渤海K油田井筒结蜡原因研究与治理

2020-08-27阮新芳巩永刚邹德昊魏志林武玉飞杨友国卢轶宽李金泽

钻采工艺 2020年3期

阮新芳, 巩永刚, 邹德昊, 魏志林, 武玉飞, 杨友国, 何滨, 李想, 卢轶宽, 李金泽

(1中海石油(中国)有限公司天津分公司 2中海石油(中国)有限公司蓬勃作业公司)

K油田投产后，虽然油井没有出现明显的蜡卡、堵现象，但井口取样后，油样迅速凝固，对分析化验和原油外输都带来了不同程度的影响。油田开发过程中，随着生产时间的增加，油井的蜡越积越多，严重时影响电潜泵的正常工作，使得泵效降低，举升能力下降；而蜡的厚度也是不断增厚，导致井筒过流面积减小、管内摩阻增加，最终油井无法正常生产，需要频繁修井，不仅增加了油田生产管理成本，还影响着油田的开发效果[1]。

一、原油实验分析

1.原油类型

对K油田的32支地面原油样品进行了室内原油常规分析化验。地面密度(20℃)0.885 g/cm3，地面原油黏度(50℃)31.2 mPa·s，含蜡量25.33%，凝固点35℃，沥青质7.47%，胶质11.89%；根据原油工业分类标准判定，K油田原油是高蜡、高凝的中质原油。

2.原油流动性分析

选取1支代表性原油样品，进行原油及其乳状液流动性分析。

按照要求，测试样品原油及乳状液不同含水率的黏温[2]。含水率范围为0到反相点，含水率间隔10%；温度范围为4℃到凝固点，实验点间的温差10℃。原油反常点为40℃，低于40℃的原油在不同剪切速率下的黏度数值相差较大，随着温度的降低，表观黏度的增大，油品的剪切稀释性会增强。

同样，经过实验得到原油含水后的反常点，随着含水率的升高，乳状液的反常点也相应的增大，特别是在含水超过30%后，反常点为80℃。

3.原油特征温度评价

采用差示扫描量热法(DSC)，在温度程序控制下，测量原油样品的功率差与温度的关系[3]。测得原油的析蜡点为54℃，析蜡高峰为28.5℃，析蜡高峰温度段为-4℃～36℃。在-20℃～析蜡点温度对DSC曲线进行积分，得到的面积为析蜡热焓，它与纯蜡的结晶热(一般取200 J/g)的比值就是原油的蜡含量。样品原油的析蜡热焓为52.177 J/g，蜡含量为26.09%。在析蜡高峰点，每降温1℃，相对析蜡量为2.25%，即0.59%的蜡。

二、油井生产过程中结蜡因素分析

当原油在井筒内流动时，如果井筒温度低于析蜡点，并持续降低，蜡将不断从原油中析出，沉积在电潜泵和油管表面[4-5]。通过原油物性实验研究的结果，综合考虑油井生产状态，分析认为油井产量、含水率、生产气油比、井温、生产时间等都会影响到蜡的沉积。运用油田各油井生产数据(油层深度1 800 m，油层温度84℃，原始静压18 MPa，饱和压力10 MPa，日产液30～150 m3，含水1.0%～36%，生产气油比为20～80 m3/m3，井口油压2.0 MPa),通过WellFlo软件，模拟油井生产状态，对其影响因素进行了敏感性分析。

1.产液量

当油井产液量增加时，井液流动速度较快，使井筒温度始终高于析蜡温度，蜡分子无法从原油中析出，从而析出的蜡量相对较少。反之，产液量减少，则析出蜡量会增加(图1)。

图1 不同产液量时的油井生产剖面

2.含水率

由于水的比热大于油，含水率越高，井筒结蜡可能性越小(图2)。

图2 不同含水率下的油井生产剖面

3.生产气油比

在井液流动过程中，压力下降到饱和压力以下，溶解气不断分离出来，产生焦耳汤姆逊效应，井液温度随之降低。当压力越低，分离出的气体就越多，随之井温降低，井液析出蜡量越多。当井底流压越低、生产气油比越大，增加井筒结蜡现象(图3)。

图3 不同生产气油比下的油井生产剖面

研究认为，在油井生产过程中，产液量、含水率和生产气油比的变化，都影响着井筒温度；可以通过调整油井工作制度，增加油井产液量，减缓油井的结蜡程度。

三、现场试验效果

1.普通油管与井口温度的关系

(1)下泵深度越深，同一产量下井口温度越高。对K油田某一口井使用普通碳钢Ø88.9 mm油管，预测同一电泵机组在不同下泵深度1 000、1 100……1 900 m下日产量150 m3时的井口温度,下泵深度越深，同一产量下井口温度越高。其主要原因是由于同一产量下流体在套管内的流速低于油管内的流速，流速越低，同样距离下流体在套管内散失的热量越多。

(2)下泵深度一致，产量越高井口温度越高。利用多相管流软件计算，K油田生产井产液量在50～350 m3/d之间，单井井口温度在39℃～61℃之间，与实际油井井口温度相吻合(图4)。