准噶尔盆地南缘高探1井生产管柱凝结物分析与沉淀机理研究

杜宗和，伍喆，李雪斌，杨晓儒，郭骁

准噶尔盆地南缘高探1井生产管柱凝结物分析与沉淀机理研究

杜宗和1，伍喆1，李雪斌1，杨晓儒1，郭骁2

（1. 中国石油新疆油田公司勘探事业部，新疆 克拉玛依 834000； 2. 长江大学，湖北 武汉 430100）

准噶尔盆地南缘GT1井在试产、更换完井管柱过程中，在油嘴处及油管内壁见凝结物，为探究凝结物成分与其沉淀机理，通过实验分析凝结物主要成分，判断其主要成分为沥青质，并对沥青质的理化性质及其沉淀机理做理论研究。

井筒凝结物；石油沥青质；沉淀机理

准噶尔盆地南缘西段四棵树凹陷高泉东背斜部署的风险探井高探1井于白垩系清水河组底部获高产工业油气流，其中13.0 mm油嘴试产，油压37.71~32.40 MPa，套压25.70~24.87 MPa，日产油 1 212.96 m3，日产气32.170×104m3，流压76.77 MPa，流温160.5 ℃。本井试产过程中，放大油嘴后，油压、产量快速稳定，表明储层压力高、物性好，有高产的潜力。通过预测数据与实际试产数据进行对比，误差均小于10%，确保了油藏的高效、快速发现，助力南缘勘探实现重大突破。不过，本井在试产、更换完井管柱过程中，在油嘴处及油管内壁见凝结物，本文旨在对管柱凝结物进行分析，为后续生产提供安全保障。

1 井筒凝结物成分实验

油管内壁凝结物如图1所示，分析结果显示以油为主，含泥粉砂质；井底筛管凝结物如图2所示，以粉细砂质为主，少量油。针对残存物中油组分开展族组分、含蜡分析；针对残存物中砂组分开展薄片、能谱、电镜、固含量、粒度分析。

图1 油管内壁凝结物

图2 试采管柱筛管内凝结物

采用国家标准SY/T 7550-2012测定原油中胶质、沥青质和蜡的含量。样品经蒸馏后，用正庚烷加热溶解沉淀，过滤出不溶物。用正庚烷回流除去不溶物中的油蜡和胶质后，用甲苯回流溶解沥青质，除去溶剂，得到沥青质含量。另一份样品在石油醚中溶解，蒸馏后用苯溶剂洗涤。采用氧化铝柱对油蜡进行分离。然后以苯丙酮为脱蜡溶剂，在20 ℃温度下用冷冻结晶法测定原油中的蜡含量，通过减法计算出含胶量。测量过程如图3所示。

图3 原油中蜡、胶质和沥青质含量测定流程图

油管残存物油分析结果见表1。

表1 油管残存物油族组分特征表

采用国家标准GB11901-89其中悬浮法测定油管残存物固含量，称取定量样品，用100 mL苯溶解，真空抽滤，记录滤膜前后增重，计算含固量。

式中：—水中悬浮物浓度，mg/L；

—悬浮物加滤膜加称重瓶重量，g；

—滤膜+称重瓶重量，g；

—试样体积。

油管残存物含砂量为30.88%，主要成分为石英和长石。

筛管残存物粉砂含量明显增加，含量约65%。粒径小于0.02 mm。成分见：石英、长石、泥质、方解石、铁质、炭质，与高探1井5 768～5 770 m岩屑成分相似。此残存物可能为地层物质。

通过实验分析高探1井井口凝结物主要是原油（沥青质）混微量砂，井底凝结物主要为原油和地层砂的混合物。油嘴处凝结物成分以胶质、沥青质为主，油管内壁凝结物成分以沥青质和地层砂为主。

2 沥青质基本性质

沥青质是可以在原油中溶解且质量较大的组分，并不能被类似于正庚烷的轻质溶液溶解。沥青质中包含着众多的原子，比如C、H、Y、S、N这些原子。沥青质由三种成分组成，其一是芳烃；其二是胶体悬浮液，局部分散在稳固的非极性树脂；其三是原油的软沥青质。由于沥青质的组成十分复杂，所以造成了其物理和化学性质的极其繁杂。

之前的研究认为，关于石油沥青质的结构是多种方式的分析结果，由于其复杂性与方法不统一，所以得到的结果也各不相同。主要基于油气骨架结构模型有两个部分，其一是由缩合芳环组成的芳香片，其二是由烷基组成的官能团。沥青质的分子结构并不单一，且沥青质的分子量决定于测试溶剂的极性，极性越弱，分子量越大。图4为沥青质结构图。

图4 沥青质结构图

研究沥青质性质的重点一直未变，就是沥青质分子量的测量。测试方法及其所测分子量如图5所示。

图5 不同测量方法下的沥青质分子量

原油沥青质使用互相靠近的方法使自身分子量变大，这种沥青质的粒径约在4～24纳米之间，利用沉淀剂促使其分子聚集，那么沥青质的分子量就会增大，使用性能更为良好的沉淀剂所获得的沥青质分子量约在900~3 000。沥青质的分子量常常随着温度与浓度变化，这是由于沥青质自身具有分散性与自缔合性。

3 沥青质的沉积机理

现在一般认为沥青质的沉淀就是其固体粒子的集合沉积，沉积一般有四个阶段：沉淀、聚集、表面接触和黏附，大分子的沥青质能够吸附在接触表面。沉积的四个阶段如示意图6所示。

图6 沥青质沉积过程

沥青质自缔合作用是在非水体系中进行的，作用机理尚不十分明确，但可以确定驱动力主要来自偶极相互作用、电荷转移、范德瓦尔斯和氧键等分子间作用力。

目前，学术界对沥青质沉淀机理有三种基本观点：一是基于以沥青质为原油胶质组分的胶体溶液理论，体系中分散相的核心是沥青质，胶质附着在沥青质上，从而形成胶束分散在油中，如图6所示。由于外界环境的变化，胶体平衡条件被破坏，沉淀过程是不可逆的。

图7 沥青质胶束溶液

二是溶液理论，以沥青质为固相溶质，以沥青质和蜡以外的原油为溶剂。认为沥青质以分子形式溶解在原油中，如图7所示。沉淀过程类似于热力学可逆过程，大多数沥青质沉淀和溶解实验都证实了这一点。

图8 沥青质分子溶液

三是沥青质沉淀是部分可逆的。沥青质的沉淀过程往往发生在多孔介质中。沥青质的聚集主要来自范德华力与π-π相互作用、偶极相互作用、电荷转移、氢键和其他分子间作用力。沥青质与接触面在流动过程中的黏附主要取决于范德华力、静电和水动力条件的共同作用。

4 结论与认识

（1）通过实验证明高探1井井口凝结物主要是原油（沥青质）混微量砂，井底凝结物主要为原油和地层砂的混合物。

（2）研究分析沥青质沉积机理。认为沉积原因是随着原油开采过程中，温度和压力均有所下降，从而导致轻质组分挥发，溶解于轻质油中的蜡、胶质、沥青质的溶解度明显下降，从而使轻质油中溶解的胶质、沥青质、蜡析出，并吸附在管壁上，逐渐堆积。

（3）目前清管采用机械方法，即连续油管清管解堵，了解凝结物沉积原因，为后续化学分散剂的研究打下理论基础。

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Condensate Analysis and Precipitation Mechanism Research in Production Pipe Column in GT 1 Well in the Southern Margin of Junggar Basin

11112

（1. PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Xinjiang Karamay 834000, China;2. Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China）

In the process of production test and replacement of completion string of well GT1 in the south margin of Junggar basin, condensate was found at the nozzle and the inner wall of tubing. In order to explore the composition of condensate and its precipitation mechanism, the main composition of condensate was analyzed by condensate composition experiment, and the main composition was determined as asphaltene, and the physical and chemical properties and precipitation mechanism of asphaltene were studied.

wellbore condensate; petroleum asphaltene; sedimentation mechanism

2019-11-14

杜宗和（1984-），男，工程师，毕业于中国石油大学，现从事油气勘探工作。

郭骁（1996-），男，长江大学研究生在读，研究方向：钻柱力学。

TE353

A

1004-0935（2020）02-0173-03