中高含水期井筒舉升工藝適應(yīng)性分析應(yīng)用

孫海洋

摘 要：由于原油重?zé)N含量高，具有特殊的流變性，原油粘度對(duì)溫度相當(dāng)敏感。它的流動(dòng)性不如稀油，但溫度在析蠟點(diǎn)以上時(shí)，流動(dòng)性仍然較好，在地層條件下呈牛頓流體，溫度在析蠟點(diǎn)以下呈非牛頓流體，接近凝固點(diǎn)或在凝固點(diǎn)以下時(shí)出屈服值，成為假塑性流體，在溫度低于凝固點(diǎn)以下時(shí)，將有大量固體蠟晶析出，造成剪切應(yīng)力隨溫度降低而成直線急劇上升，造成井筒舉升十分困難，因此，開(kāi)采高凝油的技術(shù)關(guān)鍵是保證在它從井筒到地面至煉油廠全過(guò)程中溫度要高于凝固點(diǎn)，否則就會(huì)出現(xiàn)凝管問(wèn)題。隨著油井進(jìn)入中高含水期，油、水在井筒中處于分離狀態(tài)，低能耗采油工藝的研究進(jìn)入一個(gè)新的階段。

關(guān)鍵詞：采油工藝；技術(shù)關(guān)鍵；高凝油；凝固點(diǎn)；舉升工藝

1 井筒舉升工藝的發(fā)展過(guò)程

研究區(qū)油田按原油特性分高凝油和稀油，其中以高凝油為主，由于高凝油油品性質(zhì)的特殊性，如何將高凝油從井底舉升到地面是研究的重點(diǎn)。油田開(kāi)發(fā)初期，通過(guò)理論計(jì)算得出：不同含水狀態(tài)下的高凝油凝固點(diǎn)和62mm油管中應(yīng)保持的最低排量如表1。

通過(guò)表1計(jì)算結(jié)果的研究，必須有足夠的溫度和排量才能保持井筒內(nèi)原油的流動(dòng)性，是實(shí)現(xiàn)有效舉升的基礎(chǔ)，因而形成了研究區(qū)高凝油油田特殊的采油工藝。研究區(qū)油井井筒舉升工藝可分為三個(gè)階段。

第一階段：油田開(kāi)發(fā)初期和穩(wěn)定期，高凝油采油方式以“水力活塞泵采油和閉式熱

水循環(huán)采油工藝”為主體，完全依靠井筒伴熱進(jìn)行采油。隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，油井含水上升，制約油田發(fā)展的矛盾越來(lái)越突出，水力泵井主要矛盾是油井資料無(wú)法落實(shí)，動(dòng)力液高壓系統(tǒng)存在一定的安全隱患，同時(shí)能耗高，生產(chǎn)運(yùn)行成本居高不下。

第二階段：油田開(kāi)發(fā)穩(wěn)定期和遞減期，高凝油采油方式以“閉式熱水循環(huán)采油、空心桿熱線采油、潛油電泵采油、冷采加藥采油工藝”等四種采油工藝并存協(xié)調(diào)發(fā)展。

第三階段：高凝油油田進(jìn)入中高含水期后，采油工藝主要以“空心桿熱線采油、電熱油

管采油、潛油電泵采油、冷采加藥采油和冷采工藝”等五種采油工藝并存協(xié)調(diào)發(fā)展。伴隨著油田開(kāi)發(fā)的更進(jìn)一步深入，目前的空心桿熱線采油井將逐步轉(zhuǎn)向電熱油管采油，而電熱油管采油井將逐步轉(zhuǎn)向冷采加藥的低成本舉升工藝發(fā)展。

2 中高含水期采油工藝的研究與應(yīng)用

由于高凝油特殊的物性，開(kāi)采方式注定與“熱”分不開(kāi)，目前冷采井依然需要伴熱輸送。隨著注水開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)和油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的變化，特別是主力區(qū)塊綜合含水已達(dá)90%以上，原油物性已發(fā)生了很大的變化，原油在井筒中處于分離狀態(tài)。由于物性的變化，為低成本采油方式的應(yīng)用提供了條件。

2.1 中、高含水油井實(shí)現(xiàn)冷采

根據(jù)多年來(lái)在化學(xué)采油方面的實(shí)踐，開(kāi)發(fā)具有改變潤(rùn)濕性、分散蠟晶的冷采助劑，實(shí)現(xiàn)高含水油井冷采。

2.1.1冷采助劑的研制

冷采助劑（即化學(xué)防蠟劑）的主要成份有：乳化劑、分散劑、潤(rùn)濕劑、穩(wěn)定劑和其它助劑。研制方法主要采用部分主要成分的合成和正交試驗(yàn)法篩選復(fù)配等方法。

2.1.2冷采助劑的作用機(jī)理

冷采助劑的作用機(jī)理主要有兩個(gè)方面：

（1）潤(rùn)濕作用。含有活性劑成分的分子中的極性部分具有乳化作用、分散作用、潤(rùn)濕作用，使高凝油在開(kāi)采集輸系統(tǒng)中形成水包油比較穩(wěn)定的微粒乳狀液，藥劑從套管中加入到油管后，在流動(dòng)過(guò)程中，對(duì)油管管壁、抽油桿、泵體表面具有潤(rùn)濕作用，減少降低了高凝油的凝聚與吸附。

（2）分散作用。蠟晶分散劑與其它表面活性共同作用，使小蠟晶不易聚結(jié)，在乳化劑、穩(wěn)定劑作用下形成水包油乳狀液，分散體系處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，因而大大提高了高凝油在水中的低溫流動(dòng)性。雖然原油含水較高，但油水未經(jīng)乳化，分布很不均勻，原油以較大塊狀存在于水中，管線中還存在著油的段塞。管線表面也不是水潤(rùn)濕。這種狀態(tài)下，降低輸送溫度，只要低于原油的析蠟點(diǎn)或凝固點(diǎn)，一方面是原油中的石蠟逐步附著在管壁上，增大輸送阻力。另一方面，未經(jīng)分散的原油相互聚結(jié)，最后形成大的凝固油塊，堵塞管線。原油形成O/W乳狀液后，連續(xù)相完全是水，管線表面也完全是水潤(rùn)濕。這種狀態(tài)下，降低輸送溫度，即使低于原油的析蠟點(diǎn)或凝固點(diǎn)，水潤(rùn)濕的管線表面也不會(huì)產(chǎn)生石蠟附著。同時(shí)，經(jīng)乳化分散的原油也不會(huì)相互聚結(jié)，避免形成大的凝固油塊堵塞管線，從而保證高凝油的冷采冷輸。加藥前后原油的蠟晶微觀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化。加藥前原油的蠟晶結(jié)構(gòu)緊密，蠟晶相互結(jié)合在一起，此時(shí)原油在水中呈團(tuán)塊狀。加藥后，原油在藥劑的作用下，蠟晶結(jié)構(gòu)變得疏松，間距增大，蠟晶相互結(jié)合的構(gòu)架松散，此時(shí)蠟晶有機(jī)會(huì)與水分子結(jié)合，形成o/w乳狀液。

2.1.3原油冷采前后的粘溫變化

將開(kāi)發(fā)的冷采助劑在原油進(jìn)行了溫度對(duì)粘度影響實(shí)驗(yàn)。為了符合原油從井底抽到井口

的工藝流程，原油（含水5%）加藥前后的粘溫曲線從高溫測(cè)到低溫，因此粘溫曲線只是反映原油的析蠟溫度和凝固點(diǎn)溫度，粘溫曲線的第一拐點(diǎn)所顯示的溫度與析蠟溫度56℃相近，第二拐點(diǎn)溫度與原油凝固點(diǎn)溫度相近。加入3%藥劑后，粘溫曲線的兩個(gè)拐點(diǎn)溫度基本沒(méi)有變化，但原油的粘度得到明顯降低，特別是在兩個(gè)拐點(diǎn)之間的低溫段，高剪切113.5（1/s）下平均年度值由101.2mPa？s降到54.7mPa？s，降低幅度可達(dá)到50%。由此可以說(shuō)明，藥劑的加入對(duì)原油起到降粘不降凝的作用。

2.2 熱線井間送及轉(zhuǎn)化為電熱油管采油

針對(duì)目前采用熱線生產(chǎn)的油井，有選擇性地改為能耗相對(duì)較低的電熱油管的生產(chǎn)方式。電熱油管生產(chǎn)較熱線具有一次性投資小、使用壽命長(zhǎng)、不用洗井等優(yōu)點(diǎn)，是一種替代熱線井的工藝。目前，熱線生產(chǎn)井已逐步減少。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

電熱油管轉(zhuǎn)加藥冷采50口井，均正常運(yùn)轉(zhuǎn)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定的加藥濃度為0.2%～0.3%，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中經(jīng)過(guò)試驗(yàn)摸索，加藥濃度控制在0.82‰左右，單井日均加藥量為12.2kg。累計(jì)加藥77t（藥劑費(fèi)用按6396元/t計(jì)算），當(dāng)年投入藥劑費(fèi)用49.2萬(wàn)元；累節(jié)電329.5萬(wàn)度，累節(jié)電費(fèi)189.7萬(wàn)元，創(chuàng)效140.5萬(wàn)元。

4結(jié)論

（1）高凝油采油工藝在不同開(kāi)發(fā)階段的優(yōu)化轉(zhuǎn)化潛力巨大。

（2）中高含水期的高凝油油井可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)冷采，能大幅度降低耗電量、延長(zhǎng)油井熱洗周期。

（3）下一步還要繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)采油技術(shù)的研究，提高藥劑性能和對(duì)低含水油井的適應(yīng)性。

（4）加強(qiáng)60%以下高凝油井化學(xué)防蠟技術(shù)的研究；進(jìn)一步摸索加藥規(guī)律和類(lèi)似區(qū)塊的適應(yīng)性，最終實(shí)現(xiàn)高凝油井中高含水期的冷采冷輸。

參考文獻(xiàn)：

[1]王春鵬.遼河油區(qū)油田開(kāi)發(fā)實(shí)踐[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012.