三元复合驱井筒结蜡现象分析及清防蜡研究

蔡春光    

（大庆油田有限责任公司第九采油厂，黑龙江 大庆 166516）

摘  要：为有效治理三元复合驱井筒存在的结蜡现象，针对当前三元复合驱全过程热洗参数的制订方法仍有待完善的现状，结合三元复合驱各采出阶段的采出物成分情况，分析了采出物对实际结蜡情况存在的影响，通过研究应用更科学更合理的热洗周期与热洗方式，并把他们应用于三元复合驱的各采出阶段，达到了较好的应用效果，应用结果表明：通过综合应用这些方法后，在热洗质量达标的情况下，没有出现由于卡蜡引发的检泵问题，并且在见垢期都可免热洗，达到了节能增效的效果，为企业创造了更多经济效益。

关键词：三元复合驱；结蜡；热洗；措施

1  三元复合驱不同阶段采出液特征

三元复合驱驱替介质分别为空白水驱、聚合物驱、三元驱和后续水驱;采出情况分别为:未见效、见效期、见垢期和垢质消失期。

1.1 未见效阶段

在这一时期，顶替介质是空白的水和聚合物驱的非作用期，而油田的开采状况是非作用期。其特征表现为：随着开采年限的增加，原油含量不断降低，水含量不断增加。采出液的特点是：采出物主要是油、水、气三相混合物，采出物中油的性质与正常水、聚驱没有区别，其他物质主要是采出的油层水和溶解气，只有极少数的井可以见到一定量的聚合物。从影响蜡层形成的因素来看，在这一阶段蜡层形成的过程中，蜡层形成的速度是缓慢的。

1.2 见效期

这一时期的驱油介质是聚合物驱，三元驱，开采状态是有效的，开采井没有结垢。油田的特征表现为：随着开采时间的增加，原油含量不断增加；油藏中的重质组分（碳数16-64为蜡类，碳数超过64为胶类、沥青类）显著高于常规聚驱。随着作用时间的增加，原油中的重质组分也随之增加。图1为聚驱和三元复合驱油组分的对比。

 图1  聚驱与三元复合驱见效阶段原油成分对比

 从组成分析可知，在三元复合驱动期，原油中的重烃类含量比聚驱动时高出1倍，导致蜡样中的重质组分如胶质、沥青质等增加，胶质和沥青质对蜡质具有增粘性，加快蜡质的形成。在石蜡形成过程中，机械杂质的加入会加速石蜡的形成。因此，在这一阶段，因其重质组分的增多，对石蜡的形成具有非常强烈的促进作用。

1.3 见垢期

在结垢阶段，产出以油水、气体、聚合物、碱、表活剂等构成。尽管采出物油中的重质成分显著地比正常聚驱要高，但因为存在碱、表活剂作用下的 Ca (OH)2, Mg (OH)2及CaSiO3,MgSiO3和碱、表活剂，这使得这一阶段采出物的复杂性增加。另外，在此期间，油井的结垢现象越来越严重，但蜡质的沉积却有了很大的改善。

在实验室中，选择了6种浓度的碱与8种浓度的表活剂混合使用，在不同浓度的碱与表活剂混合使用后，对凝油粘壁的下降曲线如图2所示。

                    图2 不同浓度碱、表活剂复配后凝油勃壁量降幅曲线

结果表明，当采用了55 mg/L的表面活性剂时，原油的粘壁率降低了50%以上。

根据以上分析可知，在结垢阶段，油井产出的原油中存在着表活剂和碱类物质，而表活剂能将蜡与金属间的润湿作用从亲油转变为亲水，从而有效地抑制了蜡晶的粘附；再加上碱会溶于蜡，所以这个步骤就不必再做清蜡工作了。

1.4  垢质消失期

 三元驱完成后，进行聚合体的注入，在聚合体将三元媒质置换到出井时，出井流体以油、水和气为主；采出物由聚合体和其他微量组分构成，目前正处在开发阶段，含水量会继续增加，产量会继续减少。随着含水的增加，油藏中的重质组分显著降低。因为在该阶段，采出液中的碱、表活剂作用下的 Ca (OH)2, Mg (OH)2及CaSiO3,MgSiO3和碱、表活剂会消失，因此结垢现象也会随之消失，取而代之的是，结蜡现象会再次出现。但是，随着含水率的迅速提高，原油所占的比重降低，原油的全蜡组分及其他重质组分的含量将降低，使原油的结蜡度大大降低。

2  三元复合驱各个阶段的热洗参数

2. 1未见效阶段

依据未见效阶段的特点，依据《机采井热洗温度图版》、《机采井热洗时间图版》可以很好地确定未见效阶段的热洗参数。在图3和图4中，分别给出了控制机采井热洗时间的图版和控制机采井热洗温度的图版。

 采用产液、沉没度、流量、上下负荷等参数来决定泵的热清洗时间。根据螺杆泵井的转矩值的变化来决定热洗循环时间。热洗期约为90d到150d。热洗过程的温度和压力与聚驱热洗过程相同。

2. 2见效阶段

从这一时期的开采特点来看，这一时期是三元复合驱结蜡最严重的时期，必须进行加密性的热清洗，而抽油井的热清洗时间仍然可以用“五参数”法来决定。螺杆泵井的热清洗循环也是根据扭矩的变化来决定的。从实际应用中的数据来看，热清洗的时间约为70d到110d。热洗在温度和压力上与水驱热洗没有任何不同。

2. 3见垢阶段

针对这一时期的开采特点和对结蜡的影响，在三元复合驱见垢阶段，随着采出物表活剂和碱含量的提高，原油的结蜡能力显著降低，在凝油粘壁含量超过70%的情况下，可以采用非热洗法。

从产出液中的表活剂和碱含量来判断油井是否进入了见垢期，具有十分重要的意义。在此基础上，建立了热洗区，观察区，见垢区三个区域的热清洗工作规程，并对其进行了分析。不同浓度的碱和表活剂混合使用对凝油壁厚的影响，降低凝油壁厚的统计结果如表1所示。

表1不同浓度碱、表活剂复配后凝油黏壁量降幅统计 %

注：

2. 4垢质消失期

随着含水迅速升高，原油所占的比重不断降低，原油的全蜡组分及其他重质成分的含量将不断降低，原油的结蜡度将大大降低。所以这一阶段都是以长期的热洗为主。

2. 5全周期热洗参数

在此基础上，提出了三元复合驱油的各个阶段的热冲洗工艺，并对各个工艺参数进行了总结，如表2所示。

表2 三元复合驱各阶段热洗制度及参数汇总

3 现场实践

3. 1 现场试验井情况

    在三元结垢高峰时期进行了3口生产井的实验，将热清洗时间从95d提高到416d，并从运行中的抽油杆和抽油杆管泵全部结垢，没有结蜡。表3总结了见垢期不进行热洗的测试井的情况。

表3见垢期免热洗试验井情况汇总

3. 2 应用效果

在此基础上，本项目提出了一种基于三元复合驱的新型三元复合驱热洗系统的新方法，中转站的热洗泵电机平均消耗202.5 kWh,加热炉耗气348.8m3，且部分热洗液会回流到油层，导致含水恢复较慢，平均影响产量2.48 t。目前累计实施三元复合驱热洗制度油井1189口井，其中有649口井实施免热洗，共减少热洗1950井次，节电39.49 x 104kWh，节气68.01 x 103m，对产油影响降低到4829 t，且未出现因结蜡造成卡蜡的油井。

4  结论

1)三元复合驱在不同的开采阶段，三元复合驱的含水和重质组分含量都会发生改变，所以三元复合驱的热洗期也会发生改变，尤其是在三元复合驱中，重质成分含量最大，为聚合驱的2倍；同时，这一时期含水很低，热清洗时间约为70-110d，结垢消失期处于水驱期阶段，其含水高，重质成分少，使得这一时期的热清洗时间最长，约为110-180d。

2)研究发现，随着碱液浓度、表活剂浓度的增大，凝油壁厚有减小的趋势。随着碱液质量分数的提高，含碱液质量分数提高到360mg/L时，原油的粘壁率降低了49.29%。当活化剂的质量分数为400 mg/L时，原油的粘壁体积降低了80.5%；在结垢阶段，油井产出的原油中存在着表活剂和碱类物质，而表活剂能将蜡与金属间的润湿作用从亲油转变为亲水，从而有效地抑制了蜡晶的粘附；再加上碱会溶于蜡，所以这个步骤就不必再做清蜡工作了。

3)通过对三元复合驱全循环热洗液参数选取的研究，可以看出该工艺具有很好的节能效果，对三元复合驱的热洗液参数选取具有很强的参考价值。

参考文献：

【1】余意，考虑蜡沉积的深水油井井筒温度压力场模型【J】.东北石油大学学报. 2021,45(02)：23-26.

作者简介：蔡春光，1978年出生，男，汉族，安徽省蒙城县人，从事采油技术工作。