聚驱抽油机井蜡沉积物化验及清防蜡技术研究

2020-03-16杨国军大庆油田有限责任公司第五采油厂

石油石化节能 2020年1期

杨国军（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

大庆某油田聚合物驱试验区油层发育较差，采油工艺配套清防蜡技术，需要进一步研究与现场试验摸索[1]。我国在20世纪60年代就开始了小型聚驱采油矿场试验，目前采油工艺暴露出的主要问题是随着抽油机井大面积含聚，聚驱见效高峰期出现油井结蜡加剧。由于采用了三防油管，热洗周期也由注聚初期的337天降到120天[2]，出现热洗周期大幅度缩短，严重影响聚驱开发经济效益。

某油田聚驱试验区主要发育层为萨Ⅱ组和葡Ⅰ组两个油层组。平均单井发育砂岩厚度为41.46 m，有效厚度为16.91 m，渗透率变异系数为0.58。地质储量为524.81×104t，地下孔隙体积为1 035.15×104m3。该区块有43 口采油井、29 口注入井，其中抽油机井37口，螺杆泵井3口，电泵井3 口。从表1 试验区抽油机井参数匹配可以看出，主要以大泵生产为主。

表1 试验区抽油机井参数匹配

大庆某油田驱抽油机井同期平均热洗周期变化情况见图1。随着油井聚合物浓度的升高，热洗周期大幅度缩短，反映了聚驱油井结蜡特性与水驱不同，一般水驱油井热洗周期变化很小。

图1 大庆某油田聚驱抽油机井热洗周期变化

1 聚驱、水驱油井化验对比分析

随着油井聚合物浓度的增加，结蜡规律也发生相应变化，如果仍沿用水驱油井的热洗方法，将不能完全适用聚驱清蜡特点，影响聚驱开采效果。以聚驱油井结蜡规律跟踪分析为基础，对试验区聚驱和水驱油井分别取样，对原油物性进行化验对比。开展了延长聚驱油井热洗周期的试验研究，进行了聚驱油井热洗。

1.1 聚驱与水驱油样成分及物性化验

通过对聚驱与水驱油样的成分及物性进行化验（表2）的结果表明，聚驱原油析蜡点为44.3 ℃，析出蜡的熔点为58.4 ℃，均比水驱原油高7 ℃以上[3]。

表2 聚驱与水驱油样成分及物性化验对比

1.2 聚驱与水驱蜡样成分及物性化验

通过对聚驱与水驱蜡样的成分及物性进行化验（表3）的结果表明，聚驱蜡样的析蜡点、熔蜡温度以及结蜡初熔温度均高出水驱蜡样7 ℃以上，聚驱结蜡初熔温度达到45 ℃。

1.3 聚驱与水驱蜡样水浴加热熔化实验

通过聚驱与水驱蜡样水浴加热熔化实验，绘制出化蜡温度和化蜡率的曲线（图2）。由图2 可知，聚驱蜡样初熔温度为70 ℃，化蜡率达60%的熔蜡温度为75 ℃，100%的熔蜡温度高于80 ℃；水驱蜡样初熔温度为45 ℃，70%～80%的熔蜡温度为53 ℃，100%的熔蜡温度高于57 ℃。

图2 化蜡温度和化蜡率的曲线

1.4 聚驱与水驱蜡样浸泡实验

通过聚驱与水驱蜡样浸泡实验（表4）的结果表明，浸泡后的聚驱蜡样不溶物含量达到60.32%，呈沙土状，而水驱蜡样不溶物含量不足1%。可见，聚驱油井结蜡容易，清蜡难。

2 聚驱清防蜡技术优化研究

在试验区一直采用三防油管来防蜡。为了找到最佳的热洗清蜡技术，对掺水、高压蒸汽热洗以及二者交替热洗三种清蜡技术开展了现场试验研究，采用三种清蜡技术洗井时的井温测试情况见表5。由表5可知，试验区油井正常生产时，井筒温度基本上是随着井筒深度的增加而增加的，井底温度最高，一般可达42 ℃以上。

为了使热洗清蜡有效深度更深，化验后在试验区采用复合热洗方法，即掺水预热井筒+高压蒸汽热洗+掺水巩固替蜡的复合热洗。考虑到单独蒸汽热洗时井筒上部与蒸汽温差大，热量损失快，所以采用掺水预热井筒；考虑到热洗清掉的蜡应及时排出井筒的要求，对一定产液量的井采用掺水替蜡，巩固蒸汽清蜡效果。

2.1 掺水预热时间的确定

预热时间按照灌满套管环空为限，即每100 m套管对应1.24 m3掺水热洗水量。

式中：T0为预热时间，h；H0为动液面深度，m；Q0为热洗排量，m3/h，一般试验区Q0为6 m3/h。

表3 聚驱与水驱蜡样成分及物性化验对比

表4 聚驱与水驱蜡样浸泡实验情况

表5 采用三种清蜡技术洗井时的井温测试情况

2.2 产液量与掺水替蜡时间的确定

掺水替蜡时间与抽油速度有关。当产液量达到100 t/d 时，采出液从泵筒到地面的举升时间为0.5 h，此期间熔化的蜡不足以重新黏结在管壁上[4]；因此，产液量大于100 t/d 的聚驱油井蒸汽热洗后不需要再掺水替蜡，而产液量小于100 t/d 的聚驱油井蒸汽热洗后需要掺水替蜡。抽油速度计算如下：

式中：V 为油管中液流流速，m/min；D为油管内径，mm；d为抽油杆直径，mm；Q为产液量，t/d。

采出液从泵筒到地面所需时间计算如下：

式中：T 为流体从泵筒流出井口所需时间，min；H为泵深，m；V 为油管中液流流速，m/min。

2.3 泵筒流体被举升到地面时间

产液量与泵筒流体被举升到地面所需时间的关系见图3。由图3可知，对于低产液量的井，泵筒流体被举升到地面的时间要几个小时[5]，这样蒸汽热洗后井温会很快降低，致使已经化掉的蜡块又会重新黏结到杆管壁上，形成二次结蜡。

图3 产液量与泵筒流体被举升到地面所需时间的关系

因此，掺水预热井筒+高压蒸汽热洗后，需要进行掺水替蜡巩固试验。聚驱产液量与后续掺水热洗时间见表6。低产液量井更需要采用掺水热洗进行替蜡巩固。

表6 聚驱产液量与后续掺水热洗时间

3 聚驱清防蜡技术应用

自2015年以来，在试验区抽油机井中全部采用复合热洗技术，利用复合方法热洗有效清蜡深度更深，热洗效果更好。统计3年来热洗的98井次，平均入口温度为120 ℃，出口温度为85.5 ℃。由于应用复合热洗技术，热洗周期逐渐回升，大庆某油田聚驱抽油机井热洗周期变化见图4。由图4 可知，2016年平均热洗周期为197天，比2001年延长了67天；2017年热洗周期为211天，比2001年延长了81天。自试验区运用改进热洗技术以来，抽油机井从未发生过蜡堵事故。