低能量高含蠟油井熱洗清蠟配套措施探究

時剛　楊彬　孫榮　蘭華政　王洪衛

摘 要：在原油生產的過程中，油井結蠟是影響油井高產穩產的突出問題之一。防蠟和清蠟工作是油井現場管理日常工作的重要內容之一。本文從油藏類型的出發，對不同物性的原油清防蠟狀況進行分析，結合結蠟狀況和現場清蠟工作的實際情況，特別是對高含蠟、低能量油井的清蠟情況的探索跟蹤，形成了適合低能量油井清蠟的新技術并推廣應用。

關鍵詞：高含蠟；低能量油井；空心桿洗井；加熱爐洗井；推廣應用

本文從油藏類型的出發，對不同物性的原油清防蠟狀況進行分析，結合結蠟狀況和現場清蠟工作的實際情況，特別是對高含蠟、低能量油井的清蠟情況的探索跟蹤，形成了新式加熱爐洗井、空心桿洗井、熱油洗井等油井清蠟新技術。這些新技術避免了常規水泥車熱水洗井造成的油層污染、排液期長、不返液、熱洗質量不高等問題，效果顯著。通過改進工藝，加大推廣力度，高含蠟低能量油井的清防蠟新技術必將在生產中發揮更加積極增產增效作用。

1.油井的結蠟機理

在原油開采過程中，隨著溫度的降低和氣體的析出，石蠟便以晶體析出、長大、聚集并沉積在管壁上，即出現結蠟現象。 油田開發后期，由于采油地質，工藝條件的變化，導致油井的結蠟機理發生變化，結蠟范圍擴大，溶于原油中的可形成固相晶格的石蠟分子，是造成油井結蠟的惟一根源。蠟形成時，原油攜蠟機理為薄膜吸附和液滴吸附。

薄膜吸附 ：當油水乳化液與油管和設備表面接觸時，通常形成兩種定向層，即憎水定向層和親水定向層。一方面，烴類中的油溶表面活性劑被油管或設備表面吸附，形成具有憎水傾向的定向層和一層原油薄膜；另一方面，該原油薄膜與不含表面活性劑的水接觸時破裂，在其表面上形成親水定向層。此時，烴類中大量未被金屬表面吸附的表面活性劑，開始以親水基吸水，憎水基吸油的方式吸附在這一新的油水界面上，從而在金屬表面形成由雙層表面活性劑分子組成的憎水層，油膜薄層則浸潤油管和設備表面并向周圍延伸，當溫度降至低于石蠟結晶溫度時，在油膜上形成蠟晶格網絡，并不斷長大，形成沉積水。這一過程的循環往復可使結蠟層不斷增厚。

液滴吸附 ：在紊流攪動下，油水乳化液沿油管向上運動時的能量足以使孤立液滴徑向運動并與油管壁相撞。計算表明，在距泵入口20m的范圍內液流中的每一油滴與油管壁的接觸多于100次，這時含有瀝青、膠質和石蠟的油滴被金屬表面的油膜吸附，其中具有足夠動能的油滴進入油膜，石蠟則在油管壁上沉積。

2 油井結蠟的危害及影響因素

油田開發過程中的油井結蠟，嚴重影響了油井的正常生產，油井由于結蠟造成的危害程度按從輕到重的情況可分三個階段：1）當油井管壁結蠟逐漸增多時，會造成油流通道減小，井口回壓上升，降低油井產量，自噴井甚至會停噴；地層射孔炮眼和泵入口處結蠟，會增大油流阻力降低泵效；地層內部結蠟會大幅度降低其油相滲透率，使油井大幅度減產或停產等。2）隨著蠟量增多，大量蠟附著在油管內壁和抽油桿上，會導致管柱載荷出現明顯的變化，電流上升，影響桿、管使用壽命，縮短油井免修期。 3）一旦結蠟嚴重，則會導致抽油泵工作失靈，嚴重影響抽油效率，甚至將深井泵卡死，損壞設備，出現蠟卡躺井，而且洗井解卡的壓力上升，洗井液進入地層，造成油層傷害，這一點在低滲透油田表現得尤為明顯，也是結蠟對油井造成最為嚴重的后果。

2.2 油井結蠟的影響因素

2.2.1 原油溫度對結蠟的影響

一般來說，當溫度保持在析蠟溫度以上時，蠟不會析出，就不會結蠟，而當溫度降到析蠟溫度以下時，開始析出石蠟，溫度越低，析出的石蠟越多（但是，析蠟溫度隨著開采過程中原油組分變化而變化）。當壓力降到泡點以下時，天然氣開始分離出來，由于天然氣的氣化過程和壓力降低、天然氣膨脹都要吸熱，使溫度下降，更促進結蠟。

2.2.2 原油成分對結蠟的影響

原油中石蠟和膠質含量高，管道石蠟沉積強度就大，這是因為在其它條件相近的情況下，原油含蠟量高，其石蠟的析出量也多；而膠質的增加，將使蠟膠分子團表面發生吸附，蠟晶表面很多地方被膠質的極性部分所占據，再吸附的膠質其非極性部分必然向外，這將有利于蠟分子的集結，從而增加結蠟，這樣的蠟晶中分子排列不可能非常規則，必然是較為松散的，混亂的，含油較多的。這表現為膠質濃度增加至一定程度后，結蠟量上升。

2.2.3 原油含水率對結蠟的影響

一般來說，當原油含水率增高時，水容易在管壁處形成水膜，削弱了石蠟直接在管壁上析出結晶的親合力，減少了石蠟與管壁直接接觸的機會；特別是當原油含水率超過了轉相點后，原油乳狀液從油包水型轉變為水包油型，作為分散相的水成為連續相，從而導致石蠟沉積強度大幅度下降。

2.2.4 管壁溫差對結蠟的影響

原油管道石蠟沉積強度隨管壁內外溫差的增加而增大，因為當壁溫低于石蠟的初始結晶溫度時，壁溫與中心油流的溫差愈大，石蠟分子的濃度梯度愈大，分子擴散作用愈強；當中心油溫一定時，壁溫愈低，管壁附近的蠟晶濃度愈大，剪切彌散作用增強，布朗運動引起的蠟晶間的相互碰撞也加強，這一系列因素都會使管壁的結蠟量隨管壁溫差的增大而增大。當壁溫高于油溫時，盡管油溫是在結蠟高峰區內，管內壁也不會或很少結蠟。

3 熱洗清蠟新方法

3.1 新式加熱爐洗井

油井均為摻水伴輸，摻水水源有一定的壓力、溫度，所以產生新式加熱爐洗井方法。這種方法正是利用摻水系統的壓力，通過高效熱傳導爐把摻水加熱到80度以上，再進入套管進行洗井。控制好溫度和壓力就可以完成邊加熱邊洗井。這一新式洗井方法改變了以往水泥車洗井的老模式。在摻水管線上栽1寸閘門并與加熱爐進口相連，爐子出口與套管連接，實際操作過程中我們通過控制1寸閘門來控制水量，控制干氣來調節爐火，使摻水通過爐子出口時溫度應大于80度小于90度，再進入套管，達到洗井的目的。

3.2 空心桿洗井

油井多是稠油開采，粘度大，所以多使用空心桿降粘技術開采。在此基礎上，產生了用空心桿洗井防蠟降粘，節約人力，經濟又不傷害油層。（1）存在問題： 1、產出液油氣比在200m3/ T以上的油井由于氣體壓力恢復過快，不適用該清蠟工藝。2、產液量低于5m3/d或高于20m3/d的油井，由于液量太低或太高在短時間內不能實現循環傳熱，不適用該工藝。3、不適用于稠油、高凝油井。4、液面太淺（低于700米）的油井由于自產液無法形成循環導致壓力上升，不適用于該工藝。（2）下步建議：1、可以選擇液量在5-20 m3/d之間的油井、地層能量低、常規洗井易倒灌地層的油井及水敏嚴重的油井，推廣使用HYCD防污染洗井清蠟工藝。2、在施工前對井況進行充分了解，并對現場設施仔細檢查，及時排除隱患，確保施工安全順利進行。3、做好洗井前后電流、載荷、液量的監測工作，及時分析清蠟效果。

4 結束語

在原油生產的過程中，防蠟和清蠟工作是油井現場管理日常工作的重要內容之一。探索高含蠟、低能量油井的清防蠟新技術，形成了新式加熱爐洗井、空心桿洗井、熱油洗井等油井清蠟新技術。這些新技術避免了常規水泥車熱水洗井造成的油層污染、排液期長、不返液、熱洗質量不高等問題，效果顯著。通過改進工藝方法，加大推廣力度，高含蠟低能量油井的清防蠟新技術必將在生產中發揮更加積極的增產增效作用。

參考文獻：

[1] 張新強，李繼原，王惠英，張軍，楊智，等.GKA超導自動熱洗清蠟裝置適應性研究.