宋奇，羅江濤，王志明，楊蕾，王志平，王建華

（中國(guó)石化江蘇油田分公司工程技術(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州225009）

油井結(jié)蠟點(diǎn)位置預(yù)測(cè)及結(jié)蠟規(guī)律討論

宋奇，羅江濤，王志明，楊蕾，王志平，王建華

（中國(guó)石化江蘇油田分公司工程技術(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州225009）

油井熱洗是油井清防蠟的有效措施之一，油井的結(jié)蠟規(guī)律和井筒結(jié)蠟點(diǎn)是油井熱洗過(guò)程中工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，然而，不同油藏埋藏深度、產(chǎn)液量、含水率的采油井，均具有不同的結(jié)蠟規(guī)律及井筒結(jié)蠟點(diǎn)。因此，若要取得較好的清蠟效果，必須明確油井結(jié)蠟點(diǎn)的位置及其結(jié)蠟規(guī)律。本文根據(jù)能量守恒定律及傳熱學(xué)原理，分別建立了油井正常生產(chǎn)過(guò)程中溫度場(chǎng)分布的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合原油析蠟溫度，對(duì)油井結(jié)蠟點(diǎn)位置進(jìn)行了預(yù)判，并對(duì)其分布規(guī)律進(jìn)行了分析討論，進(jìn)而為油井洗井工藝參數(shù)優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)。

油井熱洗；結(jié)蠟點(diǎn)；溫度分布；計(jì)算；結(jié)蠟規(guī)律

1 油井結(jié)蠟特點(diǎn)

在地層條件下，蠟是溶解在原油中的。當(dāng)原油從地層流入井底上升至井口的過(guò)程中，原油溫度逐漸降低，隨著油溫的降低，原油黏度逐漸增加。在油溫降至析蠟點(diǎn)之前，隨溫度的降低，黏度值變化不大，當(dāng)油溫降到析蠟點(diǎn)以后，原油中的高碳數(shù)蠟首先結(jié)晶、析出，造成原油黏度加速增大。隨著油溫的進(jìn)一步降低，越來(lái)越多的蠟分子結(jié)晶、聚結(jié)、長(zhǎng)大、析出，原油黏度因此而變化加劇，黏度值急劇上升。

JS油田部分油井含蠟量高達(dá)20%～30%，油田原油析蠟溫度為35℃～45℃，原油熔蠟溫度為50℃～ 60℃。JS油田4個(gè)區(qū)塊代表原油的相關(guān)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1）。

表1 JS油田4個(gè)代表區(qū)塊原油的相關(guān)數(shù)據(jù)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)資料記錄情況，重點(diǎn)對(duì)WZ和JD區(qū)塊的結(jié)蠟位置進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)圖1），WZ和JD兩個(gè)區(qū)塊中每口采油井的結(jié)蠟位置均不相同，且具有較大的個(gè)體差異性，其中，WZ區(qū)塊的原油結(jié)蠟位置主要分布在0～600 m，JD區(qū)塊主要分布在0～800 m。

圖1 部分區(qū)塊油井結(jié)蠟分布情況

油井熱洗是油井清防蠟的有效措施之一[1]，油井的結(jié)蠟規(guī)律和井筒結(jié)蠟點(diǎn)是油井熱洗過(guò)程中工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，然而，不同油藏埋深、產(chǎn)液量、含水率的采油井，具有不同的結(jié)蠟規(guī)律和井筒結(jié)蠟點(diǎn)，且具有較大的差異性。目前，采油井結(jié)蠟點(diǎn)位置主要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)資料記錄情況進(jìn)行粗略判斷，若缺少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)資料，油井的結(jié)蠟點(diǎn)位置則不能準(zhǔn)確判斷，導(dǎo)致油井熱洗工藝參數(shù)設(shè)計(jì)缺少依據(jù)，從而影響油井熱洗過(guò)程中的清蠟效果。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文建立了油井正常生產(chǎn)時(shí)井筒溫度分布的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合原油析蠟溫度，對(duì)油井井筒結(jié)蠟點(diǎn)位置進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)不同井深、產(chǎn)液量、含水率的油井井筒結(jié)蠟規(guī)律進(jìn)行了討論，進(jìn)而為油井熱洗參數(shù)優(yōu)化提供了一定的理論依據(jù)。

2 油井井筒結(jié)蠟點(diǎn)位置預(yù)測(cè)

2.1 油井正常生產(chǎn)時(shí)井筒溫度分布數(shù)學(xué)模型

對(duì)于正常生產(chǎn)的油井，從井底到井口溫度由高到低按一定的規(guī)律分布，在井筒內(nèi)取一微小段dh，在dh井段中單位時(shí)間內(nèi)散熱量為dq，由傳熱公式可知：

同時(shí)，流過(guò)dh井段的產(chǎn)出液溫度降低dt，油溫?fù)p失熱量為：

根據(jù)能量守恒，故有：

由地質(zhì)學(xué)可知，地層溫度與深度基本上成直線(xiàn)關(guān)系，即：

由公式（1）～（4）推導(dǎo)得到井筒內(nèi)任意點(diǎn)的油溫計(jì)算公式：

式中：t－井筒內(nèi)任意點(diǎn)的液體溫度，℃；t地1－油層溫度，同一油田的同深度處溫度基本一致，℃；h－所求點(diǎn)井筒高度（距井底的高度），m；D－套管外徑，m；G－液體質(zhì)量流量，kg/s；C－液體比熱，J/（kg·℃）；GC=G油C油+G水C水，C油=4 200 J/（kg·℃），C水=2 100 J/（kg·℃）；α-地溫梯度，地質(zhì)學(xué)上一般認(rèn)為α=0.03℃/m，由于地溫有異常區(qū)，故不同地區(qū)m亦不同；K-總傳熱系數(shù)，可通過(guò)實(shí)際測(cè)量求取，但由于受測(cè)試儀器設(shè)備的限制，較難實(shí)現(xiàn)每口油井K值的獲取，因此本文中所涉及K值的求取采用如下簡(jiǎn)化計(jì)算方法：

井筒流體向周?chē)貙訋r石傳熱必須克服油管壁、油套環(huán)空、套管壁和水泥環(huán)產(chǎn)生的熱阻。因此總傳熱系數(shù)即為各串聯(lián)熱阻的總熱阻的倒數(shù)，于是有：

式中：R1－油管流體與油套環(huán)空流體之間的單位長(zhǎng)度導(dǎo)熱熱阻，即主要由管內(nèi)對(duì)流換熱熱阻，油管壁導(dǎo)熱熱阻和油管外壁到油套環(huán)空對(duì)流換熱熱阻三部分組成；Re－環(huán)空流體與地層巖石之間的單位長(zhǎng)度導(dǎo)熱熱阻，即主要由環(huán)空流體到套管內(nèi)壁面的對(duì)流換熱熱阻，套管壁導(dǎo)熱熱阻，水泥導(dǎo)熱熱阻和地層巖石的導(dǎo)熱熱阻四部分組成；rti－油管內(nèi)半徑，m；rto－油管外半徑，m；kt－油管導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·℃）；ht－油管流體與油管內(nèi)壁面之間的對(duì)流換熱系數(shù)，W/（m2·℃）；han－油套環(huán)空流體與油管外壁面之間的對(duì)流換熱系數(shù)，W/（m2·℃）；rci－套管內(nèi)半徑，m；rco－套管外半徑，m；rh－水泥環(huán)外半徑，m；kcas、kcem－套管、水泥環(huán)的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·℃）；Rsurr-地層巖石熱阻，（W/（m·℃））-1，把水泥環(huán)外壁到地層巖石的導(dǎo)熱過(guò)程視為穩(wěn)態(tài)傳熱的地層熱阻計(jì)算公式為：。

2.2 油井正常生產(chǎn)時(shí)井筒溫度分布計(jì)算實(shí)例

現(xiàn)以井深1 560 m，下泵深度為1 402 m，產(chǎn)液量10 t/d，含水率70%的生產(chǎn)井為例，計(jì)算在生產(chǎn)過(guò)程中原油在不同井深位置時(shí)的溫度，并繪制油井溫度隨井身位置的溫度曲線(xiàn)（見(jiàn)圖2）。已知原油析蠟溫度為45℃，由此結(jié)合圖2計(jì)算得到結(jié)蠟點(diǎn)在630 m，油井在生產(chǎn)過(guò)程中隨著采出液的溫度逐漸降低的過(guò)程中，蠟會(huì)不斷析出[2]。

圖2 油井正常生產(chǎn)的溫度分布曲線(xiàn)

表2 不同油井計(jì)算結(jié)果與作業(yè)記錄情況對(duì)比

2.3 計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比

為了進(jìn)一步驗(yàn)證析蠟點(diǎn)計(jì)算值是否與油井的實(shí)際結(jié)蠟特點(diǎn)相吻合，列出了不同井深、產(chǎn)液量、含水率的油井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)記錄結(jié)蠟情況和計(jì)算結(jié)蠟點(diǎn)的對(duì)比情況（見(jiàn)表2），由表中數(shù)據(jù)可知，結(jié)蠟點(diǎn)的計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)記錄結(jié)蠟情況相差不大，因此，可以結(jié)合油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，采用本計(jì)算方法預(yù)測(cè)油井結(jié)蠟點(diǎn)位置，進(jìn)而為油井洗井工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

綜上所述，不同油藏埋深、產(chǎn)液量、含水率的采油井，具有不同的結(jié)蠟規(guī)律和井筒結(jié)蠟點(diǎn)；同一采油井在不同的生產(chǎn)狀況下，油井的結(jié)蠟特點(diǎn)也會(huì)隨之變化。結(jié)合油井正常生產(chǎn)時(shí)井筒內(nèi)原油的溫度場(chǎng)分布模型及原油的析蠟溫度，便可計(jì)算得到在某一產(chǎn)況下油井的析蠟點(diǎn)，且計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)記錄結(jié)蠟情況相差不大，不同因素（含水率、產(chǎn)液量、油藏埋深）對(duì)結(jié)蠟點(diǎn)的影響規(guī)律與現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)相符合。

3 油井結(jié)蠟規(guī)律分析及討論

不同油田，原油的性質(zhì)有很大的差異，油井結(jié)蠟規(guī)律也不同，為了制定油井熱洗清蠟的措施，必須研究油井結(jié)蠟的規(guī)律。根據(jù)油井正常生產(chǎn)過(guò)程中井筒溫度分布計(jì)算，結(jié)合析蠟點(diǎn)溫度，主要討論了不同含水率、產(chǎn)液量、油藏埋深對(duì)油井析蠟點(diǎn)分布規(guī)律的影響。

圖3 含水率對(duì)析蠟點(diǎn)的影響

3.1 含水率對(duì)油井析蠟點(diǎn)的影響

井深為1 500 m，產(chǎn)液量為10 t/d的油井（見(jiàn)圖3），在析蠟溫度為35℃～45℃時(shí)，含水率分別為20%、40%、60%、80%和90%的析蠟點(diǎn)變化情況。由圖3可知，隨著含水率的增加，油井結(jié)蠟點(diǎn)隨之上移。一方面由于含水升高，原油中的含蠟總量隨之減少；另一方面，含水率越高，流體的比熱越大，流動(dòng)過(guò)程中溫度下降幅度越小。同時(shí)，水在管壁易形成連續(xù)水膜，所以不利于蠟沉積于管壁。

3.2 產(chǎn)液量對(duì)油井析蠟點(diǎn)的影響

井深為1 500 m，含水率為70%的油井（見(jiàn)圖4），在析蠟溫度為35℃～45℃時(shí)，產(chǎn)液量分別為1 t/d、5 t/d、10 t/d、15 t/d、20 t/d時(shí)析蠟點(diǎn)變化情況。由圖4可知，隨著產(chǎn)液量的增加，油井結(jié)蠟點(diǎn)隨之上移。這是因?yàn)榱黧w的流動(dòng)速度加快，流體向上流動(dòng)時(shí)能夠保持較高的溫度，使得處于溶解狀態(tài)的蠟含量增高，而析出的蠟相對(duì)減少，所以井筒內(nèi)析蠟點(diǎn)上移。

圖4 產(chǎn)液量對(duì)析蠟點(diǎn)的影響

3.3 油藏埋深對(duì)油井析蠟點(diǎn)的影響

產(chǎn)液量為10 t/d，含水率為70%的油井（見(jiàn)圖5），析蠟溫度為35℃～45℃時(shí)，油藏埋深分別為1 300 m，1 500 m，1 700 m，1 900 m，2 100 m，2 400 m時(shí)析蠟點(diǎn)變化情況。由圖5可知，在相同產(chǎn)況下，油藏埋深對(duì)油井析蠟點(diǎn)的影響不大。

圖5 油藏埋深對(duì)析蠟點(diǎn)的影響

4 結(jié)論及建議

（1）不同油井因油藏埋深、產(chǎn)液量、含水率等不同均具有不同的結(jié)蠟規(guī)律和井筒結(jié)蠟點(diǎn)，鑒于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)資料的局限性，建立了油井正常生產(chǎn)時(shí)井筒溫度分布模型，計(jì)算得到油井內(nèi)采出液在不同井深位置的溫度，結(jié)合原油的析蠟溫度，對(duì)油井的結(jié)蠟點(diǎn)位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，并討論了析蠟點(diǎn)分布規(guī)律的影響因素，通過(guò)驗(yàn)證，該計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)資料記錄情況相差不大。

（2）油井的結(jié)蠟規(guī)律及結(jié)蠟特點(diǎn)，是油井熱洗過(guò)程中工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，本文通過(guò)油井正常生產(chǎn)時(shí)井筒溫度分布模型的建立及其計(jì)算，提供了一種油井結(jié)蠟點(diǎn)位置預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)化方法，進(jìn)而為油井洗井工藝參數(shù)優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)。

［1］劉正杰.油井熱洗工藝應(yīng)用研究［J］.科技信息，2011，（7）：780-783.

［2］張少奎，楊巍，管略.對(duì)抽油機(jī)井熱洗清蠟的研究與認(rèn)識(shí)［J］.油氣田地面工程，2003，22（4）：11-12.

TE358.2

A

1673-5285（2016）12-0031-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.12.008

2016－11-03