1 结蜡的意义和危害
石油是多种碳氢化合物的混合物。原油中的蜡是指那些碳数比较高的正构烷烃, 通常把C16H34~C63H128的正构烷烃称为蜡, 纯净的石蜡是略带透明的白色无味晶体[1]。
蜡在地层条件下通常以液体状态存在。然而在开采过程中, 随着温度和压力下降以及轻质组分不断逸出, 原油溶蜡能力降低, 蜡开始结晶、析出、聚集, 这种过程叫做结蜡。
在油井采油过程中, 随着蜡不断析出并沉积在深井泵凡尔、抽油杆和管壁上, 会导致深井泵凡尔漏失, 泵效下降[3]。随着聚集数量不断增多, 油管内流动阻力越来越大, 直接影响了油井的产量, 严重时还会导致泵卡死或抽油杆被拔断事故。
随着油田开发后期, 地层压力不断的下降, 油井结蜡情况越来越复杂, 如何清蜡使油井尽快恢复生产已经成为油井管理中的重要问题。
2 热洗施工工艺
目前, 各采油厂采用了多种机械和工艺措施来做这项工作[3], 如井下管柱一定位置加装强磁防蜡器, 利用自动清蜡机清蜡, 日常油井管理中定期加注防蜡剂等, 在结蜡轻微的阶段起到了防的效果, 但一旦结蜡较严重时就无能为力了。目前工艺方面采用的热洗方式是通过注入到井内的热水循环, 利用加温熔化凝结在管壁、管杆、泵凡尔等位置上的蜡, 再被携出油井的过程。实践证明, 对油井周期性热洗进行清蜡是一种操作方便、成本低的油井热洗清蜡的方法。由于实行不压井作业, 抽油井无恢复期或恢复期很短, 能将对油井地层的污染降低至最低。
3 热洗工艺过程分析
热洗施工时[2], 由泵车将约100℃~120℃的热水经套管阀门泵入油套环形空间, 到达抽油泵, 再由油管通道返回到地面管网完成循环过程[5]。油套环空中的热水同时给套管和油管加温, 另一方面还与采油液体混合提高其温度, 热水在油井内流动一定时间后, 井内各点温度逐步趋于稳定, 通过不断熔化的蜡随热水带出, 而实现清蜡过程。
在热洗过程中, 洗井热水从进入油套环空至泵吸入口, 是一个降温的过程, 而在油管中, 从泵吸入口到井口是一个升温的过程, 尤其在300m以上井段, 环空中的洗井液对油管中的液体加温幅度增大, 致使井口回油温度升高到60℃以上, 造成一种假象, 实际在300m以下的井段, 热洗的温度并未达到溶蜡所需的60℃。无论在油套环空或油管内返回的热洗水到达一定深度以后, 其温度就低于蜡的熔化温度;当深度进一步增加时, 热洗水的温度甚至低于该处的地层温度。在热洗过程中, 实际的温度测量证实了这一点。显然, 这样的热洗水温度分布在油井下部是不能达到清蜡效果的, 还有可能将上部熔化的蜡带到下部重新析出, 造成更加严重的蜡堵事故。通过热洗以后, 对多井次的油井内起出的油管进行实际的观察证明了这个结论。
因此影响清蜡效果的最重要因素就是热洗介质在整个井筒内的温度分布[5]。显然为保证清蜡的良好效果, 必须使热洗水在整个油井内各点的温度高于蜡熔化温度。只有达到这个条件, 蜡才可能不断地被逐渐熔化, 因此为了保证取得良好的清蜡效果, 热洗介质在井内各点的温度均应高于蜡的熔化温度, 并且两者之间温差越大, 热洗效果越好。
此外, 室内模拟实验结果表明, 抽油机井结蜡位置所在原油的析蜡点也约为35℃左右, 对应的深度为500m~600m, 原油中的蜡主要析出并粘附在600m以上的井段。从现场施工后的结果看出, 洗井作用的发挥, 在300m以上的井段, 是靠洗井液的溶蜡和冲刷作用, 而在300m以下的井段, 主要是靠洗井液的冲刷来实现对杆管壁上的蜡进行清理。由于热交换的速率较快, 洗井液的温度快速降低接近原井井温, 当洗井液进入环空到200m~300m的深度, 温度迅速下降, 随着深度的进一步加深, 温度下降的速率减小, 300m以下井段, 若要达到溶蜡所需的温度, 将需要较长的时间和一定的排量才可以。
4 现场热洗施工的建议
(1) 合理制订好热洗周期, 施工设计尽量简化, 方便操作, 但当油井结蜡严重, 或热洗周期太短, 则要考虑多种方式同时施工, 如针对300m以下井段结的蜡由于热洗液温度较低, 不能达到熔蜡目的[4], 在施工中加入清蜡剂可弥补这一不足。
(2) 要控制热洗温度, 刚开始洗井时温度不能过高, 如果过高的话蜡不会融化, 只会成块状随井液一起流动, 当聚集较多时, 就会卡死。因此热洗施工中刚开始要以低排量、低温 (参考液量、不低于油温) 方式运行, 然后逐步加温 (加到100℃~120℃) 、加排量, 最终到进出口温度排量一致, 有条件的话尽量延长热洗时间。
(3) 热洗井要避免地层蜡堵事故的发生[4], 热洗施工过程中, 当为了充分利用传热效率使洗井液排量过大时, 液柱压力往往大于井壁附近的地层压力, 因而使热洗介质进入地层, 造成倒灌, 易发生堵塞地层现象, 因此适时调整排量, 提升热洗温度是关键, 过早造成浪费影响产量, 晚了不易清除蜡质, 造成地层堵塞。
(4) 结蜡轻微的油井施工中, 大排量、快速升温都没问题;而对于结蜡严重的油井来说, 热洗施工时, 应逐渐升温慢溶解, 保持通道畅通, 带出油流中溶解的蜡;如果升温过快, 易造成蜡以成块、片方式脱落, 很容易形成油井深部堵塞、卡泵等事故。
(5) 对于含水低、油稠的油井, 热洗施工前要先将地面管线扫一下, 防止蜡块洗出后堵地面管线。当水把油替出了的时候, 泵压是上升的, 因此在洗井后期要加大排量, 将油井内及地面管线内彻底洗干净。
摘要：通过对抽油机井热洗工艺的理论分析和工作实践总结, 认为在目前生产及工况下, 热洗在很大程度上缓解了油井结蜡的影响, 不失为行之有效的清蜡手段。本文在热洗周期及热洗工艺参数方面提出了一些建议。
关键词：危害,清蜡,温度分布,热洗周期,热洗参数
参考文献
[1] 万仁溥.采油技术手册, 上下册[M].石油工业出版社, 2005.
[2] 张琪.采油工程原理与设计[M].中国石油大学出版社, 2000.
[3] 邹艳霞.采油工艺技术[M].石油工业出版社, 2006.
[4] 石克禄.采油井、注入井生产问题百例分析[M].石油工业出版社, 2005.
[5] 杨世铭, 陶文铨.传热学 (第4版) [M].高等教育出版社, 2004.