博孜區塊高溫高壓凝析氣藏清防蠟劑研究與應用

柳燕麗

（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

0 引言

塔里木油田博孜區塊是庫車山前克拉蘇構造帶重點勘探開發區塊之一。該區塊為深層高壓高溫凝析氣藏，共有4 口井投入試采，其中有3 口井（博孜1、博孜101和博孜102井），在試采過程中因結蠟問題造成井筒和地面管線堵塞而被迫關井，嚴重制約了該凝析氣藏的正常開發［1］。目前，常用的清防蠟措施包括機械清蠟、化學清防蠟、熱洗清蠟、電加熱清防蠟、涂層油管防蠟、電磁防蠟等［2-5］。博孜區塊工況復雜，井深達6 800～7 100 m，地層壓力高達125.5 MPa，地層溫度高達126.2 ℃，CO2分壓在0.23～0.93 MPa范圍內，腐蝕嚴重，井內流體在高溫高壓下產生蠟堵、水合物堵及沙堵等多種復雜堵塞類型。針對該類氣藏，清防蠟措施難度大，目前國內外還沒有成熟有效的清防蠟措施。化學清防蠟是應用廣泛的一種清防蠟措施，具有清防蠟效果好、施工簡單、風險小、成本低等優點［6-8］，并且可同時解決井筒和地面管線結蠟問題［9］。通過分析博孜區塊凝析油特性和結蠟規律，并開展化學清防蠟劑實驗研究，優選出適合該區塊的化學清防蠟劑。

1 博孜區塊凝析油實驗分析

1.1 凝析油物性分析

取博孜1井和博孜102井凝析油油樣，按照相關實驗標準測試凝析油的物性。依據《SY／T 0537-2008 原油中蠟含量的測定》進行含蠟量測定。博孜區塊凝析油物性分析結果見表1。從實驗結果來看，該區塊含蠟量較高，達到7.93%～8.90%。由于實驗所用的凝析油油樣取自于地面井口，部分蠟樣已經在井筒中析出，據此推測凝析油中實際含蠟量應高于實驗測定值。

表1 博孜區塊凝析油物性實驗數據表

1.2 凝析油組分分析

采用島津G4 色譜儀對博孜102 井油樣進行色譜分析，測試結果見表2。博孜102 井油樣重質含量較高，C7+以上組分在85%以上。根據眾多文獻和研究報告［10-12］可知，單純蠟晶對原油黏度影響較小，但大量重質組分的存在會大大增加原油黏度，因為重質組分在溫度降低時易形成聚集態結構，在溫度降低到析蠟點時，蠟晶的析出進一步為重質組分提供“橋聯”，這種“橋聯”作用與析蠟作用相互促進，對原油流變性產生較大影響。

表2 博孜102井油樣色譜測試數據表

1.3 石蠟色譜分析

將油樣用正庚烷溶解，濾出不溶物，用正庚烷回流除去不溶物中夾雜的油蠟及膠質后，用甲苯回流溶解瀝青質，除去溶劑。經氧化鋁色譜柱分離出油蠟部分，再以甲苯-丙酮混合物為脫蠟溶劑，用冷凍結晶法提取蠟質。采用氣相色譜法測得提取石蠟的色譜圖（圖1和圖2）。在所選定的色譜條件下，正構和異構組分分離較清晰，可將石蠟正構烷烴按碳數分開。通過蠟晶碳數分布統計，博孜1井蠟樣正構烷烴占74.12%，博孜102 井蠟樣正構烷烴占85%，石蠟為粗晶蠟與微晶蠟混合型蠟質。兩種蠟樣中正構烷烴含量均高于異構烷烴含量。正構烷烴能夠形成大晶塊蠟，為針狀結構，是造成蠟沉積而導致油井堵塞的主要原因［13］。

圖1 博孜1井蠟樣色譜圖

圖2 博孜102井蠟樣色譜圖

2 化學清防蠟劑實驗研究

根據以上對博孜區塊凝析油物性、組分以及蠟樣碳鏈結構的分析，選取對含有該類碳鏈結構的物質具有良好溶解能力的溶劑進行復配，得到5種新型化學清蠟劑體系，同時室內合成出8種防蠟降凝劑配方。依據相關實驗標準，針對博孜1井和博孜102井的實際蠟樣進行溶蠟分析，篩選出合適的清蠟劑體系。針對博孜102井凝析油進行防蠟降粘實驗，篩選出合適的防蠟降凝劑。

2.1 化學清蠟劑篩選

1）實驗方法。首先對蠟樣進行稱量，精確到0.1 mg，將恒溫水浴溫度分別控制在20±1℃（室溫）、40±1℃（輕微加熱達到的溫度），將試樣瓶中加入15 mL 溶蠟劑，放入恒溫水浴中恒溫至所需溫度，將蠟樣放入試樣瓶中，觀察不同時間蠟樣的變化。分別在20 ℃下實驗12 h 和40 ℃下實驗2 h 后取出未溶解的蠟樣，自然晾干后稱重。按照下述公式計算溶蠟速率［14］：

2）溶蠟實驗結果。取博孜102 井和博孜1 井蠟樣，分別分成5份稱重后，放入5種溶劑中在40 ℃條件下進行溶蠟實驗。實驗結果見表3、表4。從實驗結果可見：1號和5號清蠟劑體系對蠟樣的溶解效果較好，在40 ℃條件下，2 h可以將蠟樣全部溶解，溶蠟速率分別達到0.031 g／min 和0.027 g／min，高于0.016 g／min的行業標準。

表3 博孜102井蠟樣40 ℃溶解情況表

表4 博孜1井蠟樣40℃溶解情況表

2.2 清蠟劑閃點及腐蝕性評價

1 號清蠟劑閃點為54 ℃，5 號清蠟劑閃點為25 ℃，滿足現場使用要求。兩種清蠟劑對碳鋼無明顯腐蝕。清蠟劑對O 形橡膠圈拉伸強度及硬度無影響，現場清蠟劑的使用不會影響膠筒的密封性。

2.3 防蠟降凝劑篩選

采用博孜102井凝析油分別評價8種不同的防蠟降凝劑，藥劑加量0.1%，通過降凝實驗進行篩選，實驗結果見表5，可以看出，6S號藥劑的降凝幅度較大，效果最佳。

表5 防蠟降凝劑篩選實驗表

2.4 防蠟降凝劑評價

1）原油凝點的測定。原油凝點的降低是檢驗清防蠟劑的一項重要指標參數，原油中蠟含量越高，原油的黏度和凝固點也越高，也越容易結蠟［15-16］。原油凝固點降低幅度越大說明該藥劑抑制蠟晶生長能力越強，防蠟效果越好。依據標準SY／T 0541-2009原油凝點測定法，檢測不同藥劑加量下原油凝點值，確定最佳加藥量，實驗數據見圖3。防蠟降凝劑在加量為0.10%時凝點值為-15.5 ℃，凝點降低幅度達22 ℃，說明在低溫度下即便有蠟晶析出，但是蠟晶在清防蠟劑的作用下也不會凝結，不會產生大的蠟塊影響生產。

圖3 不同加量下凝點降低幅度圖

2）黏溫曲線測試。利用布氏粘度計，在博孜102 井油樣中加入0.1%的防蠟降凝劑后，進行黏度測試，觀察粘溫關系的變化，實驗結果見圖4。加入防蠟降凝劑后凝析油樣的黏度明顯降低，新型清防蠟劑起到了很好的降粘作用。

圖4 加藥前后黏溫曲線對比圖

3）偏光顯微分析。將博孜102 井油樣做成薄片，在偏光顯微鏡下觀察其微觀結構（圖5）。圖中白色或灰白色色塊為蠟質，可以看出蠟晶為粗晶蠟和微晶蠟的混合物。粗晶蠟主要是指C13-C30的直鏈正構烷烴，微晶蠟主要是指C31-C60的多種飽和烴混合物，主要為支鏈在任意位置的長鏈異構烷烴，少量大分子正構烷烴和長側鏈環狀烷烴。微晶蠟在原油中析出的結晶主要為針形，蠟晶細小，結合力強，它與原油中的液態組分形成的凝膠比石蠟或粗晶蠟與原油中液態組分所形成的凝膠強度要大得多。

圖5 博孜102井含蠟油微觀照片圖

將博孜102井油樣加入防蠟劑后做成薄片，在偏光顯微鏡下觀察微觀結構（圖6），觀察加入防蠟降凝劑后凝析油中蠟晶的變化。通過對比圖5和圖6可以看到，加入新型清防蠟劑后，含蠟油中的石蠟晶體溶解在新型清防蠟劑中，白色石蠟晶體減少，說明新型清防蠟劑有很好的溶蠟效果，此外，從圖6中還可以看出大量的石蠟、膠質、瀝青質基團在加入新型清防蠟劑后被很好的瓦解并與蠟晶形成很好的共晶體，說明了新型防蠟降凝劑有抑制固相基團沉積的能力，能起到抑制蠟晶聚集的效果。

圖6 加劑后含蠟油微觀照片圖

4）屈服值及防蠟率測試。屈服值是測試原油開始產生流動所需達到與超過的臨界應力值。從表6中可見，加藥前后屈服值下降93%。因此，對于加入藥劑后的原油來說，即使溫度降低，原油仍能保持較好的流動。加藥前后，原油結蠟量降低了96.93%，即防蠟降凝劑的防蠟率達到96.93%。

表6 屈服值及防蠟率測試表

3 現場應用效果

博孜102井從2015年2月底開始，因井筒結蠟多次出現油壓快速大幅下降情況，油壓最低時降至2 MPa，生產至2015 年7 月23 日發現油、套壓竄壓，關井。自2016年11月19日恢復生產以來，由于結蠟問題嚴重，一直采用從環空注入80 ℃高溫原油的方式維持生產。2017 年1 月7 日，油管因結蠟被堵死，隨后從油管注入清蠟劑并關井溶蠟，待油壓上升后從環空注入濃度為2‰的清蠟劑，加藥后采用高溫原油循環的工藝。2017年1月22日，油壓從9 MPa上升為89 MPa，解堵成功。隨后，采用在熱洗原油中加入0.1%防蠟降凝劑的方式進行開采至2017 年3 月6日，生產期間油壓及產量正常。博孜102井清防蠟作業生產曲線見圖7。從現場應用效果來看，所研制的化學清蠟劑和防蠟降凝劑取得了良好應用效果。

圖7 博孜102井生產曲線圖

4 結論

1）博孜區塊凝析油含蠟量和重質組分含量高，含蠟量高達7.93%～8.90%，C7+以上組分在85%以上，容易析蠟、結蠟，蠟質成分為粗晶蠟和微晶蠟的混合物。

2）針對博孜102 井和博孜1 井的蠟樣特性，篩選出適用的化學清蠟劑，在40 ℃條件下，2 h可以完全溶解蠟樣，溶蠟速率達到0.031 g／min，并且具有閃點高、腐蝕性小的特點；針對博孜102 井原油特性，研制出防蠟降凝劑配方，防蠟劑合理加藥量為0.1%，降黏效果明顯，屈服值下降93%，防蠟率為96.93%。

3）化學清蠟劑和防蠟降凝劑在博孜102 井成功解除了井筒蠟堵，并且可以保持氣井的穩定生產，現場應用效果良好。