（油气田开发工程专业论文）江苏油田油井清防蜡及配套技术研究与应用.pdf

r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fw a xr e m o v a la n dc o n t r o l t e c h n i q u e si nj i a n g s uo i l f i e l d s u d e - s h e n g ( o i la n dg a sf i e l dd e v e l o p m e n te n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yv i c e - p r o f e s s o rc h e nd e - c h u n a b s t r a c t t h r o u g hr e s e a r c ho fo i lw e l lw a xp r e c i p i t a t i o nl a w , i m p r o v i n gm e t h o d w a sd e v e l o p e df r o mm a n a g e m e n t , p h y s i c s ，c h e m i s t r y , a n dm a c h i n e r yf o r e x i s t i n gp r o b l e m s o fo i lw e l lw a xr e m o v a la n dc o n t r 0 1 t e c h n o l o g y i m p r o v e m e n to fs t r o n gm a g n e t i cw a x c o n t r o l l e rw a si n 仃o d u c e di nd e t a i l t h e s h i e l d i n gt e m p o r a r yp l u g g i n gw a s u t i l i z e dt os o l v et h eh e a tc l e a n i n gd a m a g e p r o b l e mo fw a t e r - s e n s i t i v ea n dl o we n e r g yo nw e l l s f u r t h e r m o r ef o rt h e t r a d i t i o n a lh e a tc l e a n i n gd a m a g ep r o b l e m , a j e tt y p ea n dh e a tc l e a n i n gw a x r e m o v a lo f o i lw e l ld e v i c ew a sd e v e l o p e df o rr e s e r v o i rp r o t e c t i o n t h ed e v i c e i sd e s i g n e db yc o m b i n i n g j e tb l o c k i n gr e m o v a lo f o i lw e l l sw i t hh e a tc l e a nf o r r e s e r v o i rp r o t e c t i o no fo i lw e l l s t h ef i e l da p p l i c a t i o ns h o w st h a tt h ec y c l e t i m eo f p u m pi n s p e c t i o nw a sp r o l o n g e d3 5 0d a y sa f t e rt h ew a xr e m o v a la n d c o n t r o lm e a s u e sb r o u g h ti n t oo p e r a t i o ni nc h e n b a oo i lf i e l d ；t h ec y c l et i m eo f h e a tc l e a n i n gw a xr e m o v a lw a sa v e r a g ep r o l o n g e dt o2 0d a y sb yu s i n gt h e n 删s t r o n gm a g n e t i cw a xc o n t r o l l e r ；w a s h i n gl i q u i dr e t u r n i i l gf r o mo i lw e l l s r e a c h e st o9 5 a n dt h a tt h ej e t t y p ea n dh e a tw e l lc l e a n i n gd e v i c eh a sh i g h e f f i c i e n c ya n dg o o dw e l lw a s h i n ge f f e c tt h i si se q u a lt oe x t r a3 6 to i lay e a r e v e r yo i lw e l l t h e s et e c h n i q u e sh a v e9 0 0 de f f e c ta n de c o n o m i cr e t u r n sf o r r e s e r v o i rp r o t e c t i o nw h e nh e a tc l e a n i n gw a xr e m o v a lo fo i lw e l lw a sc a r r i e d o u t a c h i e v e m e n t si ns c i e n t i f i cr e s e a r c hh a v er e m a r k a b l ef i e l da p p l y i n gw o r t h a n dh a v ew i d e l yb e e na p p l i e dt oj i a n g s uo i l f i e l dd e v e l o p m e n t t h e yh a v e m o r ei m p o r t a n t p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e f o ro i l f i e l ds t a b l ea n di n c r e a s i n g p r o d u c t i o n k e yw o r d s ：o i lw e l lm a n a g e m e n t , w a xr e m o v a la n dc o n t r o l ，h e a tc l e a n i n g w a x r e m o v a l ，f o r m a t i o nd a m a g e , t e c h n i q u eo f r e s e r v o i rp r o t e c t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签笔i 盏 篷蛰一饵 窍，f b | 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：= 錾 勉废彭台彤年厂 月尸日 | j 日 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 江苏油田素有水乡油田之称，也是我国东部陆上复杂小断块油田。截 至2 0 0 5 年底，投入开发油气田3 6 个，其中注水开发油田2 9 个。开发动 用含油面积1 4 2 1 0 2 k i n ，动用储量1 9 4 xl o t ，其中注水开发储量1 0 9 1 0 8 t ，占动用储量的5 6 2 。开发区标定可采储量5 0 4 1 0 7 t ，平均采 收率2 5 4 ，动用储量年采油速度0 9 6 $ ，动用储量采出程度1 5 9 5 ，可 采储量采出程度5 8 1 ，全油田核定产能1 6 5 1 0 ，成为我国南方陆上 石油工业最大的生产基地。 江苏油田属低渗透、小断块油田，随着开发、生产时间的延长，低能、 低产、低含水的油井逐年增加，油井结蜡问题日益严重。 油井结蜡是影响油田正常生产的主要问题之一，目前，江苏油田采油 井防蜡主要采用强磁防蜡器，该技术仅是暂时抑制了原油中的石蜡结晶析 出，一旦磁效应消失，石蜡还会从原油中重新结晶出来。只在泵的下面安 装一级强磁防蜡器，其处理效果往往不很理想。另外，强磁防蜡还存在两 个缺点：一是使用温度受到限制，永磁体的最高使用温度受其居里点限制， 在居里点以上，任何物质的磁性均告消失，油井热洗温度受到限制；二是 不能完全取代清蜡工艺，采用强磁防蜡器或其它防蜡技术( 如固体化学防 蜡) 后，还要坚持热洗清蜡，热洗周期较短。 目前国内抽油井清蜡方式仍以热洗清蜡为主，化学清防蜡为辅，但对 压力水平较低的水敏性地层，油井热洗清蜡往往会造成对地层的伤害。如 何避免热洗清蜡的负面效应，一直是油田科技人员不断探索的课题。 本文通过对江苏油田油井结蜡的一般规律及结蜡特性的研究，结合生 产实际，针对复杂小断块油田清防蜡技术和热洗清蜡污染油层问题，不同 油田采取不同对策，从管理、物理、化学等方面提出改进方法，针对热洗 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 清蜡污染油层现状，从化学、机械掰方面进行研究，能有效防庶热洗清媾 时对油朦的污染，取得较好的效果和经济效益。 浊势豹结蜡援律l 夔黄油困开发豹进程呈动态嶷耽，鸯于势下条终豹复 杂往，对并下结蜡规律盼认识需羲细致、深入的探索。油并缩蟮规律与清 防蜡措施的制定有着内在联系，针对江苏油田近年来开发的陈堡油田原油 食蟮较巍、淮势客易蟮专豹现状，立羲进认真分据溜势蟥卡骧鬻，提出了油 并结蜡影响因素和瓣卡相关因素分析和对策处璩方法。并制定了一套行之 有效的清防蜡措施，实践证明在陈馕油田清防蜡管理中起到了重要作用， 5 年来警堙延长捡泵周期3 5 0 d ，笑话辔洼6 8 0 0 t ，年裁经济效薤2 1 4 。9 2 万元，摊高了陈堡浦瞪开发的综合效益 针对强磁防蜡器两个重要指标磁通量和耐压强度低的实际问题，对 其割造誓芑提出改送方法，设诗了专惩模具，势采爱承浸式辫蔹瑟工艺， 提高了产品性能：磁通量从1 8 0 m r 点升到2 3 0 r o t ，水压试验从1 6 m p a 上升 到2 5 m p a ，且产品性能稳定，热洗滂蜡周期平均可延长2 0 d ，取得较好的 醣蜡效暴。 针对低渗透、小断块油田油井结蜡日趋严整，常规热洗清蜡洗并液对 油层造成伤害的问题，引入屏蔽暂堵工艺解决水敏、低能油井热洗伤害问 嚣。实簸戆选窭熨崦l 誓壤裁，在韦2 袭法瓣翁韦2 _ 唾等- = g t 势遴褥 热洗暂堵试验，与i ；上役的热洗效果相比，一次性减少原油授失近1 5 0 t ， 取得了较好的试验效果，为解决热洗对油层的伤害提供了有靛经验。 豢鬣煞洗涛疆洗势工艺是麦套警联接浚势繁线，洗劳滚麸嚣套之翔镶 环至油艨部位，经抽油泵的固定凡尔，再从抽油管柱返到地丽流程内，达 到清除砂、蜡、盐以殿其他脏物的目的，在油艨压力极低( 压力系数c 。5 ) 爨孽情况下，释分洗劳滚滋入渣屡或全部进入灌屡，造成对潼屡 的污染。特别是江苏油田低渗透油藏较多，所造成的污染更为严重。因此， 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 急需对热洗防油层污染洗井工艺进行研究，研制开发洗井时打开，且能有 效地封住环套空间，不洗井时，又不影响液面上升和测试，且结构简单、 工作可靠、施工方便的油井热洗清蜡防污染洗井工具。基于以上原因，江 苏油田石油工程技术研究院经多年的努力攻关，成功研制了油井射流热洗 清蜡防油层污染洗井器，它能有效地防止洗井液在热洗清蜡过程中对油 层的污染，而且还可以部分地清除油层近井地带的污染物。现场试验及小 规模推广应用表明：洗井液返出率达到9 5 ，洗井效果好，平均恢复产状 时间缩短2 4d 以上，相当于单井年可多产油3 6 t 。 研究成果具有广泛的推广应用价值，已经在江苏油田得到广泛的应 用，为江苏油田稳产、增产提供了重要的技术支撑和借鉴作用。 该研究成果已获国家实用新型专利，名称皮碗式射流洗井器，专利号： z l 2 0 0 5 2 0 0 6 8 2 6 7 0 3 中藿石油犬学( 华东) 硕壬论文第2 章滋苏油田油井结蜡的一般规雅 第2 章泼苏油豳油劳结蟮辩一般规律 油田歼发过程中的油井结蜡，严重影响了油井的正常生产，浊管壁缝 螨会增大对地层的回压，降低油井产量；油管和抽油杆间的结蜡会增大抽 演机载穗，甚至造成抽漉泵蠖卡；地层辫孔炮鼹秘泵入嚣处缝蟋，会增大 油流阻力降低泵效；地层内部结蜡会大懈度降低其油相渗透率，使油井火 瞩痉减产或箨产铭。 2 1 结蜡机理 石蜡是原油中碳蹶子数为1 6 6 4 的烷烃，襁度为0 8 8 0 0 9 9 5 9 c m 4 ，熔焱隽4 9 , - 一6 0 c “1 。江苏誉阕油墨黪黎涟戆度差异大，会戆 爨也不同，含蜡懿大致为8 9 9 3 2 ，与图内外棚近油田相比吉蜡量中等 镶上，氆戆缝特辣，碳数缀或宽，嵩羰戆含量在4 0 浚土。在酒溺开发遭 程中，随蘅温度的降低和气体的析出，石蜡便以晶体析出，长大、聚集并 沉积在管整主，帮出现终蟮现象。涵田野发嚣期，电予采油逮震、工艺条 件的变化，导致油井的结蜡机理发生变化，结蜡范围扩大。溶予原油中的 w 形成筒相晶格的石蜡分子，是造成油井结蜡酌定要根源蜡形成时，原 油携蜡枧理为薄膜吸孵秘液演吸附啡。 2 1 1 薄膜吸附 当涵零嚣纯渡与淫譬秘浚备袭嚣接簇瓣，逶需形或耨饕定溺震，帮橙 水定向层和亲水定向层。一方面，烃类中的油溶袭面活性荆被油管或设备 袭瑟吸酣，形成凝有憎承倾岗懿定两层鞍一瑟跟油薄簇；另一方覆，该豫 油薄膜与不含表颇活性剂的水接触时破裂，在其表面上形成亲水定向层。 耽时，斑类中大嫩未被金属表面吸酣的袭面活髋嗣，开始以亲水基吸水、 憎水基吸油的方戏吸附淼这一赣靛油水赛瑟上，从嚣在金属表耍形成虫双 层表面活性剂分子组成的憎水层，油膜薄层则浸润油管和设备表面并向周 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章江苏油田油井结蜡的一般规律 围延伸。当温度降至低于石蜡结晶温度时，在油膜上形成蜡晶格网络，并 不断长大，形成沉积。这一过程的循环往复可使结蜡层不断增厚。 2 1 2 液滴吸附 在紊流搅动下，油水乳化液沿油管向上运动时的能量足以使孤立液滴 径向运动并与油管壁相撞。计算表明，在距泵入口2 0 m 的范围内液流中的 每一油滴与油管壁的接触多于1 0 0 次。这时含有沥青、胶质和石蜡的油滴 被金属表面的油膜吸附。其中具有足够动能的油滴进入油膜，石蜡则在油 管壁上沉积。 2 2 结蜡的影响因素 制定清防蜡措施时，必须充分了解结蜡的各种影响因素并掌握其规 律。通过对油井结蜡现象的观察和实验室对结蜡过程的研究，影响结蜡的 主要因素如下咖嘲： 2 2 1 原油中石蜡的含量 原油中的石蜡含量是引起蜡沉积的决定性因素，原油中的石蜡含量越 高，则原油的凝固点越高，当原油的温度降低时，蜡极容易从原油中析出， 从而产生结蜡除含蜡量外，蜡的组成及石蜡在石油中的分散程度也将对 油井结蜡产生影响。 2 2 2 沥青质和胶质的含量 沥青质是原油中不溶于正庚烷( 或正己烷) 而溶于苯的暗褐色到黑色 的无定形固态物质，加热也不熔融。而胶质是指原油中能溶于正庚烷的半 液态物质或无定形固体，流动性很差。它们的存在加剧了原油中的石蜡沉 积，使沉积物变得更为复杂，同时也使热洗清蜡变得更困难。 2 2 3 原油的温度 原油的温度是促成结蜡的主要条件之一，蜡晶的形成和聚结直接受温 度的影响当原油温度高于析蜡温度时，一方面，油中的蜡晶颗粒会部分 s 中国石油太学( 华窳) 硕士论文第2 章江苏油田油井结蜡的一般规律 或全部溶解：另一方嚣，沥青胶疆将高度分散，减，j 、了绪蟮的可能佳。辕 着原油体系的冷却，蜡晶将按分子量的嵩低依次不断析出、聚缕、长大， 形成结蜡，弼时沥青胶斌也依次均匀地暇附在融析出的蜡晶上或共晶长 大，热剧了结蜡的黟成。原油滠度越低，蜡沉酸越严重。 油井生产时油流在从井底向井口的流动过程中，温殿是逐渐降低的。 滋度降低约嚣素裳要骞鼹今：一令与建滋撵度骞关，秘滚滚上舞过程串蠡 予地层温度是逐渐降低的，因而油流通过油管和套管不断把热爨传给地 鼷，捷油流本身滋度逐澎降低。努一令弱素与嚣漓中气体析出宥关。当气 体从原油中分离出来时，体积膨胀，流速增加，因而需要吸收一部分热量， 使原油本身温度降低。淡苏油田濑并开始析蟮时的溢度一般在4 6 4 8 c 。 趿此可以认为4 7 为油弗析蜡的临界温度 2 2 4 溶解气及压力 一 油藏巾豹原瀵逶豢滚髂骞少爨氮气耧轻烃等。丈藿磺究表骥；乐洼孛 溶解气量愈大，则溶解蜡的能力就愈强。禽蜡原油中气体的散失，将增加 戆磊聚集霪，获嚣魏裁器嫱、溺努覆赛胶矮戆沉积。覆嚣力瓣漓菸结鳝静 影响主要通过溶解气量的大小来表征当压力降低时，原油对固体石蜡的 溶解度也将相应降低，弼对溶解气体也将析密，健并内漱度随之降低，瓣 威便开始析出。滋苏油暇大部分油井开贻结蜡的压力在l 。2 1 6 m p a 之 同，因此可取1 4 m p a 为油并结蜡的临界压力。 2 。2 。5 霖演审轻质键努含鬟 原油自身的特性将对结蜡产耋e 影响；原油中所含的辍质馏分) 敷多，蜡 愈容易溶织在涵审，嚣| l 鳝麓蘩始臻鑫溢瀵裁惫撩，帮稽塞不荔耩爨来。鸯 人曾用汽油、原油、渣油在不同温度下进行溶解蜡量的实验，结果表明， 农同一澈庹下，汽油溶解蜡萤最多，原油次之，衙渣油最少。换畜之，帮 渣油中的蜡最容易分离出来。 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章江苏油田油井结蜡的一般规律 2 2 6 液流速度 实践表明，如果液体流动速度增加，则管壁上的结蜡量减少。这主要 是因为流速大时，可使结晶保持悬浮状态，使其来不及沉积在管壁上就被 液流带走的缘故。其次，液体流速大时还可以从管壁上带走部分已沉积下 来的蜡。此外，随着液流速度的增加，即油井产量增加时，油井各点的温 度也是增加的。而温度增加，结蜡现象就会减少。在产量较小的油井中会 得到与上述相反的结果。 2 2 7 含水率 含水率对油井结蜡程度的影响目前尚难以定量分析。研究表明，当含 水率较低时，原油呈连续相，水则分散在油中，此时，在其它因素的影响 下，蜡容易析出，油井结蜡比较严重；油中含水量增加时，会使液流温度 不易下降，液流中的含蜡量减少，水流又容易在油管内壁上形成连续水膜， 使蜡不易沉积。因此随着油井含水量的增加，结蜡程度会有所减轻 2 2 8 泥砂及机械杂质对结蜡的影响 蜡的结晶，需要有好的结晶中心。原油中的细小砂粒和机械杂质会成 为石蜡析出结晶的核心，易于蜡晶体聚集长大，加重结蜡。 2 2 9 油管内表面的粗糙程度和表面性质 粗糙的管壁由于会减少结蜡所需的能量而使石蜡容易沉积在上面。因 此，管壁愈粗糙，则愈容易产生结蜡。此外，油管内表面亲水性越强，越 不易结蜡，反之容易结蜡 以上分析了影响油井结蜡的一些主要因素，需要指出的是，这些因素 在不同程度上是同时起作用的，目前，由于对这些因素研究的深度还不够， 因而还没有找到彻底防止结蜡的方法，油井结蜡仍是很难避免的。同时， 由于各个油井具体条件不同，因而结蜡规律也不完全一致，必须进行具体 分析 7 中国石油大学( 华东) 磺士论文第2 章激苏油田油井结蜡的一般规律 2 3 油并结蜡的一般规律 虽然油井的析蜡、结蜡是一个复杂的过程，不同地区、不同油田、甚 至不羁溃势，箕结臻烧律缘磊菠琴嚣，餐羁霹纛存在一些荻瓣点。 当油流在井底时，因温度、愿力较高，油中的溶解气大部分没有分离， 因而溶螨能力较强，因此在油层、井底和油管下部不容易绍蜡。 菝整滚滚麸势藏经势蜀方疯滚凌，在滚滚毫舞过程孛，澈度、压力逐 渐下降，当压力低予原油的饱和服力时，气体从油中不断分璃出来，气体 膨胀要吸收一部分熟豢，同时油中郝分轻质组分被带出，原油的溶蜡能力 减弱，纛一定深度滚警壁建舞始爨瑗缝籍。 随着油气的继续上升，油中的溶解气不断逸出，蜡沉积也愈来愈多。 生产实践表明，一般情况下，在躐井口5 0 一9 0 0 h i 处结蜡最严重，而且该 势鬏綮鹣管壁戆主蘩怒硬罐，这释较坚硬熬臻菇体瓣充填豹漆、承、砂较 少在硬蜡的表面叉沉积有软蜡，软蜡晶体间宙有一定量的油、水等，因 面硬度不大。但当软蜡中的油、水被气流带走麟，又变为硬蛾继续沉积在 管壁上。筐瘫离著搿3 0 5 0 m 内，磐塞反瑟减少。 形成以上结蜡规律的原因在于，当井筒中的压力低子气体的饱和压力 时，气体即从油中析出，这样，石油中轻质馏分减少，因丽溶解蜡的能力 减弱，弗显气体耩爨籍，吸收一都分热量霞溺疆分质温度降低。当低予辩 的析出温度时蜡就开始析出。 由于浊流上升避稷中，压力攀灏降低，气体不繇扶油中攒出，困薅蟥 的析密爨莸逐渐增多。褥在靠透弗口处，由予速度增大，部分蟮蠡被带 到地面，故油管壁上沉积的蜡反而减小。 在箍近管壁处悬硬蟮，这是爨节靠近管壁戆豹蜡结晶中楚填静石油和 承被浦气流所携带，其中的轻质馏分减少，所以紧密。在外部是软蜡，困 塞 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章江苏油田油井结蜡的一般规律 为在网状结晶中，经常有油和水所充填，使结构比较疏松 软蜡在井段上沉积不是连续的，而是一段一段的这是由于各种不同 的气体组分析出的压力不同，而在不同井段析出。在最下部甲烷最先析出 来，随后是乙烷、丙烷、丁烷等逐步分离出来，这样每析出一种组分气体， 就有一部分蜡沉积出来。 油井结蜡一般规律可总结为： ( 1 ) 稀油井结蜡比稠油井严重，高含蜡井比低含蜡井结蜡严重。 ( 2 ) 产量低、井口温度低的井结蜡严重。 ( 3 ) 油井含水低时结蜡严重，含水高于6 0 0 , 6 时结蜡不显著 ( 4 ) 油管内壁粗糙容易结蜡，出砂井也容易结蜡。 ( 5 ) 油井结蜡最严重部位不在井底，也不在井口，一般位于井深5 0 一 9 0 0 m 处。 江苏油田所属各油田，原油性质大多具有三高特点，即：高含蜡量， 高胶质沥青质含量，高凝固点，原油含蜡及蜡性的特殊性，决定了油井结 蜡严重，清防蜡工作难度大。因而油井清防蜡工艺技术水平的高低，直接 决定了油井免修期的长短，成为制约油井免修期的瓶颈技术。 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和清防蜡x 十策 第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析及清防蜡对策 3 1 概况 陈堡油田是江苏油田1 9 9 7 年发现开发的一个储量规模达千万吨级的 中型油田，油田位于江苏兴化市刘陆乡境内，含油面积3 6 k m 2 ，地质储量 1 5 7 6 x l o t ，可采储量5 1 6 x 1 0 t 。该油田年产油能力3 0 x 1 0 4 t ，目前有 油井7 0 口( 全部为机采井) ，平均日产水平8 2 0 t ，平均单井产量1 1 6 t ， 综合含水6 6 3 ，油气比1 8 m m ，采油速度1 9 3 ，采出程度8 2 2 。是 江苏油田日产水平最高的油田该油田原油物性较差，原油平均含蜡 2 1 2 7 ，部分油井具有高密度、高含蜡、高粘度的三高特点。在现场生产 过程中，油井极易蜡卡、断脱，造成频繁检泵，严重影响了原油生产( 蜡 卡状况统计见表3 - i ) 在最近5 年多来的开发过程中，根据油田油品性 质、蜡卡现状深入调研，结合实践，采取多种清防蜡措施，形成了一套成 熟的油井清防蜡现场管理方法。 表3 一l2 0 0 1 2 0 0 5 年陈堡油田蜡卡井次统计 年份 2 0 0 1 2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 5 油井总数o 5 55 86 0 6 06 7 蜡卡井次次 2 51 28 75 蜡卡检泵m l l32i o 蜡卡比率 4 5 52 0 71 3 31 1 77 5 3 2 油井结蜡( 蜡卡) 影响因素分析及清防蜡对策 3 2 1 原油物性的影响 原油从井底向井口流动的过程中，影响石蜡沉积的因素有多种，包括 原油性质( 含蜡、粘度、凝固点、胶质、沥青质等) 、温度、含水、压力 等各种因素在相似的系统环境下，原油性质参数在油井清防蜡管理中具 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和清防蜡对策 有普遍指导意义。陈堡油田原油具有高凝固点( 2 8 3 7 ) 、高含蜡量 ( 1 0 6 7 3 2 4 5 ) 、中一高粘度( 1 5 1 2 1 7 6 5 3 m p e 。s ) 、低含硫( o 2 3 0 3 7 ) 的特点。 在生产管理中应认识到如下两点： ( i ) 同开发层系的油井原油物性差异较大，油井结蜡程度有很大差 异，见表3 屹。 表3 - 22 0 0 1 年陈堡油田各层位生产油井原油物性与蜡卡井次统计 平均含蜡平均粘度平均凝固蜡卡井同层位开发并蜡卡井比 层位 ( m p a s ) 点 次次数口例 e f l l 2 2 3 63 1 5 8 3 5595 5 6 e f l 。21 8 8 33 7 4 53 6125 0 o l 【2 t i 2 2 1 32 4 0 2 3 5 2 36 6 7 i c 2 t 1 2 2 1 0 22 1 4 3 33 5133 3 3 t l 2 1 4 11 2 4 6 13 4898 8 9 l ( z c2 5 8 4 4 7 63 56 5 1 2 0 ( 2 ) 同一油井因开采层位变化，原油物性发生变化，结蜡程度也呈 动态变化 对策措施： ( 1 ) 对不同开发层系油井，建立动态监测，包括油井电流、示功图、 产量变化，制定针对性的清防蜡措施 ( 2 ) 对调整开发层位的措施油井，及时进行油品取样，建立动态监 测 3 2 2 温度的影响 有关研究表明，石蜡在油管中的沉积速度与径向温度梯度成正比提 高管壁温度，石蜡分子由于本身的链节热振动加剧，整个分子无法充分伸 展，形成蜷曲的线团状，无法整齐排列沉积。 对策措施： 巾国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和消防蜡对策 ( 1 ) 缩，j 、藏演帮管藿的温废差。缎合现场操作经验，定粥南滴套舔 空中灌热水。由乎该油羽蜡的溶化温度程6 5 以下，实践证明该方法对 于含承低、产量低、动液渐低的油并起到了非常瑷想的消防蜡效果。例如， 2 0 0 3 年，陈堡浊困陈2 块e f i 维8 日油势采取套管灌热水法渍防蜡，织除 螨卡5 硼，平均延长油并检泵周期1 5 4 d 。典型油井的灌水效果见图3 - 1 ， 该劳2 0 0 3 年4 露1 3 基瀵熬承螽，劳籍凌媾溶瓣下沉至泵蠹，鬓戳1 4 嚣 至1 6 日产量下滑，等到蜡被完龛抽至地面后。产量又开始回升由图中 熬线胃筏鑫看密灌热承潦蟮静遮籍煮。 ( 2 ) 由于套管灌热水不是连续运作，可以不考虑热水对原油乳化度 酌影响据有关试验表掰，在进行原 虫掺水降秸的实验中，当水量低予 2 6 ，水不能形成连续撩。但是必须考虑热水对蛾层的浮染和对甓桂的腹 擞结垢影响。 ( 3 ) 对动滚瑟毫、气淫爨：较低熬演劳，在琴影嚷浆效懿罄提下，关 闭套管阀门。由于套压气的压强作用使得动液面下降，套管中气体的传热 系数远逡夺予液体，敖魏减夺滴管串燕黥援耗，降低濯滚搽痉，减夸绩戆 稷度 巾 昧，鼍 - 4 1 - - 植t - - 4 - - 嶝t 579l l1 3 1 5 1 7 1 92 l 勰 辩解b 图3 - i 陈2 喝井套管灌热水前后产量曲线( 不赍水) 注；弹采层位e 磐，动渡嚣7 9 6 m ，灌承蠢骓l 。承漂8 0 。e 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和清防蜡对策 3 2 3 含水的影响 从图3 2 看出油井蜡卡与含水有非常密切的关系。分析如下： 图3 22 0 0 1 年陈堡油田蜡卡井与含水的关系 ( 1 ) 原油开采初期，根据贝歇尔理论，对于原油含水低于2 5 9 8 9 6 的 油井，通常形成稳定油包水型乳状液。此时随着含水的变化，原油粘度变 化不大，石蜡沉积速度及数量也不会发生大的变化。高含蜡的油井这个时 期结蜡严重，极易形成蜡卡。 ( 2 ) 含水在2 5 9 8 7 4 0 2 间的原油，既可以形成油包水型乳状 液，也可以形成水包油型乳状液，原油由于乳化粘度增加，石蜡分子及蜡 晶微运移的速度减慢，因此油井结蜡周期延长。油井含水升高，由于水的 比热较高，加上含水井产液较高，故井筒中流体温度降低幅度减小，所以 结蜡幅度会降低。但是油田生产现场实践证实，含水中等且含蜡高的油井 由于原油乳化的作用，油井负荷大幅度上升，很容易造成蜡卡或检泵又 据文献记载，向油井投加破乳剂，可以使已经形成油包水型乳状液尽早破 乳生成游离水，根据游离水量和流速，形成“水套油心”、“悬游油”、。水 漂油”而降粘伽 1 3 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和清防蜡对策 ( 3 ) 原油含水大于7 4 0 2 ，容易形成较为稳定的水包油型乳状液， 外相的水在管杆表面形成了一层水膜，阻止了石蜡分子在管杆表面扩散、 沉积，油井结蜡情况缓解，一般情况下不易蜡卡 对策措施： ( i ) 含水较低的油井，以清蜡为主，防蜡为辅 ( 2 ) 研究表明向清蜡剂中加入表面活性剂可起到综合效应，对于中 等含水的油井，现场采取化学降枯与清蜡相结合的方法，在破乳降粘的同 时，将管杆表面由油湿转变为水湿，防止石蜡的沉积，同时使蜡分子的结 合力减弱，做到破乳、降粘、清蜡同步进行2 0 0 4 年选取3 口油井实验， 取得了很好的防蜡、降低负荷作用。 ( 3 ) 对易结蜡的高含水油井，向油井添加活性剂，稳定管杆表面的 水膜，阻止油滴聚集成油块，防止结蜡。比较典型的是陈3 - 3 0 井，2 0 0 2 年该井含水8 6 ，井口回压2 i m p a ，清蜡周期2 0 d ，而且频繁发生光杆下 行受阻现象，采取套管连续加降粘剂后，井口回压降至i 4m p a 。热洗 清蜡周期由4 0 d 延长到6 0 d 。其他参数见表3 3 统计。 表3 - 3 陈堡油田部分油井使用降粘剂结合清蜡剂情况统计 原油粘度 降粘剂使 原回压现回压原电流现电流 井号用浓度 ( m p a 8 )船矗l 伊aa ( r a g l ) 陈3 1 4 2 2 21 0 01 6o 8 3 6 3 22 8 2 4 陈3 - 1 7 1 4 7 4 11 2 01 5o 93 9 3 7 2 6 2 5 陈3 0 2 2 7 3 91 5 01 9l _ 3 3 5 3 52 3 2 1 陈3 - 8 1 1 5 6 21 3 01 8 1 o3 8 3 5 2 “2 1 陈3 - 6 1 1 7 5 21 0 01 3o 8 3 7 3 62 7 2 1 陈3 2 3 9 3 2 41 2 01 50 7 3 8 3 6 2 6 2 5 陈2 _ 2 8 5 8 6 58 01 20 8 3 5 3 22 8 2 7 3 2 4 压力的影响 1 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和清防蜡对策 原油在油管中向上流动，当系统压力较低时，轻质组分挥发，原油含 蜡量达到饱和时，石蜡晶体析出造成结蜡。特别是对于高气油比的油井， 由于原油在向井口流动过程中，系统压力降低，气体大量逸出，原油结蜡 也随之增加。 对于低气油比油井，油压从0 5 2 5 m p a 变化时，井筒结蜡厚度变化 不大，但是随着生产气油比的增大，油井结蜡厚度明显增加“” 对策措施： 合理控制套管气，套管气过高的油井在井口安装可调压油套连通单流 阀自动控制套压。 3 2 5 地面设施的管理 ( 1 ) 油井蜡卡与地面设施管理的关系 按2 0 0 1 年油田投产时期统计，因电路故障、保养设备，流程投产等 原因，油井停抽造成的蜡卡有9 次，占蜡卡总井次的3 4 8 ，致使3 次检 泵，2 次热洗解卡；因为地面调整油井工作参数( 冲次、冲程) ，导致油 井井筒系统条件发生变化，未及时调整清防蜡制度而造成蜡卡3 次 油井若是临近蜡卡周期，油井停抽造成油管中原油温度下降，石蜡 较快沉积引起蜡卡，特别是动液面低、含水低、含蜡高的油井，此种蜡卡 最为常见 高粘、高凝固点油井停抽，造成油管中原油粘滞或凝固，最终造成 卡井 油井工作参数调整后，井筒内系统条件发生改变，例如抽油杆的运 行速度、油流速度、温度、压力相应地发生变化，引起原有结蜡规律发生 改变，从而导致光杆负荷变化甚至蜡卡。 ( 2 ) 对策措施 对预见性油井停抽，预先采取防蜡卡措施，如套管灌热水、热洗； 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和清防蜡对策 但是不宜在停井前2 天内加清蜡药剂，因为加药后2 d 内为排蜡期，停抽 最易导致蜡卡发生。 对临近蜡卡周期的油井，及时采取清蜡措施，如热油洗井 地面调参的油井，要针对油井结蜡规律，论证方案的可行性，调整 后要及时调整清防蜡措施。 3 2 6 热洗、加药的管理 ( 1 ) 油井蜡卡与热洗、加药的关系 热洗法结合向套管中添加化学药剂是江苏油田最常用的清防蜡方法， 但是热洗、加药措施不当反会造成油井卡井、停产的事故分析几年来的 生产实践，有如下认识： 洗洗较加药对油井清蜡更为彻底，在油井清防蜡管理中占有不可取 代的地位。 ， 加药法的特点在于：一是加药对结蜡初期或是结蜡程度不严重的油 井效果较好；二是加药与热洗相结合，油井清防蜡作用最佳三是油井的 结蜡是个较长时间的过程，要使药剂发挥作用，就要保持较短的加药周期， 加药量要充分加药的优势在于：一是加药较热洗费用低；二是加药操作 更为便利；三是可筛选有防蜡效用的药剂，可以起到预防油井结蜡的作用； 四是不影响油井生产；五是加药对地层几乎没有污染，特别是对于低产、 低渗油井 热洗后的油井要及时加药若在油井结蜡较为严重时进行加药，由 于没有洗井车的排量控制，很容易造成溶解的蜡块下落导致卡井 热洗周期的确定：王利中同志通过研究油井结蜡速度与清蜡周期的 羞系后，提供了经验计算公式硼但是考虑到现场原油结蜡条件的复杂 性，清蜡周期还是根据相关测量数据( 电流、负荷、产量) 来确定较为科 学，同时参考有关资料中对最佳热洗周期的界定：在热洗周期中油井的累 1 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响因素分析和清防蜡对策 计产量最高，热洗所发生的费用最低。 油井作业完毕正常开抽后，所量取的电流、示功图、产量等基准资 料，对于日后该井的热洗效果测定、清蜡周期的确定有着非同寻常的意义， 但是往往不被现场管理者所重视。特别是基准电流的测取，对于班组操作 工人来说，是测取简单而又容易判断使用的一个重要参数。 ( 2 ) 对策措施 制定合理热洗加药周期。 做好热洗介质与地层配伍性实验，避免地层污染。 做好药剂的筛选实验 加药与套管灌热水相结合。对于产量低、液面低、凝固点高、井口 温度低的油井，由于部分油井油套环空有可能有死油存在，故加药前替入 lm 3 左右热水，可确保加药效果。 做好热洗、加药的效果跟踪记录，如油井电流、示功图、液量的变 化。 图3 3 给出了典型井的加药效果图。该油井2 0 0 3 年5 月5 日加药， 如图所示，6 、7 日产量略有下降，这是因为药剂溶蜡后，软蜡落入泵中。 导致产量下降，2 d 后蜡被溶解抽走，故8 日始产量回升 2 2 2 0 _ 1 8 蝈1 6 l 1 4 1 2 1 0 4 月2 3 日4 月2 8 日 5 月3 日5 月8 日5 月1 3 日5 月1 8 日 日期日 图3 _ 3 陈堡油田陈3 _ 1 8 井加药前后产量曲线 注：开采层位k 2 t 。1 ，动液面1 0 5 0 m ，泵深1 2 8 8 m ，含水0 ，加清蜡剂j i | - 2 药量l o o k g 。 1 7 巾国石油犬学( 华东) 碳士论文第3 鬻陈堡油田油井缩蜡影响因豢分折和清防蜡对燎 3 2 7 餐杆工况的谯 l ： ( 1 ) 油井结蛾跨管杆工况的美系 越蟮兹沉积黪油簧、弦演转熬表疆光法嶷考重婺关系。 磊蜡静沉积速度耧油管巾艨漓黪滤速之阔靛关系燕聪淼努南，瑟黛 油流瀵夔并下管楗设计和泵的工作参数控制。原油流速掇商宥利于防蜡黼 凝。万仨浮教授雯缀麓专著孛掇供丁滚遘与绻蜡塞熬关系鼹线+ 在饕鳝滋 度范羽内，析蟮爨与流速近似璧聪态分布。警流速达到一定筐詹，随着速 痰缮翻，褥鳝量惫粼下降。因藏撬蒿流速，裁始在一定耩袋t 羝髑貉鑫秘 凝屡静形成酾。雯辨，出譬顿内摩擦定豫鲡，流体熬糕发系数与其流速玻 葳磁，鼯流速鲍灞勰不仅能防蟥防垢，褥且畿降秸。 强磁防蜡器荫显蓑防蜡、姆粘作用。强磁防蜡器在拣匿油鼹使用融 矮2 0 缮，据资辩鬣暴罄不司瑶艨缝延长了捡泵弱麓，窀戆迭篓麟鑫搀勰 攀l 溅、降低覆濑熟波4 0 * , 6 、降低辑夔纛l 3 熬效暴，经蹩瓷瓣邀捂滋 存在严鬟的伪劣晶悯。 磁魏疆在势下夔袋霉影昀防蟮效象。 深并泵泵拽设计戚当在缩蟮点以下，戳保证深并累藏常誓作，谶煞 蜡卡 邀燕转瀵瓣蔗芑渎防嫱效餮曛蔓； ( 2 ) 对策措鸯瓿 锋黠部分濒井懿餐程篷糍麓壤缓缝褫瑷袋，采取羧瓣茨壤与渣黪瓣 袋合耱演懿办法。 错殊并考虑袋、气作参数瓣结蟮瓣影嚷。 豫展强磁防蜡器煦选型、强度检验，加强管理工作 国会理设谤强滋翡戆器翁袋鐾。强蔽魏旗嚣在 芏苏潼溺麴毽震覆羲攀 墨达8 溉以上，德鼹调查发现现场多采用内磁式强磁防蟥器，鼠部分僚鬣 堪 中国石油大学( 华求) 硕士论文第3 章陈堡油田油井结蜡影响垦鲞坌堑塑塑堕堕! 堂 在1 5 0 0 m 戮下，考虑裂磁亿效黎遴常在1 0 0 0 m 藏毽内，褥油并绪靖段一般 在距地砸7 0 0 m 内，对此类油井熏新考虑管柱设计。 裂挂的定位设计要对机采效率、油并结蟥特点进行综合考虑。 电热抒渍蜡工艺农江苏油田已经鸯比较成熟的应月经验，但是考虑 到成本商的因素未在陈爨油田使用。 3 。2 。8 搦强 睾热驻督警壤 ( 1 ) 油井蜡卡与作业监督的关系 俸篷施王游蜀获驭涵著缩嫱第一簪现场瓷餐。 作业开抽后可获取基准电流和示功图，作为该井捆对稳定的标准资 料，为清防蟮工作提供纛要参考依据。 鸯裂于油井卡井趿素的综合现场盛定。 ( 2 ) 对策措施 摸渍油势缝鳝特点，积繁第一手瀵共结戆瓷辩；慰缝臻点、结蟥段、 结蜡厚度、蜡质等做好记录。 瓣安取榉螽憝安验室捡定，翔溶赢，在特定条释遂学药裁浸逸试辘 测出溶蜡速率。 对复杂襁并下油井卡并与单纯毪结蜡区鄹开来个弱并巍作韭蓝餐 时发现浊管和油杆上有谗多水螈，伴有一定腐饿物。水垢、盐和腐蚀产物 使蜡块变得异常坚硬且娥以清除。对这些油并采取投加阻垢缓蚀剂与清螨 瓤联会茨滏熬方法。 3 3 应用效果分析 彗王童油并络蜡影响因素和螭卡相关圈素分析及对策措施，是建立在陈 堡油田数年的资料收集、生产实践基础上的，具奄缀强的针对性鞠可操作 性，清防蜡对策从2 0 0 1 年实施以来，该油田油井的检泵周期逐年得到了 1 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 颦陈堡油田油并络蜡影响因素分析和清防蜡对镱 大幅度的延长，由实施初期的2 4 4 7 d 延长到6 0 9 。4 d ，共计增油6 8 0 0 t ， 取得了阿喜的成效，见图3 - 4 。 瞄3 _ 4 陈爨油田历年检泵周期统计 以袭3 _ 4 统计为例，2 0 0 2 年砖2 0 0 1 年同期相比该油田油井蜡卡状况 统诗。诗算产量经济毽，佼2 0 0 2 攀1 年涵劳潦貉跨工终霞彀缮72 1 4 。9 2 万元的经济效益。 衰3 - 42 0 0 1 零毒2 0 0 2 年蘧势戆睾获嚣统谤 年份 2 0 0 1 2 0 0 2 总并数d 5 5 5 8 井次影响产量费用井次影响产簸费用 指标 ，日 t万元蛰t历元 蜡卡捡泵 l l9 9 61 7 2 3 2 3 一1 6 0 3 3 6 蜡卡洗井 72 6 04 8 4- 1 8 52 2 2 灌水解卡74 04 85- 3 0 3 6 正常浚势 1 6+ 3 4 8 - 2 8 0 - 4 。9 65 0+ i i s 9 一? 8 0遗3 。2 热药 3 0 ( t )+ 1 3 5 - o 8 4婚j t )+ 2 1 5- 5 。8 总计2 2 5 3 2 1 0 4 取得效益2 1 4 9 2 万宽 瓣；土表孛费用计算毽括产量璞攒费用，原油侩揍隰当酵袋1 2 万元t 诗，箕 余费用为油田该年度痰际发生费用。 中园石油大学( 华东) 硕士论文第4 章强磁防蜡器制造工艺改进技术研究 第4 章强磁防蜡器制造工艺改进技术研究 4 1 雩l 富 强磁防蜡器的防蜡机理是：当原油及无机盐矿物质流经磁场膝，蜡分 予被瞬聍黻纯，嘏子自旋量增加，运动轨迹发生变化，产生能量钓跃进， 使原油的物性在一定的时间内发擞变化，毙服和削弱五蜡分子闻鲍相互引 力和附着力，破坏分子间的相互缔合，原油中蜡分子或分予团的聚合性减 弱，分子翘媳绩会发生检骢，缀瀵分子毂滚动能力增强。娥终为分数捃溶 解在原油中被携带，从而减轻管内壁的结蜡乜1 1 。因此，磁通量成为评定强 磁跨戆器凌垂兹囊要性缝摇标之一辫嘲。 其次；作为井下工具，强磁防蜡器要承受一定的压力，通常为2 5 m p a ， 魏井还要受秘控威力稚篷虚力豹佟餍。以往生产舶防蟮器性能不够稳定， 磁感应强度一般农1 8 0 2 1 0 m t ，水压试服为1 6 m p a ，且成本较亮。 4 2 产品性能缺陷分析