樂建君,王新宇,李云祥,柏璐璐,王 蕊,遲雙會(huì)
(1.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江 大慶 163712;2.慶新油田開發(fā)有限責(zé)任公司,黑龍江 安達(dá) 151413)
大慶外圍衛(wèi)星油田在開采葡萄花油層時(shí),由于原油物性及開采狀況的差異導(dǎo)致機(jī)采井出現(xiàn)不同程度的結(jié)蠟狀況,影響正常生產(chǎn)。目前,清防蠟主要采用化學(xué)清防蠟、熱洗清防蠟、樹脂涂層防蠟、安裝井下固體緩釋劑及抗石蠟析出器等多種方法。其中最常用的化學(xué)清防蠟存在藥劑用量大、加藥頻率高、作用時(shí)間短、污染環(huán)境等問題,為此,有必要找到成本低、作用時(shí)間長(zhǎng)且環(huán)保的清防蠟方法。
微生物清防蠟工藝采用能運(yùn)移、代謝和繁殖的活體微生物分解原油中的石蠟組分、并將其轉(zhuǎn)化為生物表面活性劑等代謝產(chǎn)物,降低原油粘度,改善流動(dòng)性,達(dá)到清防蠟的目的。
針對(duì)衛(wèi)星油田原油的物性(其平均地面原油密度為0.867 g·cm-3,粘度為38.5 mPa·s,凝固點(diǎn)為35.5 ℃,含蠟量為25.7%,含膠量為16.2%),研究者[1,2]選配了一組生物降解石蠟組分能力較強(qiáng)的復(fù)合菌種,主要由嗜蠟菌和防蠟菌組成。其中嗜蠟菌的主要功能是降解原油中的高碳鏈分子,防蠟菌雖然分解蠟?zāi)芰Σ粡?qiáng),但產(chǎn)酸、產(chǎn)表面活性劑能力強(qiáng)、代謝產(chǎn)物量大。
對(duì)該微生物菌劑的清防蠟性能進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)的結(jié)果表明:篩選的復(fù)合菌生長(zhǎng)溫度范圍為20~90 ℃,最適生長(zhǎng)溫度為50~65 ℃,45~60 ℃下具有最佳的繁殖能力;生長(zhǎng)pH值范圍為5~9,最適生長(zhǎng)pH值為5.7。該微生物菌劑在加菌濃度為200 mg·L-1時(shí),防蠟率達(dá)到50%以上。與對(duì)照原油相比,其作用后的原油含蠟量降低13.4%~19.0%、含膠量降低10.7%~17.8%、凝固點(diǎn)降低2~5 ℃、降粘率為37.8%~48.6%[3]。在此,作者對(duì)該微生物清防蠟菌劑的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
根據(jù)微生物清防蠟菌劑的性能特點(diǎn),結(jié)合采油作業(yè)一區(qū)《加藥洗井計(jì)劃統(tǒng)計(jì)表》,選擇統(tǒng)計(jì)表上加藥周期較短、加藥量和洗井次數(shù)較多、易結(jié)蠟的8口井作為試驗(yàn)井,同時(shí)上井核實(shí)電流載荷數(shù)據(jù)。所選試驗(yàn)井包括4口低含水井、2口中含水井和2口高含水井。日產(chǎn)液量3~9 m3,沉沒度100~200 m,沖次大于5,年洗井3~4次。
為驗(yàn)證微生物清防蠟菌劑的有效性,參照大多數(shù)機(jī)采井含水集中的范圍,本次試驗(yàn)的機(jī)采井含水以5%~80%區(qū)域?yàn)橹鳌<泳?,試?yàn)井先進(jìn)行熱洗,然后在熱洗后第2或第3 d加入100 kg菌液,再以10 d為一周期,每周期加入50 kg菌液。套管壓力較低時(shí),注入前將套管氣放空,然后灌入;無(wú)套管壓力時(shí),直接灌入即可。為了不影響產(chǎn)量,機(jī)采井正常生產(chǎn)。
選取菌劑加入前45 d的加藥數(shù)據(jù)作為對(duì)比,主要包括電機(jī)電流、載荷,以檢驗(yàn)微生物菌劑的清防蠟有效性,分析微生物菌劑與化學(xué)藥劑之間應(yīng)用效果的差距,使試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比更加直觀。8口機(jī)采井從5月份開始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),6月末洗井,加入菌劑100 kg;7~9月期間每10 d加入菌劑50 kg,機(jī)采井的電流和載荷在加入化學(xué)藥劑和加入微生物菌劑期間的對(duì)比情況見表1。
表1 加入化學(xué)藥劑和微生物菌劑期間機(jī)采井的電流和載荷對(duì)比
從表1可知,加菌期間與加藥期間相比:上電流下降1.50 A;下電流下降1.25 A;最大載荷由67.52 kN下降到66.02 kN,降低了1.50 kN;最小載荷由24.45 kN上升到26.62 kN,升高了2.17 kN;載荷比由2.76下降到2.48,降低了0.28,并且電流變化較為平穩(wěn)。微生物菌劑的清防蠟效果優(yōu)于或等效于化學(xué)藥劑。
機(jī)采井添加化學(xué)藥劑和微生物菌劑的用量和成本對(duì)比見表2。
表2 機(jī)采井的化學(xué)藥劑與微生物菌劑的用量和成本對(duì)比
從表2可知,菌劑加入量為50 kg·(10 d)-1,總加入量4.0 t,與化學(xué)藥劑(7.02 t)相比減少40%以上,按菌劑單價(jià)0.85萬(wàn)元·t-1計(jì)算,購(gòu)入成本約3.40萬(wàn)元,較化學(xué)藥劑的4.32萬(wàn)元減少了0.92萬(wàn)元,節(jié)約成本21.29%;由于加菌周期長(zhǎng)于加藥周期(延長(zhǎng)1倍以上)而減少的勞動(dòng)力強(qiáng)度、車輛磨損、油料損耗尚未計(jì)入在內(nèi)。
在10~11月,通過(guò)改變菌劑加入程序、減少加菌量、延長(zhǎng)加菌周期,在上述8口試驗(yàn)井上進(jìn)行了加菌量和加菌周期的優(yōu)化試驗(yàn)。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電流曲線可知,菌劑加入期間:上電流下降1 A;下電流下降1 A;最大載荷由70.14 kN下降到69.24 kN,降低了0.9 kN;最小載荷由30.49 kN上升到33.48 kN,升高了2.99 kN;載荷比由2.30下降到2.07,降低了0.23,并且電流變化較為平穩(wěn)。經(jīng)測(cè)算,優(yōu)化后的菌劑用量為1.62 t,與化學(xué)藥劑的3.96 t相比,減少了2.34 t;購(gòu)入成本與化學(xué)藥劑的2.90萬(wàn)元相比,減少了1.52萬(wàn)元,節(jié)約成本52.52%。
直接加菌劑試驗(yàn),即加化學(xué)藥劑的機(jī)采井,不經(jīng)洗井而直接加復(fù)合菌劑進(jìn)行的試驗(yàn)。從實(shí)測(cè)電流曲線可知,5口試驗(yàn)井中,4口井有效,菌劑加入期間與菌劑加入前對(duì)比:平均上電流沒有變化;平均下電流下降0.75 A;平均最大載荷上升1.24 kN;平均最小載荷上升1.93 kN;平均載荷比下降0.1。經(jīng)一個(gè)多月的測(cè)試,總體效果為有效。但考慮到井底液體內(nèi)總是殘存有少量有害化學(xué)藥劑,對(duì)使用的菌劑有抑制作用;且直接加菌會(huì)使細(xì)菌難以粘附于油管內(nèi)壁和抽油桿上,降低復(fù)合菌的作用效果,因此,不建議直接加菌。
在微生物清防蠟試驗(yàn)前后分別對(duì)8口機(jī)采井的系統(tǒng)效率進(jìn)行了實(shí)測(cè)。結(jié)果表明,機(jī)采井的平均系統(tǒng)效率由菌劑加入前的9.44%(6月)分別上升到菌劑加入后的11.9%(8月)和10.53%(10月),分別升高了2.46%和1.09%;有功功率由菌劑加入前的9.87 kW(6月)分別下降到菌劑加入后的7.86 kW(8月)和9.03 kW(10月),分別降低了2.01 kW和0.84 kW。由此可間接推測(cè)載荷和電流均有所降低(日產(chǎn)液和動(dòng)液面等相一致的情況下)。
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)8口易結(jié)蠟井的清防蠟試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)期間機(jī)采井的電流變化較小,基本處于平穩(wěn)狀態(tài)。微生物清防蠟菌劑的用量比化學(xué)清防蠟藥劑減少40%以上,成本節(jié)約20%~50%,加藥周期延長(zhǎng)1倍以上,該微生物清防蠟菌劑效果優(yōu)于或等效于化學(xué)清防蠟藥劑,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[1] 王彤,樂建君.石油烴降解菌的特性分析[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2006,30(4):25-28.
[2] 姚建華,樂建君,遲雙會(huì),等.芽孢桿菌L-510生物降解原油的特性及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2006,7(8):5-8.
[3] 李云祥,楊慶川,樂建君,等.微生物清防蠟菌性能評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2010,11(3):6-10.