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摘要:原油中含有不同数量的石蜡,在油层条件下,一般处于溶解状态。原油从井底上升流经油管时,温度、压力逐渐降低,蜡逐渐析出,聚集、积附于管壁,称油井结蜡。它使油管内径变小,影响井的生产能力,严重时使油井停产。在原油生产的过程中,油井结蜡是影响油井高产稳产的突出问题之一。防蜡和清蜡工作是油井现场管理日常工作的重要内容之一。本文从管理区油藏类型的出发,对不同物性的原油清防蜡状况进行分析,结合管理区结蜡状况和现场清蜡工作的实际情况,特别是对高含蜡、低能量油井的清蜡情况的探索跟踪,形成了适合管理区低能量油井清蜡的新技术,并在该管理区推广应用。
关键词:油藏类型;清防蜡;加热炉洗井;空心杆洗井;热油洗井
不同油层的油井,由于原油性质和含蜡量、温度压力、流动条件和油管表面条件等不同,开始结蜡的位置也不同。自喷井、抽油井或气举井都在某一井段以上(包括出油管线)开始结蜡。在生产过程中,当井底附近油层的温度低,或由于注水,使油层温度降低到结蜡温度时,也会在井底附近或油层内部结蜡。
1 油井防蜡清蜡简述
本文从管理区油藏类型的出发,对不同物性的原油清防蜡状况进行分析,结合管理区的结蜡状况和现场清蜡工作的实际情况,特别是对高含蜡、低能量油井的清蜡情况的探索跟踪,形成了新式加热炉洗井、空心杆洗井、热油洗井等油井清蜡新技术。这些新技术避免了常规水泥车热水洗井造成的油层污染、排液期长、不返液、热洗质量不高等问题,效果显著。通过改进工艺方法,加大推广力度,管理区高含蜡低能量油井的清防蜡新技术必将在生产中发挥更加积极的增产增效作用。
2 油井结蜡的危害及影响因素
油井在生产过程中,随着温度、压力的降低和气体的析出,达到一定条件时,原油中溶解的石蜡就会结晶、析出。随着温度、压力的进一步降低,石蜡将不断地析出,其结晶体便聚集和沉淀在油管、套管、抽油杆、抽油泵等管材和设备上,这种现象称为结蜡。油井结蜡不是白色晶体,而是黑色的半固体和固体状态的由石蜡、沥青、胶质、泥砂等杂质组成的混合物。
2.1 油井结蜡的危害
油田开发过程中的油井结蜡,严重影响了油井的正常生产,油井由于结蜡造成的危害程度按从轻到重的情况可分三个阶段:1)当油井管壁结蜡逐渐增多时,会造成油流通道减小,井口回压上升,降低油井产量,自喷井甚至会停喷;地层射孔炮眼和泵入口处结蜡,会增大油流阻力降低泵效;地层内部结蜡会大幅度降低其油相渗透率,使油井大幅度减产或停产等。2)随着蜡量增多,大量蜡附着在油管内壁和抽油杆上,会导致管柱载荷出现明显的变化,电流上升,影响杆、管使用寿命,缩短油井免修期。3)一旦结蜡严重,则会导致抽油泵工作失灵,严重影响抽油效率,甚至将深井泵卡死,损坏设备,出现蜡卡躺井,而且洗井解卡的压力上升,洗井液进入地层,造成油层伤害,这一点在低渗透油田表现得尤为明显,也是结蜡对油井造成最为严重的后果。
2.2 油井结蜡的影响因素
2.2.1 原油温度对结蜡的影响
一般来说,当温度保持在析蜡温度以上时,蜡不会析出,就不会结蜡,而当温度降到析蜡温度以下时,开始析出石蜡,温度越低,析出的石蜡越多(但是,析蜡温度随着开采过程中原油组分变化而变化)。当压力降到泡点以下时,天然气开始分离出来,由于天然气的气化过程和压力降低、天然气膨胀都要吸热,使温度下降,更促进结蜡。
2.2.2 原油成分对结蜡的影响
原油中石蜡和胶质含量高,管道石蜡沉积强度就大,这是因为在其它条件相近的情况下,原油含蜡量高,其石蜡的析出量也多;而胶质的增加,将使蜡胶分子团表面发生吸附,蜡晶表面很多地方被胶质的极性部分所占据,再吸附的胶质其非极性部分必然向外,这将有利于蜡分子的集结,从而增加结蜡,这样的蜡晶中分子排列不可能非常规则,必然是较为松散的,混乱的,含油较多的。这表现为胶质浓度增加至一定程度后,结蜡量上升。
2.2.3 原油含水率对结蜡的影响
一般来说,当原油含水率增高时,水容易在管壁处形成水膜,削弱了石蜡直接在管壁上析出结晶的亲合力,减少了石蜡与管壁直接接触的机会;特别是当原油含水率超过了转相点后,原油乳状液从油包水型转变为水包油型,作为分散相的水成为连续相,从而导致石蜡沉积强度大幅度下降[8]。
2.2.4 管壁温差对结蜡的影响
原油管道石蜡沉积强度随管壁内外温差的增加而增大,因为当壁温低于石蜡的初始结晶温度时,壁温与中心油流的温差愈大,石蜡分子的浓度梯度愈大,分子扩散作用愈强;当中心油温一定时,壁温愈低,管壁附近的蜡晶浓度愈大,剪切弥散作用增强,布朗运动引起的蜡晶间的相互碰撞也加强,这一系列因素都会使管壁的结蜡量随管壁温差的增大而增大。当壁温高于油温时,尽管油温是在结蜡高峰区内,管内壁也不会或很少结蜡。
2.2.6、管壁材质和原油中所含杂质对结蜡的影响
管壁上沉积的砂和其他机械杂质也容易成为蜡的结晶核心。油管内壁和抽油杆表面的粗糙度也会影响蜡的析出,如表面越光滑,结蜡和蜡晶长大越困难,管壁粗糙度愈大,愈易结蜡。
2.2.7、生产油气比对原油结蜡的影响
生产气油比越大,井筒结蜡厚度越大,因为分离出的气体越多,原油温度降低幅度越大。 此外, 油井的产液量也影响原油的结蜡,一般来说,油井的产液量大,管壁的温差减小,结蜡速度变缓,而产液量小,油井的结蜡速度就会增加。
3热洗清蜡新方法
3.1 新式加热炉洗井
利用掺水系统的压力,通过高效热传导炉把掺水加热到80度以上,再进入套管进行洗井。控制好温度和压力就可以完成边加热边洗井。这一新式洗井方法改变了以往水泥车洗井的老模式。在掺水管线上栽1寸闸门并与加热炉进口相连,炉子出口与套管连接,实际操作过程中我们通过控制1寸闸门来控制水量,控制干气来调节炉火,使掺水通过炉子出口时温度应大于80度小于90度,再进入套管,达到洗井的目的。雖然这一洗井方法很方便,但存在局限性:由于该洗井方式,是利用掺水和掺水压力,并利用干气进行加热,所以要用该方式洗井就必须同时具备掺水和干气的油井。在实际操作过程中,应该注意掺水量不能超过1方/小时,如果超过1方/小时,温度很难达到80度。炉子出口压力不能超过掺水压力,洗井水量不得少于40方,并在洗井过程中时刻记录电流变化情况。
3.2 空心杆洗井
稠油开采,粘度大多使用空心杆降粘技术开采。在此基础上,产生了用空心杆洗井防蜡降粘,节约人力,经济又不伤害油层。可以选择液量在5-20 m3/d之间的油井、地层能量低、常规洗井易倒灌地层的油井及水敏严重的油井,推广使用HYCD防污染洗井清蜡工艺。在施工前对井况进行充分了解,并对现场设施仔细检查,及时排除隐患,确保施工安全顺利进行。做好洗井前后电流、载荷、液量的监测工作,及时分析清蜡效果。
4 结束语
在原油生产的过程中,防蜡和清蜡工作是油井现场管理日常工作的重要内容之一。探索高含蜡、低能量油井的清防蜡新技术,形成了新式加热炉洗井、空心杆洗井、热油洗井等油井清蜡新技术。这些新技术避免了常规水泥车热水洗井造成的油层污染、排液期长、不返液、热洗质量不高等问题,效果显著。通过改进工艺方法,加大推广力度,高含蜡低能量油井的清防蜡新技术必将在生产中发挥更加积极的增产增效作用。
参考文献:
[1]张新强,李继原,王惠英,张军,杨智,等。GKA超导自动热洗清蜡装置适应性研究。2016(06)
关键词:油藏类型;清防蜡;加热炉洗井;空心杆洗井;热油洗井
不同油层的油井,由于原油性质和含蜡量、温度压力、流动条件和油管表面条件等不同,开始结蜡的位置也不同。自喷井、抽油井或气举井都在某一井段以上(包括出油管线)开始结蜡。在生产过程中,当井底附近油层的温度低,或由于注水,使油层温度降低到结蜡温度时,也会在井底附近或油层内部结蜡。
1 油井防蜡清蜡简述
本文从管理区油藏类型的出发,对不同物性的原油清防蜡状况进行分析,结合管理区的结蜡状况和现场清蜡工作的实际情况,特别是对高含蜡、低能量油井的清蜡情况的探索跟踪,形成了新式加热炉洗井、空心杆洗井、热油洗井等油井清蜡新技术。这些新技术避免了常规水泥车热水洗井造成的油层污染、排液期长、不返液、热洗质量不高等问题,效果显著。通过改进工艺方法,加大推广力度,管理区高含蜡低能量油井的清防蜡新技术必将在生产中发挥更加积极的增产增效作用。
2 油井结蜡的危害及影响因素
油井在生产过程中,随着温度、压力的降低和气体的析出,达到一定条件时,原油中溶解的石蜡就会结晶、析出。随着温度、压力的进一步降低,石蜡将不断地析出,其结晶体便聚集和沉淀在油管、套管、抽油杆、抽油泵等管材和设备上,这种现象称为结蜡。油井结蜡不是白色晶体,而是黑色的半固体和固体状态的由石蜡、沥青、胶质、泥砂等杂质组成的混合物。
2.1 油井结蜡的危害
油田开发过程中的油井结蜡,严重影响了油井的正常生产,油井由于结蜡造成的危害程度按从轻到重的情况可分三个阶段:1)当油井管壁结蜡逐渐增多时,会造成油流通道减小,井口回压上升,降低油井产量,自喷井甚至会停喷;地层射孔炮眼和泵入口处结蜡,会增大油流阻力降低泵效;地层内部结蜡会大幅度降低其油相渗透率,使油井大幅度减产或停产等。2)随着蜡量增多,大量蜡附着在油管内壁和抽油杆上,会导致管柱载荷出现明显的变化,电流上升,影响杆、管使用寿命,缩短油井免修期。3)一旦结蜡严重,则会导致抽油泵工作失灵,严重影响抽油效率,甚至将深井泵卡死,损坏设备,出现蜡卡躺井,而且洗井解卡的压力上升,洗井液进入地层,造成油层伤害,这一点在低渗透油田表现得尤为明显,也是结蜡对油井造成最为严重的后果。
2.2 油井结蜡的影响因素
2.2.1 原油温度对结蜡的影响
一般来说,当温度保持在析蜡温度以上时,蜡不会析出,就不会结蜡,而当温度降到析蜡温度以下时,开始析出石蜡,温度越低,析出的石蜡越多(但是,析蜡温度随着开采过程中原油组分变化而变化)。当压力降到泡点以下时,天然气开始分离出来,由于天然气的气化过程和压力降低、天然气膨胀都要吸热,使温度下降,更促进结蜡。
2.2.2 原油成分对结蜡的影响
原油中石蜡和胶质含量高,管道石蜡沉积强度就大,这是因为在其它条件相近的情况下,原油含蜡量高,其石蜡的析出量也多;而胶质的增加,将使蜡胶分子团表面发生吸附,蜡晶表面很多地方被胶质的极性部分所占据,再吸附的胶质其非极性部分必然向外,这将有利于蜡分子的集结,从而增加结蜡,这样的蜡晶中分子排列不可能非常规则,必然是较为松散的,混乱的,含油较多的。这表现为胶质浓度增加至一定程度后,结蜡量上升。
2.2.3 原油含水率对结蜡的影响
一般来说,当原油含水率增高时,水容易在管壁处形成水膜,削弱了石蜡直接在管壁上析出结晶的亲合力,减少了石蜡与管壁直接接触的机会;特别是当原油含水率超过了转相点后,原油乳状液从油包水型转变为水包油型,作为分散相的水成为连续相,从而导致石蜡沉积强度大幅度下降[8]。
2.2.4 管壁温差对结蜡的影响
原油管道石蜡沉积强度随管壁内外温差的增加而增大,因为当壁温低于石蜡的初始结晶温度时,壁温与中心油流的温差愈大,石蜡分子的浓度梯度愈大,分子扩散作用愈强;当中心油温一定时,壁温愈低,管壁附近的蜡晶浓度愈大,剪切弥散作用增强,布朗运动引起的蜡晶间的相互碰撞也加强,这一系列因素都会使管壁的结蜡量随管壁温差的增大而增大。当壁温高于油温时,尽管油温是在结蜡高峰区内,管内壁也不会或很少结蜡。
2.2.6、管壁材质和原油中所含杂质对结蜡的影响
管壁上沉积的砂和其他机械杂质也容易成为蜡的结晶核心。油管内壁和抽油杆表面的粗糙度也会影响蜡的析出,如表面越光滑,结蜡和蜡晶长大越困难,管壁粗糙度愈大,愈易结蜡。
2.2.7、生产油气比对原油结蜡的影响
生产气油比越大,井筒结蜡厚度越大,因为分离出的气体越多,原油温度降低幅度越大。 此外, 油井的产液量也影响原油的结蜡,一般来说,油井的产液量大,管壁的温差减小,结蜡速度变缓,而产液量小,油井的结蜡速度就会增加。
3热洗清蜡新方法
3.1 新式加热炉洗井
利用掺水系统的压力,通过高效热传导炉把掺水加热到80度以上,再进入套管进行洗井。控制好温度和压力就可以完成边加热边洗井。这一新式洗井方法改变了以往水泥车洗井的老模式。在掺水管线上栽1寸闸门并与加热炉进口相连,炉子出口与套管连接,实际操作过程中我们通过控制1寸闸门来控制水量,控制干气来调节炉火,使掺水通过炉子出口时温度应大于80度小于90度,再进入套管,达到洗井的目的。雖然这一洗井方法很方便,但存在局限性:由于该洗井方式,是利用掺水和掺水压力,并利用干气进行加热,所以要用该方式洗井就必须同时具备掺水和干气的油井。在实际操作过程中,应该注意掺水量不能超过1方/小时,如果超过1方/小时,温度很难达到80度。炉子出口压力不能超过掺水压力,洗井水量不得少于40方,并在洗井过程中时刻记录电流变化情况。
3.2 空心杆洗井
稠油开采,粘度大多使用空心杆降粘技术开采。在此基础上,产生了用空心杆洗井防蜡降粘,节约人力,经济又不伤害油层。可以选择液量在5-20 m3/d之间的油井、地层能量低、常规洗井易倒灌地层的油井及水敏严重的油井,推广使用HYCD防污染洗井清蜡工艺。在施工前对井况进行充分了解,并对现场设施仔细检查,及时排除隐患,确保施工安全顺利进行。做好洗井前后电流、载荷、液量的监测工作,及时分析清蜡效果。
4 结束语
在原油生产的过程中,防蜡和清蜡工作是油井现场管理日常工作的重要内容之一。探索高含蜡、低能量油井的清防蜡新技术,形成了新式加热炉洗井、空心杆洗井、热油洗井等油井清蜡新技术。这些新技术避免了常规水泥车热水洗井造成的油层污染、排液期长、不返液、热洗质量不高等问题,效果显著。通过改进工艺方法,加大推广力度,高含蜡低能量油井的清防蜡新技术必将在生产中发挥更加积极的增产增效作用。
参考文献:
[1]张新强,李继原,王惠英,张军,杨智,等。GKA超导自动热洗清蜡装置适应性研究。2016(06)