酒東油田清蠟技術應用對比研究

張朋舉, 常菁鉉, 李天君, 趙 全, 張 靜, 朱 林, 張 旭, 馬若楠

(1中國石油集團石油管工程技術研究院 2西安三環科技開發總公司 3中國石油玉門油田分公司酒東采油廠 4中國石油吐哈油田分公司工程技術研究院)

酒東油田在原油生產的過程中，原油物性表現出：密度中、黏度高、含蠟量高、析蠟點溫度低的特點，原油在舉升過程中，油井油管、抽油桿結蠟嚴重，影響了正常生產，增加了油井的管理難度。為了解決清防蠟難題，采用套管返洗清蠟技術(簡稱油套返洗清蠟工藝)、實心抽油桿提泵正洗工藝、空心抽油桿熱介質循環洗井清蠟工藝進行適應性試驗研究,并對比分析了這三種工藝技術在酒東油田的應用情況。

一、結蠟特點

1. 原油組分分析

隨機抽取酒東油田10口油井原油樣品進行室內分析評價，分析了原油各組分及含蠟量結果如表1所示。

2. 原油含蠟組分分析

通過分析10口井的蠟組分(如圖1所示)，發現該油田原油蠟組成的C組分均在C21～C41之間。經檢測蠟樣80%以上為正構烷烴。相關資料顯示[1]這種類型蠟的熔點范圍為50℃～65℃之間。

3. 原油黏度分析

油藏平均地面原油黏度(50℃)為10.3 mPa·s，其中長2區塊的井(50℃)黏度均≤12 mPa·s，長3區塊的井(50℃)黏度≤16 mPa·s；平均地層原油黏度為1.47 mPa·s。

表1 原油組分分析結果

圖1 原油含蠟組分分析

4. 原油析蠟點溫度及結蠟位置

對表1中10口井的原油結蠟點進行測定，發現析蠟溫度在13℃～24℃之間，由實測值看出，典型井的析蠟溫度并不高。日常管理的過程中，對油井結蠟實測，測試結蠟井段為600～1 200 m不等。

二、清蠟工藝

1. 油套返洗工藝

油套返洗技術原理是將熱介質從套管注入，再通過井底進入抽油泵，返回至油管中，經過油管返出至地面流程。這也是油田上最常見的油井熱洗清蠟技術。酒東油田鉆井完井時，完井套管為API Spec 5CT標準套管,外徑為244.48 mm，壁厚11.05 mm，內徑222.4 mm。并且該規格套管在管柱結構中下深為3 600 m，該區塊泵掛深度為2 200～2 700 m。常規熱洗作業過程中，熱洗液用量達到60 m3。

2. 實心抽油桿提泵正洗工藝

該工藝在井口將抽油機懸繩器卸載之后，用吊車將桿式泵提出泵座，然后在井口四通處連接熱洗車，從油管泵入熱介質，通過井底從套管返出，達到將油管和抽油桿上的蠟清理干凈的目的。完井油管為API Spec 5CT標準套管，其外徑為88.9 mm，壁厚6.45 mm，內徑為76 mm，該規格油管下深也達到了3 000 m。

3. 空心抽油桿熱介質循環洗井清蠟工藝

空心抽油桿具有獨立通道，可通過其向井內注入熱蒸汽、熱水或熱油、降黏劑和防腐劑，能有效地降低開采難度，可以增加分層開采計量層數[2-6]，在油井工藝措施中有一定的應用。將一定長度的空心抽油桿[7-8]，包括配套洗井工具下到油井結蠟點以下，在其上部安裝三通注入閥，從該處將熱介質泵入空心抽油桿內腔，在空心抽油桿的下部安裝單流閥，單流閥安裝至結蠟點以下1 200 m處，熱介質從單流閥流出，進入油管，從油管頭返出，可以將油管和抽油桿上面的蠟清理干凈，工作原理如圖2所示。

三、 礦場試驗對比

以這三種工藝分別針對同一類型的結蠟井實施礦場試驗，分別從施工過程、材料消耗、勞動強度、熱洗效果、占產時間、安全風險7個方面進行了對比分析。

1. 油套返洗工藝

采用2臺30 m3罐車拉運原油總量60 m3、鍋爐車、高壓管線、對管線進行錘擊連接，連接好流程之后，從第一臺罐車往套管中泵入加熱至100℃的原油，原油從油管中返出以后進入流程，待第一臺罐車泵完原油之后，連接第二臺罐車，在這個過程中管線拆卸頻繁，安全風險較大，所需時間為5 h。由于井下溫度很難準確測定，為了驗證熱洗清蠟效果，應用計算機模擬井筒溫度，模擬的結果顯示流量為10 m3/h，從套管入口100℃原油時，油管的出口溫度為70℃，在400～600 m井深時，油管的熱洗原油溫度均低于50℃。

圖2 空心抽油桿熱洗清蠟示意圖

在同類井中進行礦場試驗，載荷變化如圖3所示，以100℃熱原油為介質，按照設計流程試驗后，載荷會突然下降之后，又逐漸增大，隨著時間的延長，抽油機的上行載荷呈上升趨勢，抽油機的下行載荷呈下降趨勢，載荷差逐漸增大，每次熱洗之后都需要3 d時間才能恢復產量。

圖3 長204井油套返洗和提泵正洗載荷曲線

2. 實心抽油桿提泵正洗工藝

采用1臺罐車拉運原油25 m3，拆卸盤根盒、安裝方卡子、使用吊車提光桿，連接熱洗管線從油管四通口泵入100℃熱原油，流量同樣為10 m3/h,按照設計流程試驗，應用計算機模擬，在入口溫度為100℃時，套管口的出口溫度為80℃，在井深900 m處時，油管內原油溫度為50℃，在900～12 00 m處，熱洗溫度低于50℃。在同類井中進行礦場試驗，載荷變化如圖3所示，抽油機的上行載荷明顯下降之后呈現穩定趨勢,抽油機的下行載荷上升后呈穩定趨勢，載荷差變小，每次熱洗之后1 d時間可以恢復產量。

3. 空心抽油桿熱介質循環洗井清蠟工藝

采用1臺罐車拉運原油20 m3，可以建立4個循環過程。應用專用熱洗軟管連接，從空心抽油桿注入閥處泵入100℃原油，由于使用的空心抽油桿的內徑為?24 mm，油管內徑為?76 mm，油管為空心抽油桿內徑的3.2倍，考慮到管線壓力和熱洗工藝的安全性，空心抽油桿設計流量為10 m3/h，高壓軟管的設計額定壓力為19 Mpa，當熱洗原油達到1 200 m深度時，井底溫度超過了60℃，完全可以達到清蠟效果。經過礦場試驗驗證之后，抽油機載荷非常穩定，沒有出現載荷增加的情況，在固定熱洗周期熱洗之后，載荷非常穩定，熱洗效果良好見圖4。

圖4 長2-1井空心抽油桿熱洗清蠟載荷曲線

通過對這三種熱洗清蠟工藝對比發現，油套返洗工藝在400～600 m井深時，油管溫度低于50℃，熱油已經不具備融蠟能力，由于結蠟井深為1 200 m,只能依靠流體的沖刷作用清蠟。所以，該工藝在600～1 200 m井深處不產生融蠟效果，礦場試驗表明隨著清蠟次數的增加，抽油機上行載荷依舊呈上升趨勢，說明井筒沉積結蠟越來越嚴重，油套返洗清蠟效果并不明顯。實心抽油桿提泵正洗工藝，從清蠟的模擬結果和礦場試驗結果發現，在0～900 m井段清蠟效果明顯，抽油機載荷呈下降趨勢，抽油機的載荷平穩。相比油套返洗工藝而言，實心抽油桿提泵正洗效果較好，但是存在施工準備時間較長，安全風險較大的問題，并且每次提泵之后，坐泵磨損造成抽油泵漏失量增加，長期應用該工藝會造成有桿舉升系統故障，不得不進行油井大修作業。空心抽油桿熱介質循環洗井清蠟工藝，在1 200 m井深處，油管內溫度超過60℃，融蠟效果明顯，通過礦場試驗驗證之后發現，應用空心抽油桿舉升系統之后，載荷無增加，說明清防蠟效果明顯。對比這三種工藝的清防蠟效果：空心抽油桿清蠟技術與提泵正洗清蠟技術相當，這兩項技術都比油套返洗技術效果要好；熱洗介質用量：油套返洗>提泵正洗>空心抽油桿熱洗；占產時間：油套返洗>提泵正洗>空心抽油桿熱洗；勞動強度：油套返洗與提泵正洗相當，空心抽油桿熱洗勞動強度最低；安全風險：提泵正洗>油套返洗>空心抽油桿熱洗。

四、 結論

(1)油套返洗工藝在油井清蠟時，只能保證600m井段以上融蠟，施工時間較長、熱洗用原油量較大、勞動強度較高、占產時間較長，長時間施工油井清防蠟效果較差。

(2)實心桿提泵正洗工藝應用在油井清蠟時，能保證融蠟井段較油套返洗工藝長，施工時間較短、熱洗用原油量較少、勞動強度較高、占產時間較短，長時間施工雖然可以保證清防蠟效果，但是長時間應用該工藝，會對有桿舉升系統造成破壞，導致油井檢泵修井。

(3)空心抽油桿熱介質循環洗井清蠟工藝應用時，能保證融蠟井段可以完全覆蓋酒東油田結蠟井段，施工時間比油套返洗工藝、實心桿提泵正洗工藝都短，熱洗原油用量較少，勞動強度較低，占產時間更短，長時間施工可以有效保證油井清蠟效果，能夠實現有桿舉升系統穩定。建議在酒東油田同類井中，使用該工藝定期進行清蠟作業，也可以起到防蠟效果，保障油井正常生產。