一種改進藥劑在A 油田的應(yīng)用

朱碧寒 （大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

A 油田從2019 年開始在機采井上應(yīng)用化學(xué)清防蠟技術(shù)，主要藥劑為清蠟劑、防蠟劑。但現(xiàn)場應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，低含水率油井上應(yīng)用的清蠟劑為油基配方，閃點低、易揮發(fā)，儲存及使用的過程中存在一定的安全隱患；水基防蠟劑用在低含水率油井上效果一般，有進一步研究及優(yōu)化空間；加藥周期的制定較為粗略，同樣可進一步優(yōu)化方案。

1 室內(nèi)實驗

開展室內(nèi)實驗，改進與優(yōu)選藥劑配方，然后將配方與目前在用清蠟劑、防蠟劑進行指標(biāo)對比，確保達到預(yù)期指標(biāo)。

1.1 藥劑配制與優(yōu)選

藥劑主要包括清蠟類物質(zhì)、防蠟類物質(zhì)、乳化劑、降黏劑及助溶劑等多種組分[1]。每種藥劑的組分比例不同，藥劑的清蠟速率、防蠟率等技術(shù)參數(shù)也就存在差異，藥劑配方的優(yōu)選過程就是改變藥劑各組分比例的過程。一個區(qū)塊的藥劑優(yōu)選主要依據(jù)該區(qū)塊的含蠟量，同時結(jié)合其膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量及原油黏度等基本情況來確定及優(yōu)化，以保證優(yōu)選后的藥劑具有較高的清蠟速率及防蠟率，適合在該區(qū)塊使用并達到清蠟和防蠟的目的。

為確保化學(xué)藥劑在A 油田不同區(qū)塊的適應(yīng)性，分別在a 區(qū)塊、c 區(qū)塊和f 區(qū)塊等三個區(qū)塊各選2 口井進行取樣分析。其中a 區(qū)塊取樣井為1#井、2#井，區(qū)塊含蠟量為5.6%，瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量為3.5%，原油黏度為10.68 mPa·s；c 區(qū)塊取樣井為5#井、6#井，區(qū)塊含蠟量為9.1%，瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量為2.9%，原油黏度為10.95 mPa·s；f 區(qū)塊取樣井為11#井、12#井，區(qū)塊含蠟量為16.1%，瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量為4.9%，原油黏度為37.42 mPa·s。

以“保證閃點、凝點合格，盡量提高清蠟速率、防蠟率”為目標(biāo)進行配方優(yōu)選[2]。對每個區(qū)塊，以含蠟量為主要參考，以瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量、原油黏度為次要參考進行藥劑配方，每個區(qū)塊做5組。a、c、f 區(qū)塊藥劑配方情況見表1。

表1 a、c、f 區(qū)塊藥劑配方情況Tab.1 Agent formulation of block a，c and f

對不同區(qū)塊的5 種配方分別進行清蠟速率、防蠟率、閃點、凝點、降黏率等基本參數(shù)測定。按照“提高閃點、確保較高清蠟速率及防蠟率”要求進行配方的優(yōu)選。a、c、f 區(qū)塊加藥配方基本參數(shù)測定見表2。最終優(yōu)選確定各區(qū)塊藥劑配方：a 區(qū)塊的藥劑配方為配方4；c 區(qū)塊的藥劑配方為配方1；f區(qū)塊的藥劑配方為配方4。

表2 a、c、f 區(qū)塊藥劑配方基本參數(shù)測定Tab.2 Determination of basic parameters of agent formulation in block a，c and f

1.2 優(yōu)選配方指標(biāo)檢測

對優(yōu)選的配方與在用的清蠟劑與防蠟劑各項指標(biāo)進行對比。外觀上，各優(yōu)選藥劑均為乳白色液體，目前在用的清蠟劑為透明淡黃色液體，防蠟劑為半透明淡黃色液體；凝點上，各優(yōu)選藥劑均在-53 ℃以下，與目前在用清防蠟劑相比最多高出2 ℃，基本持平；閃點上，各優(yōu)選藥劑均超過53 ℃，與目前在用清防蠟劑相比最多高出20 ℃以上，有較大幅度提高；清蠟速率上，a 區(qū)塊優(yōu)選藥劑為與目前在用清蠟劑相比低17 g/min·m2，相差不大，c 區(qū)塊、f 區(qū)塊優(yōu)選藥劑為與目前在用清蠟劑相比分別高出36 g/min·m2、116 g/min·m2，指標(biāo)高出較多；防蠟率上，各優(yōu)選藥劑均為49%，與目前在用的防蠟劑相比低2 個百分點，基本持平；降黏率上，各優(yōu)選藥劑與目前在用的防蠟劑相比或高或低，最多相差8 個百分點，指標(biāo)相差雖較多，但該指標(biāo)為非主要指標(biāo)。由以上對比可知，各區(qū)塊優(yōu)選藥劑的各項技術(shù)指標(biāo)均達到預(yù)期效果。

改進優(yōu)選藥劑檢測結(jié)果顯示，優(yōu)選后的藥劑在清蠟速率、防蠟率等主要指標(biāo)均保持較高水平，同時其閃點也達到較高水平，可達到安全運輸、存儲及使用的目的。

2 現(xiàn)場試驗及效果評價

在a、c、f 區(qū)塊分別選取日產(chǎn)液量、含水率不同級別井30 口，開展現(xiàn)場試驗，同時開展加藥周期及加藥量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究[3]，為現(xiàn)場應(yīng)用提高了技術(shù)支持。

試驗方案：跟蹤整理試驗井電流數(shù)據(jù)，根據(jù)電流變化的幅度，對不同井添加不同類型與不同劑量的藥劑，添加后連續(xù)測定電流，并對電流降幅未達標(biāo)井進行補充藥劑量，直至降幅達標(biāo)。整理并擬合出電流變化幅度與藥劑量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式[4]，以數(shù)學(xué)關(guān)系式為基礎(chǔ)，綜合考慮單井年藥劑用量、工人勞動強度等兩個主要因素，確定較為合理的加藥周期與加藥量[5]，科學(xué)指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

2.1 選井及技術(shù)方案

在a 區(qū)塊選取8 口井、c 區(qū)塊選取3 口井、f 區(qū)塊選取19 口井進行現(xiàn)場試驗。對試驗井進行徹底洗井后測試單井電流數(shù)據(jù)，建立單井?dāng)?shù)據(jù)跟蹤表，當(dāng)單井電流數(shù)據(jù)變化至一定幅度時，加入藥劑，并在加藥后測取電流是否能回落至徹底洗井后水平，如不能，則按照每次25 kg（1 桶）的補充劑量繼續(xù)添加藥劑，直至電流回落至徹底洗井后水平[6]。

2.2 電流變化與藥劑量關(guān)系

整理電流變化與加藥量數(shù)據(jù)，將相同藥劑量且電流變化幅度基本一致的井作為一組，取平均值。電流變化幅度與加藥量關(guān)系見圖1，對散點進行擬合，得到初始公式，對公式系數(shù)進行進位簡化處理[7]，得到加藥量與電流變化幅度數(shù)學(xué)關(guān)系式為Y=0.45X2-0.9X+17。

圖1 電流變化幅度與加藥量關(guān)系Fig.1 Relationship between current change amplitude and dosage

2.3 加藥周期優(yōu)化

理論上講，上述這種選擇將機采井卡井前的任意一天作為加藥周期均可，相應(yīng)的加藥量數(shù)據(jù)也可以用公式進行計算。從現(xiàn)場看，受單井年藥劑成本及工人勞動強度等各種因素限制，加藥周期與加藥量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有一個較為合理的點或者區(qū)間[8]。

通過綜合考慮，確定合理的加藥周期與加藥量。統(tǒng)計電流變化幅度與生產(chǎn)天數(shù)之間的數(shù)據(jù)，電流變化幅度越大，生產(chǎn)天數(shù)越長，機采井越容易卡井。

對電流變化、 生產(chǎn)天數(shù)同數(shù)學(xué)關(guān)系式Y(jié)=0.45X2-0.9X+17 結(jié)合，得到電流變化、生產(chǎn)天數(shù)及單次加藥量關(guān)系表；同時，根據(jù)生產(chǎn)天數(shù)計算出單井年加藥次數(shù)，然后計算出單井年藥劑用量情況。加藥周期與加藥量關(guān)系見表3。

以表3 為基礎(chǔ)，首先考慮藥劑成本，以單井年藥劑用量最低為出發(fā)點選擇相應(yīng)的周期及劑量。此時，選擇周期為：電流變化在7.6%～9.8%，即加藥周期在41～63 d；選擇加藥量為：單次加藥量為27～51 kg。其次考慮工人勞動強度，以盡量延長周期為出發(fā)點選擇相應(yīng)的周期與劑量。此時，選擇周期為越大越好，相應(yīng)地單次加藥量可以用公式進行計算。

綜合考慮上述兩個方面認為，周期選擇在41～63 d，加藥量選擇在27～51 kg 比較合理[9]，既能降低單井年藥劑成本，又可減輕工人勞動強度。考慮到藥劑均為25 kg 標(biāo)準(zhǔn)桶裝，為方便操作，現(xiàn)場施工時建議選取周期為50 d，加藥量為50 kg（2桶）。

2.4 綜合效果評價

在第三作業(yè)區(qū)和第四作業(yè)區(qū)分別選取79 口井、36 口井進行現(xiàn)場應(yīng)用，改進優(yōu)選藥劑的平均加藥周期為47 d，平均單次加藥量為50 kg，115 口井電流平均運行92 d，較為平穩(wěn)，以10 口井為例，優(yōu)選后藥劑現(xiàn)場應(yīng)用部分單井效果對比見表4，證明藥劑適應(yīng)性良好，周期及加藥量標(biāo)準(zhǔn)制定合理。優(yōu)選方案具有以下節(jié)能降耗優(yōu)點：

表4 優(yōu)選后藥劑現(xiàn)場應(yīng)用部分單井效果對比Tab.4 Comparison of partial single well effect for pharmaceutical field application after optimization

1）單井年成本降低。按照研究結(jié)果，改進優(yōu)選后的藥劑平均單井加藥周期為50 d，年加藥次數(shù)為7.2 次，單次加藥量為50 kg，單井年加藥量為360 kg，藥劑按預(yù)測價格7 750 元/t 計算，單井年藥劑費用為2 790 元[10]；目前在用清防蠟劑的平均單井加藥周期為30 d，單井年加藥次數(shù)為12 次，單次加藥量為50 kg，單井年加藥量為600 kg，單價為6 980 元/t，單井年藥劑費用為4 188 元。同等效果前提下，改進優(yōu)選后藥劑平均單井年節(jié)省費用1 398 元。

2） 年度節(jié)水效果明顯。應(yīng)用改進優(yōu)選藥劑后，平均單井清蠟周期由原來的90 d 延長至150 d，降低了洗井次數(shù)，節(jié)約了水資源。平均單井年洗井次數(shù)由4 次下降至2.4 次，減少了1.6 次，平均單次洗井用水量24 m3，則單井年減少用水量38.4 m3。A 油田開井?dāng)?shù)約3 500 口，全油田年減少洗井用水量約134.4 m3。

一個檢泵周期內(nèi)節(jié)水效果：在A 油田一個檢泵周期1 096 d 內(nèi)，改進藥劑的應(yīng)用雖不能實現(xiàn)免清蠟，但可有效減少洗井次數(shù)。一個檢泵周期內(nèi)，洗井次數(shù)由原來的12.2 次下降至7.3 次，減少了4.9次，全油田年減少洗井用水量411.6 m3。

3）機采井高負荷狀況得到改善。一般其高負荷生產(chǎn)時間年均可減少120 d。高負荷狀態(tài)下的日耗電量較正常情況下高約3 kWh，則單井年可減少耗電量360 kWh。A 油田開井?dāng)?shù)約3 500口，全油田年減少用電量約126×104kWh。

4）藥劑閃點提高，運輸、儲存及使用過程中更加安全。改進優(yōu)選后藥劑在清蠟速率、防蠟率保持較高的條件下，其閃點均達到50 ℃以上，消除在儲存及施工過程中存在的安全隱患[11-12]。

5） A 油田機采井加藥采取加藥車的方式，按加藥周期嚴(yán)格執(zhí)行。加藥周期決定了加藥頻次，加藥車輛不足、道路差、天氣原因等多因素會導(dǎo)致一部分井無法實現(xiàn)按周期加藥，會因此導(dǎo)致卡井現(xiàn)象的發(fā)生。改進后藥劑后，平均加藥周期約50 d，較原來的平均20 d 提高30 d。加藥周期的延長，較大緩解甚至消除了前述因素的影響，提高了機采井的生產(chǎn)時率[13-14]。據(jù)統(tǒng)計，應(yīng)用改進藥劑以來，全油田生產(chǎn)時率由原來的96.68%提高至97.76%，提高1.08 個百分點。

3 結(jié)論

1）根據(jù)A 油田不同區(qū)塊的含蠟量、瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量、原油黏度數(shù)據(jù)進行藥劑配方改進優(yōu)化，優(yōu)選出不同區(qū)塊的藥劑，經(jīng)過室內(nèi)實驗測試，具備較高的清蠟速率及防蠟率，可達到預(yù)期的清防蠟效果。現(xiàn)場試驗結(jié)果證明，改進藥劑具有較好效果。

2）通過對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的整理，并采用數(shù)學(xué)擬合的方式，同時綜合考慮多方面因素，給出加藥周期及加藥量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。用于指導(dǎo)實踐，達到預(yù)期效果。

3） 改進藥劑應(yīng)用后，A 油田年用藥劑量、洗井用水量、用電量等均有大幅度減少，同時，油井的生產(chǎn)時率也得到提高，達到降低成本、節(jié)約能源的目的。