塔河油田井筒沥青质堵塞解堵剂的研制

2015-07-25丁保东杨祖国许艳艳邢钰程仲富欧阳冬李淑杰

化工进展 2015年10期

丁保东，杨祖国，许艳艳，邢钰，程仲富，欧阳冬，李淑杰

（中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，石油工程技术研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

塔河油田受多期成藏影响，原油各向物性差异大，既有常规原油，也有超稠油[1]。原油压力、温度变化大（油层流压37.88MPa，油压约1MPa，地层温度116℃，油井井口温度25℃），沥青质容易析出沉积堵塞井筒[2]。石油作为胶体体系，只有当原油中各组分含量在一定的比例范围内，石油体系才能处于相对平衡状态[3]。在沥青质沉积过程中，范德瓦尔斯相互作用能在沥青质缔合体的相互作用能中占据主导的地位，静电相互作用能相对较小。尽管研究沥青质的沉积模型的比较多[4]，相对于现场来说，由于一些参数取得相对困难，实用性比较差。关于油井是否堵塞、堵塞周期多长等问题，一般依据经验，且疏于防堵而倾向于解堵。前期采取的解堵措施主要有：刮管、周期性注入热油或解堵剂。但是，由于沥青质质地较硬，刮管遇阻风险大；热油解堵效果差；另外大部分高效沥青质解堵剂含有油田禁用的有机氯溶剂。亟需研发不含有机氯的高效沥青质分散解堵剂。本文讨论了塔河油田沥青质堵塞问题，研制了一种高效沥青分散剂，现场应用评价效果显著。

1 沥青质沉积堵塞井筒概况

目前塔河油田受胶质、沥青质沉积影响生产的油井约40 余口，主要分布在托普台区块、五区、十区和八区等稀油-稠油过渡带上，油井需要刮管、热洗、加药等方式维持生产。

典型油井TH10403X，2006年9月完钻奥陶系一间房组的开发井，井深5710.25m，建产初期平均日油60t，不含水。后期生产中，多次因胶质、沥青质析出堵塞井筒而修井，详见表1。

TH10403X 井原油属于含蜡、含硫、轻质原油，基本性质见表2。原油、堵塞物族组分分析发现，相比其他原油沥青质含量不高，但堵塞物沥青质含量高达55.15%，质地较脆，为典型的沥青质沉积物，见表3 和图1。

图2 红外光谱分析显示沥青质堵塞物分子中官能团复杂，不仅有正构烷烃、异构烷烃，还有芳香分子碎片及N、O、S 等杂原子。扫描电镜显示沥青质呈层状分布，如图3 所示。

2 高效沥青分散解堵剂的研制

2.1 研制思路

氯仿对溶解分散沥青质效果好，按照“极性相似且分子体积尽量小”的原则，同时参照油溶性降黏剂优选单体的思路，首先优选出渗透分散剂A。为了使沥青质堵塞物更好的在体系中溶解分散，进一步优选出增溶剂B 和表面吸附分散剂C。由于表面活性剂能在油管内壁吸附，使润湿性变为水湿，可以预防沥青质的附着沉积，故添加了表面活性剂D。为了调节体系的闪点，最后添加了闪点调节剂E。

表1 TH10403X 井历次沥青质堵塞井筒修井简况

表2 TH10403X 井原油基本性质

表3 典型油井沥青堵塞物族组分分析结果

图1 TH10403X 井沥青质堵塞油管现象

图2 TH10403X 井沥青质红外光谱图

图3 TH10403X 井沥青质堵塞物扫描电镜图

通过上述思路筛选复配后形成配方：30%～45%渗透分散剂A+14%～25%增溶剂B+30%～54%表面吸附分散剂C+0.5%～1%表面活性剂D+1%～5‰闪点调节剂E，基本性质见表4。

表4 高效沥青分散解堵剂基本性质

2.2 评价方法

目前沥青质分散解堵剂暂无评价标准，设计实验步骤为：①将解堵剂用稀油配制成一定浓度的溶液，取20mL 放置在恒温水浴中；②称取约2g 沥青质堵塞物，若2h 内溶解完全继续添加2g 堵塞物，直至不能完全溶解；③充分溶解分散后，纱网过滤，90℃干燥2h，称重，计算溶解效率。

2.3 沥青分散解堵剂性能评价

2.3.1 纯剂溶解效果评价

研制的沥青分散解堵剂平均溶解效率为81.1%，高于其他药剂的平均值69.9%（1#），59.3%（2#），62.2%（3#），且对不同井的沥青质垢样溶解效果都比较好，效果具有普遍性，见表5。

2.3.2 温度、浓度对分散溶解效果的影响

选取评价温度50℃、70℃，评价不同浓度（质量分数）下的溶解分散效果，图4 结果显示：温度越高，溶解效果越好；随着药剂的浓度的增加，效果增加，当质量分数大于40%时，效果得到显著提高。温度、浓度增加，分子的扩散系数增加，堵塞物被渗透分散的几率增加，溶解效果增加。

2.3.3 含水对分散溶解效果的影响

评价含水对分散效果的影响，保持解堵剂溶液体积为20mL，图5 结果显示：随着含水的增加，溶解效果下降，原因为含水的增加一定程度上降低了解堵剂与沥青质颗粒接触概率。

2.3.4 溶解分散稳定性实验

选择70%解堵剂+30%稀油体系，70℃垢样充分溶解后，放置在室温下静置24h、48h，观察是否有堵塞物析出，并测定黏度变化情况，结果见表6。

表5 研制的沥青分散解堵剂与同类药剂效果的对比（实验温度70℃）

图4 不同温度下浓度对溶解效果的影响

结果表明：该药剂溶解沥青堵塞物过程不可逆，试样静置48h 后仍呈均匀黏稠液体，无沥青质析出，溶解分散稳定性比较好。

2.3.5 与联合站破乳剂的配伍性

将沥青分散解堵剂与联合站破乳剂配伍使用，结果见表7。由表7 可见，解堵剂与联合站在用破乳剂配伍性良好，解堵剂的使用不影响破乳。

图5 含水对沥青分散解堵剂溶解效果的影响（70℃）

表6 垢样溶解后油样体系的稳定性

表7 沥青分散解堵剂与联合站破乳剂的配伍性实验结果

3 高效沥青分散解堵剂现场应用

应用实例1 BK9井，2013年2月刮管在1826m处遇卡无法上提，多次开关井排液无法解卡，后钢丝断裂。多次下加重杆通井，最大下深26m 遇阻。后试挤地层水1.6m3，泵压迅速升至60MPa。分析认为：油管由于沥青析出和落鱼共同作用导致堵死。

2013年10月，采用50%沥青质分散解堵剂稀油溶液，利用连续油管冲洗工艺进行解堵。初期热油处理，进尺约1.8m/min，热油处理后期筛网处沉积物增加，处理效果变差，见图6。后药剂处理3.3h由258m 处理至1875m，平均进尺约7.4m/min，筛网处沉积物比较少，见图7。打捞井下落物未成功后，药剂4.5h 从2063m 处理至4363m，平均进尺约8.5m/min。

应用实例2 YJ2-1 井，2013年10月油压逐步下降，通井规下放至采油树BX156 法兰处遇阻，无法下放。后第二次通井，下至746m 处遇阻，上提钢丝断裂，工具串（加重杆和通井规）落入井内。检查采油树左翼油套内全是沥青质，见图8，颗粒状的黑色焦炭直径约60mm，油嘴被堵死。

图6 热油处理后期滤网沉积物

图7 药剂处理时滤网处基本无沉积物

图8 YJ2-1 井油嘴内堵塞物（白色为尘土）

2013年11月，采用50%沥青质分散解堵剂稀油溶液，利用连续油管冲洗工艺进行解堵。工具串：50.8mm连续油管+Φ454mm连接头+Φ54mm双活瓣式单向阀+Φ54mm 强力冲洗头。打捞落鱼成功后，采用沥青解堵剂改性稀油（质量分数8%～10%）进行油管循环冲洗，井下7～300m，连续油管遇阻严重，速度较慢，井下300m 以下，连续油管遇阻情况逐步减轻，循环冲洗至2000m，上提连续油管，完成解堵作业。