一種磁流子防蠟裝置在油田的應用

王清平（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

清、防蠟是油井管理的重要措施，油井結蠟時，抽油機載荷增大，抽油機的配套變壓器會加大功率，使耗電量增加，增加運行成本[1-3]；同時，頻繁洗井會導致洗井液污染地層，影響產量，嚴重時會持續影響油井產能，損害開發效益。因此，應用了一種磁流子防蠟裝置，延長洗井周期，使抽油機低載運行、降低耗電量、降低成本，提高經濟效益。

1 磁流子防蠟裝置

1.1 作用原理

磁流子防蠟裝置將交流電變換為可控直流電，變換后的直流電通過電磁變換將電能變換為不斷變化的磁場，磁場沿油管管壁方向作用于采出液。采出液經電磁場磁化，在磁感應力的作用下，石蠟分子重新排列，產生渦流電場，克服和削弱分子相互聚集的凝聚力、結晶時的分子間力和表面張力，失去脫離溶液附著到油管內壁上的能力，使雜亂的分子團在油管長度方向上形成穩定分子鏈，從而使石蠟分子懸浮在采出液中，抑制了蠟晶的聚結，減少管壁上結晶的機會。水中的帶電粒子由于受到洛倫磁力的作用，促使鐵和鐵的氧化物轉化成Fe3O4，并緊密地覆蓋在鐵的表面，形成阻隔層，對管道形成陰極性保護，防止管道銹蝕，降低阻力，改善采出液流動性，延長洗井周期，達到防蠟的目的。

1.2 采出液中蠟晶結構變化試驗

為了驗證含蠟原油在磁流子作用下蠟晶結構變化情況，取采出液樣品進行觀測。試驗中，用磁流子防蠟裝置對樣品處理，通過使用GALEN-III型顯微鏡對試驗前后采出液樣品進行觀測，如圖1。可以看出，未經磁流子裝置處理的采出液樣品中蠟晶粗大緊密，經過磁流子裝置處理后的采出液樣品中蠟晶結構細小分散，說明磁流子防蠟裝置的磁場作用起到了很好的抑制蠟晶聚結的效果。

圖1 顯微鏡下采出液樣品通過磁流子裝置前后蠟晶圖

1.3 技術特點

磁流子防蠟器由電源部分和電磁變換部分組成，電源部分主要將交流電變換為可控的直流電，經變換后的直流電供給電磁變換部分，電磁變換部分將電能變換為不斷變化的磁場，磁場沿管壁方向作用于原油，使上游油管和下游油管的含蠟油流都受到磁處理，達到油管和管線的防蠟目的，特點如下：

1）磁流子防蠟器通過法蘭連接在井口出油管線上，電磁能量極化前后碳鋼管線，結構簡單，安裝方便。

2）全自動控制，無須監控保養，自動進入工作狀態，無污染。

3）不受雨雪天氣、道路的影響，能夠持續發揮防蠟效果，有效地降低了工人勞動強度，能夠取得顯著的經濟效益和社會效益。

4）投資回收期短，顯著延長油井熱洗周期3～10倍。

5）使用于所有類型原油和各類油井降黏、防蠟。

6）適應野外工作，使用溫度范圍-50～＋65℃。

2 現場試驗

2.1 現場情況

選井原則：一是含水低（小于90%）、產液高（大于2 t/d）的井；二是功圖反映蠟影響嚴重井，熱洗周期短、雨季進不去高壓熱洗車的油井；三是站間溫度很難達到常規熱洗要求、熱洗效果不好的油井；四是集輸半徑及集油半徑均較長，且結蠟速度快的油井；五是熱洗返回溫度低，有過卡泵歷史、常規熱洗無法達到清蠟效果的油井[3-4]。

為驗證磁流子防蠟裝置的防蠟效果，選擇滿足以上選井原則的10口產液為20～30 t/d、含水為70%～80%、熱洗周期30天、熱洗溫度難達標的環狀流程環尾井、低洼井且單井年蠟卡泵1次以上的試驗井進行現場試驗。

為確保磁流子防蠟裝置的使用效果，所選井在安裝前進行徹底洗井處理。記錄和對比10口井安裝前后的載荷、電流變化情況，監測至載荷增加到與免洗30天（原熱洗周期）的載荷相近時，即熱洗。

對比10口試驗井安裝前免洗期為30天時與安裝后免洗期150天時的平均產量、電流、載荷，安裝前平均產液26.4 t/d，安裝后平均單井產液25.6 t/d；安裝前平均上下電流35.3 A/31.5 A，安裝后平均電流35.8 A/31.7 A；安裝前平均最大載荷44.81 kN，安裝后平均最大載荷44.76 kN；安裝前平均最小載荷16.21 kN，安裝后平均最小載荷16.10 kN，數據變化均不大，說明在安裝該裝置150天時油井結蠟量與安裝裝置前生產30天時的結蠟量基本相同（表1）。

表1 磁流子防蠟器安裝前后平均單井數據對比

從數據、曲線上可以看出（表2、圖2、圖3），安裝前載荷較高，存在蠟影響，安裝前用高壓熱洗車進行洗井處理，洗后上載荷下降、下載荷上升，電流恢復到正常水平。洗井后安裝磁流子防蠟器，隨著時間延長最大載荷、最小載荷差逐漸加大，說明油井逐漸結蠟。在安裝磁流子防蠟裝置后的第5個月，表2中載荷、電流與免洗30天（原熱洗周期）的載荷、電流相近，根據載荷變化情況進行熱洗。安裝后的5個月中載荷電流上升緩慢，可以看出結蠟速度得到了有效地控制，從上下載荷變化、上下電流變化可以看出磁流子防蠟器起到明顯的防蠟作用。

圖2 載荷變化趨勢

圖3 電流變化趨勢

表2 裝置安裝前后載荷、電流變化情況

2.2 經濟效益評價

對10口試驗井熱洗投資情況進行統計，熱洗費用主要由設備折舊、人工費、燃油費、燃氣費、水費和影響油量費等費用組成，10口試驗井單井單次平均熱洗成本為3 855.7元/井次。

由于洗井周期的延長，單井平均年少熱洗9.8次，按照試驗井單次熱洗費用1 082.1元計算，單井年可節約熱洗費用1.06萬元。磁流子裝置單套投資5萬元，有效期按8年計算，單井有效期內經濟效益8.48萬元，投入產出比1∶1.697，經濟效益明顯。

3 結論

1）用磁流子防蠟裝置對油井采出液樣品處理，通過使用GALEN-III型顯微鏡對試驗前后采出液樣品進行觀測結果顯示：未經磁流子裝置處理的采出液樣品中蠟晶粗大緊密，經過磁流子裝置處理后的采出液樣品中蠟晶結構細小分散，說明磁流子防蠟裝置的磁場作用能夠起到抑制蠟晶聚結的效果。

2）現場試驗中，磁流子防蠟器起到明顯的防蠟作用，安裝前熱洗周期是30天，安裝后熱洗周期達到150天。

3）由于洗井周期的延長，單井平均年少熱洗9.8次，按照試驗井單次熱洗費用1 082.1元計算，單井年可節約熱洗費用1.06萬元。磁流子裝置單套投資5萬元，有效期按8年計算，單井有效期內經濟效益8.48萬元，投入產出比1∶1.697，經濟效益明顯。

[1]何繼峰.抽油機井高能耗原因及降耗措施應用[J].石油石化節能，2013（6）：39-40.

[2]單彥魁，何玉茍，王俊威.BX油田油井熱洗效果分析與實踐探索[J].中國石油和化工標準與質量，2012（1）：86-87.

[3]李露，李藝明，林森.原油生產中的石蠟沉積及其控制[J].油氣田地面工程，2001，20（3）：82-83.

[4]張惠文.抽油機井熱洗清蠟效果分析與研究[J].化學工程與裝備，2011（2）：80-82.