，形成了機(jī)械清除法、正擠稀油以及瀝青分散劑等多種形式的防治措施，為油井的平穩(wěn)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，為后期的持續(xù)綜合治理提供了依據(jù)。

堵塞物；瀝青質(zhì)；沉淀

哈拉哈塘奧陶系油藏位于塔北隆起輪南低凸起西斜坡上，儲(chǔ)集類型以洞穴型和裂縫孔洞型為主，儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)，受多期巖溶作用、斷裂改造和多期成藏控制，形成了大量的小油藏，儲(chǔ)層內(nèi)部溶洞和裂縫連通關(guān)系十分復(fù)雜，平面上從北向南油品逐漸變輕，地面原油密度從0.96 g/cm3過渡到0.79 g/cm3左右。油田投入開發(fā)以來，不斷出現(xiàn)井筒及地面系統(tǒng)堵塞事件，從井口油嘴套內(nèi)取出的樣品來看，呈粉末狀、塊團(tuán)狀、煤渣狀等不同形態(tài)，質(zhì)地有松軟的也有堅(jiān)硬的（見圖1）。僅2016年就發(fā)生14井30井次堵塞事件，累計(jì)影響原油0.37萬噸，嚴(yán)重影響油井和地面系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文從堵塞物的成分、形成原因入手，提出了可操作性強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)防治措施，為后續(xù)的持續(xù)改進(jìn)提供了思路。

1 堵塞物成分分析

1.1 成分含量測(cè)定

選取了1口典型油井的堵塞物進(jìn)行成分分析，灼燒后測(cè)定有機(jī)物、無機(jī)物的含量，測(cè)試結(jié)果表明以有機(jī)物含量為主，含量達(dá)到99.64%（見表1）。

1.2 掃描電鏡及能譜分析

對(duì)堵塞物進(jìn)行能譜分析顯示C含量在83.6%（見表2），成分是以有機(jī)物為主體，其他成分如N、O、Na等元素含量較少，電鏡掃描結(jié)果（見圖2、圖3）。

1.3 族組分分析

堵塞物族組分顯示膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高達(dá)60.85%，與現(xiàn)場(chǎng)判斷為瀝青質(zhì)相一致（見表3）。

圖1 堵塞物各類形態(tài)

表1 堵塞物中有機(jī)物和無機(jī)物含量

表2 堵塞物能譜分析結(jié)果

表3 堵塞物族組分分析報(bào)告

圖2 能譜掃描區(qū)域圖

圖3 能譜元素分析圖

圖4 新墾A井堵塞物的DSC曲線

1.4 差示掃描量熱分析（DSC）

對(duì)樣品進(jìn)行差示掃描量熱分析，分析發(fā)現(xiàn)堵塞物在460℃才開始融化（見圖4），與瀝青質(zhì)的熔點(diǎn)基本一致，綜合判斷堵塞物為瀝青質(zhì)。

2 瀝青質(zhì)沉淀原因及形成位置討論

2.1 原油中瀝青質(zhì)含量高低對(duì)沉淀的影響及沉淀預(yù)警

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，躍滿區(qū)塊同一縫洞帶內(nèi)相鄰油井低含瀝青質(zhì)的躍滿X井較高含瀝青質(zhì)的躍滿Y井更易于發(fā)生瀝青上返（見表4），調(diào)研文獻(xiàn)也有類似記錄，國外阿爾及利亞Hassi Messaound油田的原油中瀝青質(zhì)含量只有0.062%，但在生產(chǎn)初期就有瀝青質(zhì)沉淀現(xiàn)象；而委內(nèi)瑞拉Mata-Acema和Boscan油田的原油中瀝青質(zhì)含量高達(dá)17.2%,卻沒有發(fā)生瀝青質(zhì)沉淀現(xiàn)象[1]，說明原油中瀝青質(zhì)含量的高低對(duì)瀝青沉淀影響不大。

針對(duì)本區(qū)塊低含瀝青質(zhì)原油更易于發(fā)生沉淀的現(xiàn)象進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，瀝青質(zhì)沉積現(xiàn)象不單純?nèi)Q于瀝青質(zhì)的含量，還與原油中其他組分的含量和溫度、壓力、氣油比等參數(shù)有關(guān)[2，3]。許多學(xué)者采取不同的方法來論證瀝青質(zhì)在原油中的穩(wěn)定性，對(duì)比哈拉哈塘油田實(shí)際情況，綜合分析發(fā)現(xiàn)SARA分析法可以對(duì)本區(qū)塊瀝青上返進(jìn)行一個(gè)提前預(yù)警。SARA分析是指分析原油中的飽和烴、芳香族、膠質(zhì)和瀝青四部分含量。膠體穩(wěn)定性指數(shù)（CII）可以通過SARA分析進(jìn)行計(jì)算，估算瀝青質(zhì)的穩(wěn)定性：即CII=（原油中的飽和烴+瀝青含量）/（芳香族+膠質(zhì)），在相同的溫度、壓力等其他條件下，當(dāng)CII小于0.7時(shí)，原油是穩(wěn)定的，大于0.9時(shí)整個(gè)平衡狀態(tài)非常的不穩(wěn)定。選取哈拉哈塘油田幾口典型瀝青質(zhì)上返油井原油四組分分析可知，這些瀝青上返的油井原油體系均不穩(wěn)定，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為高風(fēng)險(xiǎn)瀝青質(zhì)沉淀油井（見表 5）。

2.2 不同性質(zhì)的油品混合后，動(dòng)態(tài)平衡被打破產(chǎn)生聚集沉淀

哈拉哈塘與塔河油田屬于同一期成藏，有學(xué)者研究本區(qū)域?qū)儆诙嗥诔刹豙4]，同一縫洞體內(nèi)有不同品質(zhì)的原油，當(dāng)油氣開發(fā)過程中，隨著地層壓力的降低，多套儲(chǔ)集體或者同一縫洞內(nèi)不同深度的儲(chǔ)集體參與供液，不同品質(zhì)的油品混合在一起，原先原油體系動(dòng)態(tài)平衡被打破，瀝青質(zhì)開始析出。通過躍滿X井不同時(shí)間取樣原油密度變化（見圖5）可知，油品存在波動(dòng)，為一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。Sivaraman研究認(rèn)為，“當(dāng)輕烴組分增加時(shí)，吸附在瀝青質(zhì)表面的一部分膠質(zhì)分子會(huì)從瀝青質(zhì)表面脫離，溶解到輕烴組分中，瀝青質(zhì)膠束將聚集形成超膠束，隨著輕烴組分的不斷增加，將不斷形成簇狀物、絮狀物，并最終產(chǎn)生沉淀[5]。”由此可得出不同油品的混合，是造成動(dòng)態(tài)平衡被打破，瀝青質(zhì)沉淀的一個(gè)主要因素。

表4 躍滿X、Y井原油瀝青質(zhì)含量對(duì)比表

表5 典型瀝青上返油井原油四組分分析表

圖5 躍滿X井不同時(shí)間井口原油密度變化曲線

2.3 部分瀝青質(zhì)在井底沉淀后聚集上返

躍滿X井于2016年4月27日投產(chǎn)，生產(chǎn)46 d后含水突升，3 d后發(fā)生瀝青質(zhì)上返，井口返出大量塊狀瀝青質(zhì)，高含水關(guān)井壓錐后開井再次發(fā)生瀝青上返，調(diào)研文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，相鄰區(qū)塊塔河油田也有類似跡象油井[6]，本井在瀝青上返前一周安排有機(jī)械清蠟作業(yè)，62 mm刮蠟筒下至4 200 m未發(fā)生遇阻現(xiàn)象，綜合判定認(rèn)為，本井瀝青質(zhì)沉淀可能是下部強(qiáng)水體向上劇烈錐進(jìn)，造成不同油品混合后打破原先平衡體系，瀝青質(zhì)在地層中聚集后大量上返。田建鋒等[7]認(rèn)為當(dāng)石油體系被破壞后，瀝青質(zhì)顆粒就會(huì)析出，析出的顆粒會(huì)隨著石油一起運(yùn)移,當(dāng)運(yùn)移到與瀝青顆粒大小相匹配的孔喉處時(shí),就會(huì)沉淀下來，而哈拉哈塘油田儲(chǔ)集體大部分為洞穴型，這樣就加大了井底聚集的概率，這也是為什么瀝青質(zhì)上返后地層供液能力未明顯下降的原因。

2.4 部分瀝青質(zhì)在井筒中粘附聚集后發(fā)生上返

新墾A井2016年12月在檢抽作業(yè)時(shí)候發(fā)現(xiàn)沉砂管底部有瀝青質(zhì)沉淀，而上部的防砂管外壁卻十分干凈，未發(fā)生堵塞異常；新墾C井2017年1月在轉(zhuǎn)抽起管柱時(shí)候發(fā)現(xiàn)第523根油管尾部堆積瀝青顆粒約1 m，第524根油管上部被瀝青質(zhì)顆粒堵死約1.5 m。金躍A井2016年12月測(cè)流涕前通井至6 000 m發(fā)生遇阻，通井規(guī)內(nèi)筒帶出部分瀝青質(zhì)膠狀物。綜合分析判定油氣在井筒中由于壓力、溫度等狀態(tài)的變化也可以形成瀝青質(zhì)，這部分瀝青質(zhì)優(yōu)先粘附在油管內(nèi)壁，大量發(fā)生聚集后返出井口，造成地面堵塞。

3 瀝青沉積物的防治及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 機(jī)械清除法

目前哈拉哈塘油田普遍采取的防治方法就是采用刮蠟筒對(duì)粘附在井筒上的膠質(zhì)瀝青質(zhì)進(jìn)行機(jī)械清理，清理完后放大工作制度進(jìn)行井筒沖刷，從而達(dá)到防止其大量在井筒中聚集的目的。

3.2 正擠相同品質(zhì)稀油后大排量返吐

當(dāng)井口發(fā)生瀝青質(zhì)上返井，如果井筒未被堵死，優(yōu)先采取正擠同一區(qū)塊、相同品質(zhì)稀油進(jìn)行解堵，正擠后放大工作制度進(jìn)行返排，將瀝青質(zhì)排出解堵。

富源A井是富源區(qū)塊的一口評(píng)價(jià)井，本井2016年10月、12月均發(fā)生瀝青上返，井口油嘴套發(fā)現(xiàn)少量團(tuán)狀瀝青質(zhì)，采取泵車正注稀油30 m3后大排量返排解除堵塞，恢復(fù)了正常生產(chǎn)。

3.3 正擠瀝青分散劑解堵

對(duì)于返出物較多且顆粒較大或者成塊的油井，采取正擠瀝青分散劑方式進(jìn)行解堵。正擠完后一般需要悶井1 h～2 h，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果普遍比較理想。

新墾C井是新墾區(qū)塊的一口開發(fā)井，2016年10月發(fā)生瀝青質(zhì)上返，井口油嘴套全部被瀝青質(zhì)堵塞，采取正擠瀝青分散劑1 m3后解堵，恢復(fù)正常生產(chǎn)。

3.4 正擠稀油與瀝青分散劑交替使用

部分油井有過瀝青上返歷史，但在井口油壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)不能確定上返量的多少時(shí)，優(yōu)先采取正擠稀油后大排量返吐的方式處理；如果井口發(fā)生大量瀝青質(zhì)上返或者頻繁正擠稀油無法有效解除故障的井，必須采取正擠瀝青分散劑解堵。

金躍B井是金躍區(qū)塊的一口開發(fā)井，2016年4月8日發(fā)生瀝青質(zhì)上返，正擠稀油24.5 t后開井正常生產(chǎn)，6月17日再次發(fā)生瀝青上返，正注稀油26 t后開井正常生產(chǎn)，8月18日發(fā)生瀝青上返，正擠0.5 m3瀝青分散劑后注稀油26.5 t恢復(fù)正常生產(chǎn)，9月22日瀝青上返后正注稀油28 t后壓力落零，連續(xù)油管氣舉后恢復(fù)正常生產(chǎn)，11月10日再次發(fā)生瀝青上返，正擠0.8 m3瀝青分散劑后壓力落零，連續(xù)油管氣舉后恢復(fù)生產(chǎn)，生產(chǎn)曲線（見圖6）。

4 結(jié)論

（1）哈拉哈塘油田堵塞物為以有機(jī)質(zhì)含量為主的瀝青質(zhì)；

圖6 金躍B井瀝青上返處理歷程

（2）瀝青質(zhì)是否發(fā)生沉淀不單純與瀝青質(zhì)含量高低有關(guān)，而是一個(gè)系統(tǒng)的過程，可以通過膠體穩(wěn)定性指數(shù)來進(jìn)行初步評(píng)估；

（3）瀝青質(zhì)沉淀位置可以是地層、井底和井筒；

（4）現(xiàn)場(chǎng)防治可以通過機(jī)械清除法進(jìn)行預(yù)防井筒聚集，發(fā)生瀝青上返井可以通過正擠相同品質(zhì)稀油以及瀝青分散劑進(jìn)行解堵。

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The deposition reason and prevention methods of asphaltene in Halahatang carbonate reservoir

JIANG Xujian，CHANG Lunjie，WANG Guanghui，CHEN Wen，LIU Yong，LIU Min，SHI Zimin，JIN Zihan
（Tarim Oilfield Company Development Department of PetroChina，Korla Xinjiang 841000，China）

The depth of Halahatang carbonate reservoir up to six thousand,the temperature up to 150℃.Part of oilwell and pipeline bulkhead frequently since the oilfield development,this kind of event seriousiy affect normal production of the oilwell.Based on the experiment and research,forming a conclusion the main component of the bulkhead matter is organic asphalt，discussing the reason of asphalt deposition and prevention method.Formed the ways such as mechanical sweep,injection crude oil and asphalt dispersant to prevent asphalt bulkhead.This measures guaranteed the smooth production of oilwell and provided theoretical guide to comprehensive treatment in the future.

bulkhead；asphaltene；deposition

TE622.11

A

1673-5285（2017）07-0014-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.004

2017－06-29

中國石油塔里木油田分公司“哈拉哈塘油田揮發(fā)性油區(qū)高含蠟井防蠟研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)”部分內(nèi)容。

姜許健，男（1986-），大學(xué)本科，工程師，2009年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)在中石油塔里木油田開發(fā)事業(yè)部從事碳酸鹽巖油藏采油管理工作，郵箱：jiangxujian123@126.com。