哈得碳酸盐岩油藏井筒异物堵塞原因分析及对策

徐海霞，任利华，卢培华，孟祥娟，刘豇瑜，李岩

（中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院，新疆库尔勒841000）

哈得碳酸盐岩油藏井筒异物堵塞原因分析及对策

徐海霞，任利华，卢培华，孟祥娟，刘豇瑜，李岩

（中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院，新疆库尔勒841000）

针对哈得油田奥陶系储层油藏开发过程中，出现井筒内异物堵塞影响油井正常生产的难题，通过室内实验分析井筒堵塞物成分是以胶质、沥青质为主，进而分析胶质沥青质在原油举升过程中析出的原因及影响因素，筛选出可高效分解沥青质堵塞物的化学助剂HC-C20，此分散剂应用于井筒解堵取得了很好的效果。

奥陶系；井筒堵塞；沥青质；沉淀；沥青分散剂

哈得XX井区位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起南斜坡哈得逊鼻状隆起构造带中部，开发层位为奥陶系。近几年井下作业过程中，发现部分油井有不同程度的井下异物堵塞现象，对于已经发生堵塞的油井，主要的解堵作业手段是机械清蜡，但是堵塞严重的油井刮蜡片无法下放，作业有效期短，已不能满足现场生产需求。

1 异物堵塞井基本情况

1.1 异物堵塞井生产情况

A井2015年2月14日用3mm油嘴放喷求产，油压31.17MPa，套压17.47MPa，产油11.4m3，综合含水0，折日产油68.4m3，折日产气3591m3。测试时打捞压力计2次遇阻，第一次遇阻位置2400m，第二次遇阻位置1790m，2015年2月23日取出打捞工具，发现打捞器内有粉末状干油带出，扶正器、震击器等节箍处均有胶质、块状油泥，见图1。

图1 现场取样图Fig.1 Field sampling image

B井2013年7月27日3mm油嘴投产，油压22.5MPa，日产液48t，日产油48t，不含水，日产气8640m3。该井2015年3月5日停喷关井，3月10日测静温静压梯度，45mm通井规通井至3489m遇阻，无法通过通井规。C井2015年2月1日，用Φ48mm加重杆通井至2588m遇阻，经活动无法下放。2015年2月2日，用Φ48mm加重杆通井至2588m遇阻，经活动无法下放。

1.2 异物堵塞井原油分析数据

对A、B、C三口井油样进行化学分析与密度测试，见下表1。

表1 原油分析数据Tab．1 Analyzing the data of crude oil

从表1中可看出，B和C油样含蜡量5.9%和5.5%，三口井的沥青质含量仅在0.4%左右，数据显示井口取样处的原油性质测试蜡含量和沥青质含量均属低蜡、低沥青。

2 堵塞物成分分析及原因分析

2.1 堵塞物成分分析

（1）堵塞物外观A堵塞物为黑色残渣状固体，手捏呈粉状。其外观见图2。

图2 HD301堵塞物样品外观Fig.2 Appearance of the HD301 well clogs

（2）有机物和化合水含量测定称取适量A堵塞物样品，根据HG/T3533-2011标准测定550℃灼烧失重，计算有机物和化合水的含量，实验结果见表2。

表2 有机物和化合水含量分析结果Tab．2 Analyzing results of the organic matter and combine water contents

由表2知，经高温灼烧，灰化后剩余的无机部分很少，A堵塞物样品中有机物及化合水含量为99.50%。可以初步判断堵塞物成分主要是有机物。

（3）胶质、沥青质含量测定称取适量A堵塞物样品，根据SY/T5119-2008标准测定胶质和沥青质含量，实验结果见表3。

表3 胶质、沥青质含量测定结果Table 3 Measure results of the colloid and asphalting contents

由表3可知，A堵塞物样品中胶质含量为4.11%，沥青质含量为37.17%，所以A井堵塞物主要是有机沉积物，其中主要是沉积沥青质。

2.2 沥青质沉积的原因分析

沥青质是一种溶解度类物质，是由多种溶解度性质相近的成分组成，其易溶于原油中的芳香烃化合物而不溶于低分子烷烃。沥青质沉积主要取决于原油胶体体系的热力学状态是否达到平衡。原油沥青质是以分散胶体的形式存在，是一种热力学平衡状态。在任何一种作业过程中，温度、压力的变化，原油性质的改变均可能打破这种平衡，引起沥青质絮凝和沉积［5］，例如储层压力下降、混相或CO2驱及酸化作业等。因此，沥青质沉积的主要因素有温度、压力以及原油组分的改变等。

（1）油藏特征分析哈得XX井区是哈拉哈塘油田向南的延伸，井区构造位置位于塔里木盆地满加尔凹陷北部的哈得逊构造带，北侧与塔北隆起轮南低凸起相接。原油色谱基线均具有明显的“鼓包”，奥陶系油藏原油正构烷烃分布完整，具有早期稠化、晚期再充注的多期成藏特征。哈得XX井区断裂发育，为油气充注提供了运移通道。油源对比表明，轮南低凸起上的哈拉哈塘-塔河-轮古奥陶系油气主要来源于满加尔凹陷寒武—奥陶系海相烃源岩。主要产层是一间房组，属于碳酸盐岩油藏，储集空间主要为洞穴和孔缝，非均质性极强，而空间结构复杂使得缝洞体下部的稠油很难被驱出，形成稠油、中质油和轻质油共存的现象。

（2）原油组分的影响沥青质本身不是纯组分，其物化性质异常复杂，沥青质是原油体系中极性最强的物质，这一特点是促使其易于吸附在固体表面的重要因素之一。原油中高分子量分子与低分子量分子、极性分子与非极性分子、芳香度等都是沥青质发生沉积的内在影响因素。Newberry［1］等人提出了一种SARA方法来确定原油发生沥青质沉积的可能性，该方法使用下式计算胶体的不稳定指数CII：

CII=（Saturates+Asphaitenes）/（Resins+Aromatics）式中S（Saturates）：原油中饱和烃的含量；第一个A（Asphaltenes）：芳香烃的含量；R（Resins）：胶质的含量；第二个A（Aromatics）：沥青质含量。

若CII≥0.9，则该原油易发生沥青质沉积。

对现场取的原油样品采用棒薄层色谱法进行了族组分测定及分析，原油的CII值计算见表4。

表4 原油族组分分析Tab．4 G roup analysis of crude oil samples

从表4可以看出，C井原油的沥青质含量较高，CII值为2.39，远大于0.9，属于易于发生沥青质沉积的油样。使用SARA方法确定原油发生沥青质沉积的原理是基于石油胶体结构模型，当原油中4组分（沥青质、胶质、芳香烃、饱和烃）的相对含量在一定比例范围内，原油体系处于一种热力学平衡状态。原油中，胶质是构通沥青质与油相的桥梁，胶质吸附在沥青质表面，使其溶解在原油中。一旦胶质的含量减少，原油中沥青质胶束所受到的平衡力被打破，沥青质则从原油中析出。CII值越大，表明原油发生沥青质沉积的可能性越大。

（3）温度的影响在地层条件下，原油中的各组分相互平衡。生产条件下，井筒温度下降，外在条件的这种变化，改变了原油中各组分间的相互溶解度，平衡遭到破坏，沥青质将发生沉淀，所以温度是沥青质沉淀的一个外在因素。温度对沥青质沉淀的影响主要是通过改变原油本身的组成和性质。温度改变时，沥青质沉淀与否主要是看原油中沥青质的分散溶解与其碰撞聚集哪方面更占优势。

图3表明，随着井筒温度的降低，C井原油的沥青质含量先缓慢减少，在80℃时沥青质沉积量达到最小，随后迅速增加。随着温度的降低，沥青质和原油的溶解度参数均增大，但是在80～120℃范围内，沥青质的溶解度参数增大的幅度大于原油的溶解度参数的变化，所以不利于沥青质在原油中的稳定，沥青质析出量增大；温度低于80℃以后，沥青质的溶解度参数增大的幅度小于原油的溶解度参数的变化幅度。因此,温度也是沥青堵塞井筒的重要因素之一。

图3 C井原油中沥青质含量与温度的关系曲线Fig.3 Curve of asphalting contents and temperature

（4）压力因素的影响Burker[6]等人从溶解度参数角度分析了压力对沥青质沉积的影响。在油藏地层条件下，地层压力较高，原油中含有大量的轻组分和溶解气，这些是保持沥青质在原油中溶解的有效溶剂。原油从油藏流向井底，在井筒举升的过程中，压力高于泡点压力时，原油的轻烃组分体积逐渐增加，胶质不断被溶解，构通油相和沥青质直接的“桥梁”逐渐减少，原油胶束体系的热力学平衡被打破，沥青质逐渐析出；在压力降低至低于泡点压力之下时，轻烃组分以气体的形式释放出来，液相中重组分含量增加，沥青质的溶解度参数增加，沉积量减少。因此，沥青质开始沉积总是发生在压力高出泡点时，在泡点压力附近沉积量最大。C井油藏中深6382.5m，地层压力71.7MPa，原油处于饱和状态，原油中含有大量的轻组分和溶解气，地层原油体积系数1.6494 m3·m-3，井筒3400m深度压力降至51.5MPa。在饱和压力27.2 MPa下，地层原油体积系数最大1.8052 m3·m-3。

综上所述，沥青质沉积的主要原因是原油组分本身的影响，温度和压力是引起沥青沉积的外在因素，随着开采过程，井筒温度降低，压力减小，造成井筒内沥青质沉积。

3 对策及现场应用实例

针对哈得奥陶系油藏生产过程中，胶质沥青质在原油举升过程中不断析出，造成井筒内堵塞，影响油井正常生产的难题，目前没有预防井筒堵塞的有效手段，对于已经发生堵塞的油井，常用的清除沥青质沉积方法有减小剪切力及压力降、定期刮管清除、溶剂处理、注入分散剂［2，3］等，其中机械清除的方式，作业效率低、有效期短，对于井筒堵塞严重的刮蜡片无法下放。注入分散剂由于具有分散效果好、施工安全、环保等特点成为解决沥青堵塞问题的有效途径［3，4］。分散剂解堵的主要机理是将沥青质分子包围使其稳定在原油中，而不发生絮凝和沉积造成堵塞［4］。本文筛选出对堵塞物溶解效较好的分散剂HC-C20。

HC-C20沥青分散剂不仅能有效抑制原油中沥青质的析出，还可以对于析出的沥青质快速的溶解分散，使分散的沥青质溶解后能稳定存在而不会发生再沉积的现象，并且其具有较好的防堵、解堵性能。同时沥青质被溶解分散后，还可大幅降低原油的粘度，有效降低掺稀量，提升生产效益。HC-C20沥青分散剂为油溶性，与原油配伍性良好，常温棕黑色流动状液体，对原油乳状液的破乳脱水无影响。

以D井为例，D井是自喷采油井。2015年8月27日实施第一轮注水替油，累计注入20 m3后注水压力上升至10MPa，无法继续注水，经室内实验证明为沥青质沉积堵塞油管。利用2015年9月1日挤沥青分散剂解堵，由于自喷井井下管柱带有封隔器，注入沥青分散剂只能采取正挤解堵的方式，采用700型水泥车将HC-C20高效沥青分散剂与稀油混合的混合液以段塞的形式挤入油管，焖井2h使沥青分散剂充分与堵塞物接触、溶解，从而解除油管堵塞，再注清水或稀油顶替至地层中。3日开井通井无遇阻，成功测静温静压梯度，5日注水替油，日注水400m3，解除井筒堵塞，分散剂解堵效果明显。利用HC-C20高效沥青分散剂解堵，作业风险小，过程简单，成本低，效率高，特别是对于井筒深部的沥青质堵塞以及堵死井筒无法正常生产的情况具有明显的技术和经济优势。

4 结论

（1）室内实验分析表明，哈得XX区块井筒堵塞物是以沥青质为主的有机物。

（2）油藏开发过程中沥青质堵塞物形成的主要原因是原油本身的性质组成，影响因素主要是油藏特征、温度、压力和原油组分等。

（3）HC-C20沥青分散剂不仅能分散沥青质，而且对沥青质有极强的溶解能力，使分散的沥青质溶解后能稳定存在而不会发生再沉积的现象。现场应用在井筒解堵方面取得较好的效果。

［1］Newberry ME，Barker KM．Organic formation damage controland remediation［J］.SPE 58723-MS，2000.

［2］赵凤兰，鄢捷年.用于预防和解除有机垢的修井液添加剂［J］.钻井液与完井液，2005，22（BO5）：107-109.

［3］樊泽霞，丁长灿，李玉英，等．沥青质沉淀清除剂的研制与应用［J］.特种油气藏，2013，20（4）：113-116.

［4］赵凤兰，鄢捷年.沥青质沉积抑制剂和清除剂研究［J］.油田化学,2004,21（4）：310-312；309.

［5］胡广杰.塔河油田TK305井井筒沥青质沉积防治［J］.油田化学, 2006,23（1）：12-14；26.

我国高性能碳纤维技术获突破国产化速度加快

1月14日，哈尔滨结束的中国复合材料学会“关于深入推进实施新一轮东北振兴战略暨复合材料区域与行业学术服务座谈会”上，学会理事、哈尔滨天顺化工科技开发公司董事长孟凡钧宣布，公司继在2015年底成功达产低成本T700级碳纤维基础上，经过一年刻苦攻关，利用自产千吨线生产的原丝，再次突破低成本T800级碳纤维生产技术。此次低成本高性能碳纤维的达产技术突破，标志着我国国产化碳纤维具有了较强的国际竞争力。

据科技日报1月18日消息，碳纤维在新材料领域里被称之为"黑色黄金"，具有重要的战略地位。科技日报记者在哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所于1月9日出具的检测报告上看到，天顺公司12K自主型号T800级碳纤维的拉伸强度、拉伸模量等各项指标均达到日本T800级碳纤维技术水平。孟凡钧介绍，公司自主研发具有独立知识产权的碳纤维产业化生产技术、工艺、装备，已申请100余项专利，其技术可调范围大，同一条生产线可根据客户需要生产T300、T700、T800不同等级,以及3K、6K、12K等不同型号的碳纤维原丝，而且具有能耗低、排污少、投资少、生产成本低等优点，天顺公司T800级碳纤维原丝的生产成本可控制在350元·kg-1左右。在T800级基础上，天顺公司目前正在攻关T1000级碳纤维，已经取得进展。

Cause analysis and prevention of wellbore blocking in the carbonate reservoirs of Hade oilfield

XU Hai-xia*,REN Li-hua,LU Pei-hua,MENG Xiang-juan,LIU Jiang-yu,LI Yan
（Institute of Oil and Gas Engineering,Traim Oilfield Company,PetroChina,Korla 841000,China）

To solve the problem of well bore blockage caused by the precipitation of,with the development of Ordovician reservoir,foreign material was experimental analyzed.According to results of study,the foreign material mainly was colloid and asphalting.The cause and effect of this dispersant in the process of lifting the oil were studied as well．Plug removal Agents HC-C20 which is best in dissolving blockage was screened out.Field application has shown that this dispersant can prevent the blockage caused by the precipitation of colloid and asphalt material effectively．

ordovician system;wellbore blockage;viscous oil asphalt;dispersant;asphalting dispersing agent.

O657.3

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170171

2016-11-03

徐海霞（1985-）,女,汉族,山东曹县人，工程师,2012年毕业于中国石油大学（北京）提高采收率专业，研究生学历，主要从事采油工艺、油田化学及提高采收率技术。