一种改进药剂在A 油田的应用

朱碧寒 （大庆油田有限责任公司第七采油厂）

A 油田从2019 年开始在机采井上应用化学清防蜡技术，主要药剂为清蜡剂、防蜡剂。但现场应用过程中发现，低含水率油井上应用的清蜡剂为油基配方，闪点低、易挥发，储存及使用的过程中存在一定的安全隐患；水基防蜡剂用在低含水率油井上效果一般，有进一步研究及优化空间；加药周期的制定较为粗略，同样可进一步优化方案。

1 室内实验

开展室内实验，改进与优选药剂配方，然后将配方与目前在用清蜡剂、防蜡剂进行指标对比，确保达到预期指标。

1.1 药剂配制与优选

药剂主要包括清蜡类物质、防蜡类物质、乳化剂、降黏剂及助溶剂等多种组分[1]。每种药剂的组分比例不同，药剂的清蜡速率、防蜡率等技术参数也就存在差异，药剂配方的优选过程就是改变药剂各组分比例的过程。一个区块的药剂优选主要依据该区块的含蜡量，同时结合其胶质沥青质含量及原油黏度等基本情况来确定及优化，以保证优选后的药剂具有较高的清蜡速率及防蜡率，适合在该区块使用并达到清蜡和防蜡的目的。

为确保化学药剂在A 油田不同区块的适应性，分别在a 区块、c 区块和f 区块等三个区块各选2 口井进行取样分析。其中a 区块取样井为1#井、2#井，区块含蜡量为5.6%，沥青质胶质含量为3.5%，原油黏度为10.68 mPa·s；c 区块取样井为5#井、6#井，区块含蜡量为9.1%，沥青质胶质含量为2.9%，原油黏度为10.95 mPa·s；f 区块取样井为11#井、12#井，区块含蜡量为16.1%，沥青质胶质含量为4.9%，原油黏度为37.42 mPa·s。

以“保证闪点、凝点合格，尽量提高清蜡速率、防蜡率”为目标进行配方优选[2]。对每个区块，以含蜡量为主要参考，以沥青质胶质含量、原油黏度为次要参考进行药剂配方，每个区块做5组。a、c、f 区块药剂配方情况见表1。

表1 a、c、f 区块药剂配方情况Tab.1 Agent formulation of block a，c and f

对不同区块的5 种配方分别进行清蜡速率、防蜡率、闪点、凝点、降黏率等基本参数测定。按照“提高闪点、确保较高清蜡速率及防蜡率”要求进行配方的优选。a、c、f 区块加药配方基本参数测定见表2。最终优选确定各区块药剂配方：a 区块的药剂配方为配方4；c 区块的药剂配方为配方1；f区块的药剂配方为配方4。

表2 a、c、f 区块药剂配方基本参数测定Tab.2 Determination of basic parameters of agent formulation in block a，c and f

1.2 优选配方指标检测

对优选的配方与在用的清蜡剂与防蜡剂各项指标进行对比。外观上，各优选药剂均为乳白色液体，目前在用的清蜡剂为透明淡黄色液体，防蜡剂为半透明淡黄色液体；凝点上，各优选药剂均在-53 ℃以下，与目前在用清防蜡剂相比最多高出2 ℃，基本持平；闪点上，各优选药剂均超过53 ℃，与目前在用清防蜡剂相比最多高出20 ℃以上，有较大幅度提高；清蜡速率上，a 区块优选药剂为与目前在用清蜡剂相比低17 g/min·m2，相差不大，c 区块、f 区块优选药剂为与目前在用清蜡剂相比分别高出36 g/min·m2、116 g/min·m2，指标高出较多；防蜡率上，各优选药剂均为49%，与目前在用的防蜡剂相比低2 个百分点，基本持平；降黏率上，各优选药剂与目前在用的防蜡剂相比或高或低，最多相差8 个百分点，指标相差虽较多，但该指标为非主要指标。由以上对比可知，各区块优选药剂的各项技术指标均达到预期效果。

改进优选药剂检测结果显示，优选后的药剂在清蜡速率、防蜡率等主要指标均保持较高水平，同时其闪点也达到较高水平，可达到安全运输、存储及使用的目的。

2 现场试验及效果评价

在a、c、f 区块分别选取日产液量、含水率不同级别井30 口，开展现场试验，同时开展加药周期及加药量技术标准研究[3]，为现场应用提高了技术支持。

试验方案：跟踪整理试验井电流数据，根据电流变化的幅度，对不同井添加不同类型与不同剂量的药剂，添加后连续测定电流，并对电流降幅未达标井进行补充药剂量，直至降幅达标。整理并拟合出电流变化幅度与药剂量之间的数学关系式[4]，以数学关系式为基础，综合考虑单井年药剂用量、工人劳动强度等两个主要因素，确定较为合理的加药周期与加药量[5]，科学指导现场施工。

2.1 选井及技术方案

在a 区块选取8 口井、c 区块选取3 口井、f 区块选取19 口井进行现场试验。对试验井进行彻底洗井后测试单井电流数据，建立单井数据跟踪表，当单井电流数据变化至一定幅度时，加入药剂，并在加药后测取电流是否能回落至彻底洗井后水平，如不能，则按照每次25 kg（1 桶）的补充剂量继续添加药剂，直至电流回落至彻底洗井后水平[6]。

2.2 电流变化与药剂量关系

整理电流变化与加药量数据，将相同药剂量且电流变化幅度基本一致的井作为一组，取平均值。电流变化幅度与加药量关系见图1，对散点进行拟合，得到初始公式，对公式系数进行进位简化处理[7]，得到加药量与电流变化幅度数学关系式为Y=0.45X2-0.9X+17。

图1 电流变化幅度与加药量关系Fig.1 Relationship between current change amplitude and dosage

2.3 加药周期优化

理论上讲，上述这种选择将机采井卡井前的任意一天作为加药周期均可，相应的加药量数据也可以用公式进行计算。从现场看，受单井年药剂成本及工人劳动强度等各种因素限制，加药周期与加药量标准应有一个较为合理的点或者区间[8]。

通过综合考虑，确定合理的加药周期与加药量。统计电流变化幅度与生产天数之间的数据，电流变化幅度越大，生产天数越长，机采井越容易卡井。

对电流变化、 生产天数同数学关系式Y=0.45X2-0.9X+17 结合，得到电流变化、生产天数及单次加药量关系表；同时，根据生产天数计算出单井年加药次数，然后计算出单井年药剂用量情况。加药周期与加药量关系见表3。

以表3 为基础，首先考虑药剂成本，以单井年药剂用量最低为出发点选择相应的周期及剂量。此时，选择周期为：电流变化在7.6%～9.8%，即加药周期在41～63 d；选择加药量为：单次加药量为27～51 kg。其次考虑工人劳动强度，以尽量延长周期为出发点选择相应的周期与剂量。此时，选择周期为越大越好，相应地单次加药量可以用公式进行计算。

综合考虑上述两个方面认为，周期选择在41～63 d，加药量选择在27～51 kg 比较合理[9]，既能降低单井年药剂成本，又可减轻工人劳动强度。考虑到药剂均为25 kg 标准桶装，为方便操作，现场施工时建议选取周期为50 d，加药量为50 kg（2桶）。

2.4 综合效果评价

在第三作业区和第四作业区分别选取79 口井、36 口井进行现场应用，改进优选药剂的平均加药周期为47 d，平均单次加药量为50 kg，115 口井电流平均运行92 d，较为平稳，以10 口井为例，优选后药剂现场应用部分单井效果对比见表4，证明药剂适应性良好，周期及加药量标准制定合理。优选方案具有以下节能降耗优点：

表4 优选后药剂现场应用部分单井效果对比Tab.4 Comparison of partial single well effect for pharmaceutical field application after optimization

1）单井年成本降低。按照研究结果，改进优选后的药剂平均单井加药周期为50 d，年加药次数为7.2 次，单次加药量为50 kg，单井年加药量为360 kg，药剂按预测价格7 750 元/t 计算，单井年药剂费用为2 790 元[10]；目前在用清防蜡剂的平均单井加药周期为30 d，单井年加药次数为12 次，单次加药量为50 kg，单井年加药量为600 kg，单价为6 980 元/t，单井年药剂费用为4 188 元。同等效果前提下，改进优选后药剂平均单井年节省费用1 398 元。

2） 年度节水效果明显。应用改进优选药剂后，平均单井清蜡周期由原来的90 d 延长至150 d，降低了洗井次数，节约了水资源。平均单井年洗井次数由4 次下降至2.4 次，减少了1.6 次，平均单次洗井用水量24 m3，则单井年减少用水量38.4 m3。A 油田开井数约3 500 口，全油田年减少洗井用水量约134.4 m3。

一个检泵周期内节水效果：在A 油田一个检泵周期1 096 d 内，改进药剂的应用虽不能实现免清蜡，但可有效减少洗井次数。一个检泵周期内，洗井次数由原来的12.2 次下降至7.3 次，减少了4.9次，全油田年减少洗井用水量411.6 m3。

3）机采井高负荷状况得到改善。一般其高负荷生产时间年均可减少120 d。高负荷状态下的日耗电量较正常情况下高约3 kWh，则单井年可减少耗电量360 kWh。A 油田开井数约3 500口，全油田年减少用电量约126×104kWh。

4）药剂闪点提高，运输、储存及使用过程中更加安全。改进优选后药剂在清蜡速率、防蜡率保持较高的条件下，其闪点均达到50 ℃以上，消除在储存及施工过程中存在的安全隐患[11-12]。

5） A 油田机采井加药采取加药车的方式，按加药周期严格执行。加药周期决定了加药频次，加药车辆不足、道路差、天气原因等多因素会导致一部分井无法实现按周期加药，会因此导致卡井现象的发生。改进后药剂后，平均加药周期约50 d，较原来的平均20 d 提高30 d。加药周期的延长，较大缓解甚至消除了前述因素的影响，提高了机采井的生产时率[13-14]。据统计，应用改进药剂以来，全油田生产时率由原来的96.68%提高至97.76%，提高1.08 个百分点。

3 结论

1）根据A 油田不同区块的含蜡量、沥青质胶质含量、原油黏度数据进行药剂配方改进优化，优选出不同区块的药剂，经过室内实验测试，具备较高的清蜡速率及防蜡率，可达到预期的清防蜡效果。现场试验结果证明，改进药剂具有较好效果。

2）通过对现场试验数据的整理，并采用数学拟合的方式，同时综合考虑多方面因素，给出加药周期及加药量的技术标准。用于指导实践，达到预期效果。

3） 改进药剂应用后，A 油田年用药剂量、洗井用水量、用电量等均有大幅度减少，同时，油井的生产时率也得到提高，达到降低成本、节约能源的目的。