抽油机井防蜡节能技术及应用效果

2013-01-25潘华峰大庆油田有限责任公司第八采油厂

石油石化节能 2013年11期

潘华峰（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

大庆油田第八采油厂油田具有井深（1500～2100m）、油稠（地面原油黏度40.3mPa·s）、含蜡量高（18.8%～24.8%）的特点，高危区井比例较高。通过几年的专项治理，利用加密加药、随作业采取加固体防蜡器、防蜡杆，安装电磁防蜡器等措施，高危区井比例逐年下降，取得了较好的治理效果。

1 高危井治理技术

高危井指结蜡严重，载荷较大，载荷比在2.0以上处在特殊区块需要进行处理的井，在杆断脱图上处在结蜡区、危险区的井，在这两个区的井就要采取治理措施，减少作业井的发生[1]。开展单井分析制定单井治理措施，采取的治理技术：离计量间、队部较近的井加密加药处理；随作业加装防蜡杆、固体防蜡器；安装电磁防蜡器；超导热洗车洗井技术；利用纳米防蜡杆、管防蜡技术。

1.1 加密加药技术

1.1.1 水溶性化学降黏机理分析

水溶性化学防蜡降黏剂主要由表面活性剂组成，表面活性剂能吸附在管、杆壁上，形成极性水膜，使蜡及胶质等有机物不能吸附在管、杆壁上，达到防蜡的目的；另外表面活性剂具有较强的反乳化作用，能从油外相水内相转化为水外相油内相（O/W→W/O），降低了液体黏度，起到降黏作用。因此水溶性药剂具有防蜡、降黏作用。

1.1.2 油溶性化学降黏机理分析

油溶性化学防蜡降黏剂是一种复合型药剂，除含有表面活性剂外，还含有与石蜡分子相类似的正构烷烃、芳烃等。根据相似相溶原理，可有效的溶解沉积在杆、管表面的蜡、胶质、死油等，起到清蜡作用；由于带支链芳烃的介入，可有效的抑制蜡晶的聚集、长大，使石蜡分子形成若干多个不连续的小蜡晶，不能形成连续的网状结构，起到防蜡降黏作用。因此油溶性药剂具有清防蜡降黏作用。

根据油田化学研究成果和几年来现场试验结果得出：含水小于30%的油井应用油溶性药剂，水溶性药剂有效期内药液比浓度为0.3‰；含水在30%～70%的油井应用水溶性药剂，油溶性药剂有效期内药液比浓度为0.4‰。

具体做法：每月利用杆断脱图汇总出结蜡区和危险区的井，进行分类处理，热洗，加密加药。原来10 d加1次，改为5 d，同时增加药量，直到回到合理区后恢复正常管理，每周各矿上报工作量，月底分析处理效果，进行总结。

1.2 井下防蜡技术

清防蜡剂防蜡组分主要由聚合物和表面活性剂组成。高分子作为蜡晶改性剂，不仅能够改变蜡晶的大小和结构，起到防蜡作用，而且可以减少形成网络结构和凝胶的倾向，降低原油凝固点，改善原油低温流变性。防蜡剂中加入表面活性剂可以起到清蜡、防蜡的作用。当表面活性剂溶解于原油后，它们的烃基端可与石蜡烃相互接近，而极性端则与原油中的水分子或原油输送管道内壁相结合，阻止了蜡晶直接附着在管壁上。

防蜡降黏器的安装位置的确定。根据室内试验结果，固体防蜡器的最佳工作温度为55～65℃。若温度超过固体防蜡降黏剂最佳工作温度时，固体防蜡块变软，强度降低，容易卡泵，更主要的是溶解速度也加快，无法控制不仅浪费药剂，还使有效期变短。固体防蜡器下入的深度最好在析蜡点和最佳工作温度所代表的深度的井段，在这个温度条件下，原油中的蜡处于非饱和状态，长链较大分子的蜡在此温度下呈溶解状态，可与防蜡降凝剂充分混合，使原油中的蜡能在降温过程中与防蜡降凝剂产生共晶而起到防蜡降凝作用。

综合考虑各因素，固体防蜡器的最佳下入深度为1550～1660m，因此，下入深度为1600m。

1.3 电磁防蜡器防蜡技术

电磁防蜡器的基本原理：电磁防蜡器是由电源部分和电磁转换两部分组成。电源部分主要将交流电转换成可控的直流电，然后将直流电供给电磁转换部分，将电能转换成不断变化的磁场，磁场借助油管的导磁性，沿油管向井下传递，在油管内部形成一个变化的磁场。石蜡分子在变化磁场的作用下被极化，变成单个的极性石蜡分子，极性相同，相互排斥，蜡晶之间以及蜡晶与胶体分子之间的粘附力被削弱，分子的活化性提高，从无序变为有序的沿油管排列，从而抑制了蜡晶的聚集，不易析出粘附到油管壁上，极易被油流带走。同时，油流的流动性增强，黏度下降，从而达到清防蜡、防垢及降黏的目的，进而延长洗井周期。该装置基本不需任何维护，可以满足结蜡井的需要[2]。

电磁防蜡器的安装：电磁防蜡器安装在井口回油管线上，该装置采用卧式安装（见图1），即将电磁防蜡器水平安装在井口生产闸门出口处，在井口生产管线出口处与电磁防蜡器的入口相连，电磁防蜡器的出口扣在生产管线的出口阀门上，连接方式采用法兰连接。使其强大的电磁能量极化前后碳钢管线，形成强大的磁力场，使上游油管和下游油管线的含蜡油流都受到磁处理，达到油管和管线的防蜡目的。

1.4 超导车洗井技术

1.4.1 工作原理

超导热洗装置主要由超导加热装置、仪表自动控制、连接管线及附件等四部分组成。其原理是将抽油机从井内抽出的液体作为循环介质，采出液经循环管路进入超导体装置后，被超导装置快速加热，利用抽油机和超导装置的动力，将高温液体从油套环空回注到井筒内，再经油管采出、经循环管路再进入超导装置进一步升温，这样高温流体在循环过程中，井筒温度不断升高，将油管内壁和抽油杆外壁的积蜡逐渐溶化，从而实现热洗清蜡和清除脏物的目的[3]，见图1。

图1 超导热洗清蜡装置工艺示意图

1.4.2 主要优点

不污染地层、热洗温度高、溶蜡效果好，对油井含水及产量基本没有影响。

1.4.3 工艺局限性

根据厂家提供的使用条件，超导热洗车只适用于产液量大于2 t，且井口有油管放空装置的油井。但是第八采油厂单井日产液较低，井口多为简易井口，没有油管放空装置。通过井口连接工艺改进后，超导车能够适应井口条件，目前1452口井能够使用超导车洗井。

1.5 微生物防蜡技术

微生物单井防蜡机理虽然涉及复杂的生化和物理过程，但试验研究认为微生物单井防蜡机理主要表现在三方面：细菌对石蜡的降解作用，细菌体及其代谢产物的表面效应对井筒的维护作用，细菌对蜡的分散作用。

从高含蜡油井采出液中分离出微生物混合菌作为菌种，再将培养出的菌剂注入油井中。该细菌以原油中的蜡质等成分作为生长繁殖的养料，通过新陈代谢产生出糖脂等多种生物表面活性剂，并改变金属或粘土矿物表面的润湿性，从而阻止蜡结晶的析出和沉积，可以实现长效清防蜡目的。

江汉油田范围内对2006年微生物防蜡井的效果进行了跟踪和回访，从各采油厂反馈的信息来看，微生物单井防蜡技术对高含蜡井具有明显的增油和维护效果。据统计，2006年微生物措施井共计达到200口，施工成功率98%，累计增油2.1×104t，节省清防蜡剂用量20 t，节省热洗井次380余次。

2 治理技术应用效果及评价分析

2.1 高危井防蜡技术对比

高危井几种防蜡技术应用效果对比见表1。

表1 高危井防蜡技术应用对比

2.2 应用固体防蜡器效果

试验区随作业安装固体防蜡杆统计4口井，安装后平均上行载荷下降19.87 kN，下行载荷下降3.34 kN，有效期达到180 d。

2.3 利用电磁防蜡器效果

在设备安装前一天加药并测取油井载荷，从电磁防蜡器使用至今，这部分油井均未进行热洗、加药。在井口安装电磁防蜡器后油井载荷比下降0.1～0.2，从数据跟踪情况可以看出油井载荷比较稳定，电磁防蜡器能够起到一定的清蜡降载效果。具体情况见表2。

在升平油田安装了15套电磁防蜡装置，按照安装电磁防蜡器要求，安装之前彻底洗井，试验应用期间没有洗井，安装通电后，15口油井已经实现了120 d免热洗、免加药。最大载荷平均值由50.4 kN下降到目前的49.39 kN，下降了1.01 kN；最小载荷平均值由24.14 kN上升到目前的25.19 kN，上升了1.05 kN；载荷比平均值由2.1下降到2.0，下降了0.1，明显改善了抽油井的抽汲工况，最大载荷下降，最小载荷上升、载荷比下降，降低了油管和抽油杆交变载荷幅度，延长了油管及抽油杆使用寿命。

2.4 利用超导车洗井效果

采油厂目前共有超导热洗清蜡装置12台，分布在四个采油矿，每矿3台，每台装置配备1名操作工。从2009年开始，厂里规定正常天气，每台装置月度洗井不少于20井次，截至到2009年7月底共完成超导热洗车洗井962井次，累计完成超导车洗井1824井次。

使用超导车洗井前后，最大载荷下降8.7 kN，载荷比下降0.3，上电流下降2.1 A。平均单井耗时4.3 d，耗油量45 kg，平均有效天数为13.2 d。从洗井前后效果对比来看，产液越高，超导热洗车洗井效果越好。从洗井前后效果对比来看，沉没度在100～400m（动液面1000～1300m）范围内的井，使用超导热洗车洗井效果较好。

表2 电磁防蜡装置使用效果对比

通过使用上述治理技术，即全厂加密加药处理863井次，应用固体防蜡器53井次，安装电磁防蜡器45井次，超导车洗井1062井次，共治理2023井次，高危区井百分比由去年的6.5下降到目前的4.5，下降了2个百分点，预计可减少作业井60口，年节省作业费用150万元，少影响原油1260 t，经济效益164万元，合计经济效益314万元。