渤海K油田井筒結蠟原因研究與治理

阮新芳, 鞏永剛, 鄒德昊, 魏志林, 武玉飛, 楊友國, 何 濱, 李 想, 盧軼寬, 李金澤

(1中海石油(中國)有限公司天津分公司 2中海石油(中國)有限公司蓬勃作業公司)

K油田投產后，雖然油井沒有出現明顯的蠟卡、堵現象，但井口取樣后，油樣迅速凝固，對分析化驗和原油外輸都帶來了不同程度的影響。油田開發過程中，隨著生產時間的增加，油井的蠟越積越多，嚴重時影響電潛泵的正常工作，使得泵效降低，舉升能力下降；而蠟的厚度也是不斷增厚，導致井筒過流面積減小、管內摩阻增加，最終油井無法正常生產，需要頻繁修井，不僅增加了油田生產管理成本，還影響著油田的開發效果[1]。

一、原油實驗分析

1.原油類型

對K油田的32支地面原油樣品進行了室內原油常規分析化驗。地面密度(20℃)0.885 g/cm3，地面原油黏度(50℃)31.2 mPa·s，含蠟量25.33%，凝固點35℃，瀝青質7.47%，膠質11.89%；根據原油工業分類標準判定，K油田原油是高蠟、高凝的中質原油。

2.原油流動性分析

選取1支代表性原油樣品，進行原油及其乳狀液流動性分析。

按照要求，測試樣品原油及乳狀液不同含水率的黏溫[2]。含水率范圍為0到反相點，含水率間隔10%；溫度范圍為4℃到凝固點，實驗點間的溫差10℃。原油反常點為40℃，低于40℃的原油在不同剪切速率下的黏度數值相差較大，隨著溫度的降低，表觀黏度的增大，油品的剪切稀釋性會增強。

同樣，經過實驗得到原油含水后的反常點，隨著含水率的升高，乳狀液的反常點也相應的增大，特別是在含水超過30%后，反常點為80℃。

3.原油特征溫度評價

采用差示掃描量熱法(DSC)，在溫度程序控制下，測量原油樣品的功率差與溫度的關系[3]。測得原油的析蠟點為54℃，析蠟高峰為28.5℃，析蠟高峰溫度段為-4℃～36℃。在-20℃～析蠟點溫度對DSC曲線進行積分，得到的面積為析蠟熱焓，它與純蠟的結晶熱(一般取200 J/g)的比值就是原油的蠟含量。樣品原油的析蠟熱焓為52.177 J/g，蠟含量為26.09%。在析蠟高峰點，每降溫1℃，相對析蠟量為2.25%，即0.59%的蠟。

二、油井生產過程中結蠟因素分析

當原油在井筒內流動時，如果井筒溫度低于析蠟點，并持續降低，蠟將不斷從原油中析出，沉積在電潛泵和油管表面[4-5]。通過原油物性實驗研究的結果，綜合考慮油井生產狀態，分析認為油井產量、含水率、生產氣油比、井溫、生產時間等都會影響到蠟的沉積。運用油田各油井生產數據(油層深度1 800 m，油層溫度84℃，原始靜壓18 MPa，飽和壓力10 MPa，日產液30～150 m3，含水1.0%～36%，生產氣油比為20～80 m3/m3，井口油壓2.0 MPa),通過WellFlo軟件，模擬油井生產狀態，對其影響因素進行了敏感性分析。

1.產液量

當油井產液量增加時，井液流動速度較快，使井筒溫度始終高于析蠟溫度，蠟分子無法從原油中析出，從而析出的蠟量相對較少。反之，產液量減少，則析出蠟量會增加(圖1)。

圖1 不同產液量時的油井生產剖面

2.含水率

由于水的比熱大于油，含水率越高，井筒結蠟可能性越小(圖2)。

圖2 不同含水率下的油井生產剖面

3.生產氣油比

在井液流動過程中，壓力下降到飽和壓力以下，溶解氣不斷分離出來，產生焦耳湯姆遜效應，井液溫度隨之降低。當壓力越低，分離出的氣體就越多，隨之井溫降低，井液析出蠟量越多。當井底流壓越低、生產氣油比越大，增加井筒結蠟現象(圖3)。

圖3 不同生產氣油比下的油井生產剖面

研究認為，在油井生產過程中，產液量、含水率和生產氣油比的變化，都影響著井筒溫度；可以通過調整油井工作制度，增加油井產液量，減緩油井的結蠟程度。

三、現場試驗效果

1.普通油管與井口溫度的關系

(1)下泵深度越深，同一產量下井口溫度越高。對K油田某一口井使用普通碳鋼?88.9 mm油管，預測同一電泵機組在不同下泵深度1 000、1 100……1 900 m下日產量150 m3時的井口溫度,下泵深度越深，同一產量下井口溫度越高。其主要原因是由于同一產量下流體在套管內的流速低于油管內的流速，流速越低，同樣距離下流體在套管內散失的熱量越多。

(2)下泵深度一致，產量越高井口溫度越高。利用多相管流軟件計算，K油田生產井產液量在50～350 m3/d之間，單井井口溫度在39℃～61℃之間，與實際油井井口溫度相吻合(圖4)。

圖4 使用普通油管時井口溫度圖

2.真空隔熱油管與井口溫度的關系

在檢泵作業中，對部分油井下入800～1 000 m真空隔熱油管，結果表明安裝真空隔熱油管后，井口溫度從10℃提升到了15℃(圖5)，其安裝深度越深，井口溫度提升也越高。

圖5 使用真空隔熱油管時井口溫度圖

在隨后的鋼絲作業測試中，均未發現明顯的蠟沉積物。該技術有效降低了清蠟頻率，同時降低作業費用，但并不能完全防止蠟沉積的出現，下入深度也要考慮經濟效益。

四、總結

(1)通過實驗方法，確定K油田沙河街原油屬于高蠟、高凝的中質原油。其原油析蠟點為54℃，析蠟高峰為28.5℃，析蠟高峰溫度段為-4℃～36℃。在析蠟高峰點，每降溫1℃，相對析蠟量為2.25%。井口溫度低于54℃油井，均有析蠟的風險。

(2)油井結蠟是一個漸變過程，井筒保溫是根本。影響清蠟周期主要因素是日產液，次之是含水。

(3)利用真空隔熱油管的隔熱性能來被動提高管壁與油管內流體的溫度，能顯著提升井口溫度，實現防蠟的目的，使油井平穩生產。

(4)對于高含蠟油井，應以防蠟工藝為主導、清蠟工藝輔助，同時根據具體油井生產狀況，下入隔熱油管經濟深度，最大程度來釋放油井產能，減少結蠟對油田開發的影響。這不僅提高了油井的生產時率，延長電潛泵的運轉周期，還對油田穩產、高產具有重要的意義。