楊國軍(大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠)
大慶某油田聚合物驅(qū)試驗區(qū)油層發(fā)育較差,采油工藝配套清防蠟技術(shù),需要進(jìn)一步研究與現(xiàn)場試驗摸索[1]。我國在20世紀(jì)60年代就開始了小型聚驅(qū)采油礦場試驗,目前采油工藝暴露出的主要問題是隨著抽油機(jī)井大面積含聚,聚驅(qū)見效高峰期出現(xiàn)油井結(jié)蠟加劇。由于采用了三防油管,熱洗周期也由注聚初期的337天降到120天[2],出現(xiàn)熱洗周期大幅度縮短,嚴(yán)重影響聚驅(qū)開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。
某油田聚驅(qū)試驗區(qū)主要發(fā)育層為薩Ⅱ組和葡Ⅰ組兩個油層組。平均單井發(fā)育砂巖厚度為41.46 m,有效厚度為16.91 m,滲透率變異系數(shù)為0.58。地質(zhì)儲量為524.81×104t,地下孔隙體積為1 035.15×104m3。該區(qū)塊有43 口采油井、29 口注入井,其中抽油機(jī)井37口,螺桿泵井3口,電泵井3 口。從表1 試驗區(qū)抽油機(jī)井參數(shù)匹配可以看出,主要以大泵生產(chǎn)為主。
表1 試驗區(qū)抽油機(jī)井參數(shù)匹配
大慶某油田驅(qū)抽油機(jī)井同期平均熱洗周期變化情況見圖1。隨著油井聚合物濃度的升高,熱洗周期大幅度縮短,反映了聚驅(qū)油井結(jié)蠟特性與水驅(qū)不同,一般水驅(qū)油井熱洗周期變化很小。
圖1 大慶某油田聚驅(qū)抽油機(jī)井熱洗周期變化
隨著油井聚合物濃度的增加,結(jié)蠟規(guī)律也發(fā)生相應(yīng)變化,如果仍沿用水驅(qū)油井的熱洗方法,將不能完全適用聚驅(qū)清蠟特點,影響聚驅(qū)開采效果。以聚驅(qū)油井結(jié)蠟規(guī)律跟蹤分析為基礎(chǔ),對試驗區(qū)聚驅(qū)和水驅(qū)油井分別取樣,對原油物性進(jìn)行化驗對比。開展了延長聚驅(qū)油井熱洗周期的試驗研究,進(jìn)行了聚驅(qū)油井熱洗。
通過對聚驅(qū)與水驅(qū)油樣的成分及物性進(jìn)行化驗(表2)的結(jié)果表明,聚驅(qū)原油析蠟點為44.3 ℃,析出蠟的熔點為58.4 ℃,均比水驅(qū)原油高7 ℃以上[3]。
表2 聚驅(qū)與水驅(qū)油樣成分及物性化驗對比
通過對聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣的成分及物性進(jìn)行化驗(表3)的結(jié)果表明,聚驅(qū)蠟樣的析蠟點、熔蠟溫度以及結(jié)蠟初熔溫度均高出水驅(qū)蠟樣7 ℃以上,聚驅(qū)結(jié)蠟初熔溫度達(dá)到45 ℃。
通過聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣水浴加熱熔化實驗,繪制出化蠟溫度和化蠟率的曲線(圖2)。由圖2 可知,聚驅(qū)蠟樣初熔溫度為70 ℃,化蠟率達(dá)60%的熔蠟溫度為75 ℃,100%的熔蠟溫度高于80 ℃;水驅(qū)蠟樣初熔溫度為45 ℃,70%~80%的熔蠟溫度為53 ℃,100%的熔蠟溫度高于57 ℃。
圖2 化蠟溫度和化蠟率的曲線
通過聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣浸泡實驗(表4)的結(jié)果表明,浸泡后的聚驅(qū)蠟樣不溶物含量達(dá)到60.32%,呈沙土狀,而水驅(qū)蠟樣不溶物含量不足1%??梢姡垓?qū)油井結(jié)蠟容易,清蠟難。
在試驗區(qū)一直采用三防油管來防蠟。為了找到最佳的熱洗清蠟技術(shù),對摻水、高壓蒸汽熱洗以及二者交替熱洗三種清蠟技術(shù)開展了現(xiàn)場試驗研究,采用三種清蠟技術(shù)洗井時的井溫測試情況見表5。由表5可知,試驗區(qū)油井正常生產(chǎn)時,井筒溫度基本上是隨著井筒深度的增加而增加的,井底溫度最高,一般可達(dá)42 ℃以上。
為了使熱洗清蠟有效深度更深,化驗后在試驗區(qū)采用復(fù)合熱洗方法,即摻水預(yù)熱井筒+高壓蒸汽熱洗+摻水鞏固替蠟的復(fù)合熱洗??紤]到單獨蒸汽熱洗時井筒上部與蒸汽溫差大,熱量損失快,所以采用摻水預(yù)熱井筒;考慮到熱洗清掉的蠟應(yīng)及時排出井筒的要求,對一定產(chǎn)液量的井采用摻水替蠟,鞏固蒸汽清蠟效果。
預(yù)熱時間按照灌滿套管環(huán)空為限,即每100 m套管對應(yīng)1.24 m3摻水熱洗水量。
式中:T0為預(yù)熱時間,h;H0為動液面深度,m;Q0為熱洗排量,m3/h,一般試驗區(qū)Q0為6 m3/h。
表3 聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣成分及物性化驗對比
表4 聚驅(qū)與水驅(qū)蠟樣浸泡實驗情況
表5 采用三種清蠟技術(shù)洗井時的井溫測試情況
摻水替蠟時間與抽油速度有關(guān)。當(dāng)產(chǎn)液量達(dá)到100 t/d 時,采出液從泵筒到地面的舉升時間為0.5 h,此期間熔化的蠟不足以重新黏結(jié)在管壁上[4];因此,產(chǎn)液量大于100 t/d 的聚驅(qū)油井蒸汽熱洗后不需要再摻水替蠟,而產(chǎn)液量小于100 t/d 的聚驅(qū)油井蒸汽熱洗后需要摻水替蠟。抽油速度計算如下:
式中:V 為油管中液流流速,m/min;D為油管內(nèi)徑,mm;d為抽油桿直徑,mm;Q為產(chǎn)液量,t/d。
采出液從泵筒到地面所需時間計算如下:
式中:T 為流體從泵筒流出井口所需時間,min;H為泵深,m;V 為油管中液流流速,m/min。
產(chǎn)液量與泵筒流體被舉升到地面所需時間的關(guān)系見圖3。由圖3可知,對于低產(chǎn)液量的井,泵筒流體被舉升到地面的時間要幾個小時[5],這樣蒸汽熱洗后井溫會很快降低,致使已經(jīng)化掉的蠟塊又會重新黏結(jié)到桿管壁上,形成二次結(jié)蠟。
圖3 產(chǎn)液量與泵筒流體被舉升到地面所需時間的關(guān)系
因此,摻水預(yù)熱井筒+高壓蒸汽熱洗后,需要進(jìn)行摻水替蠟鞏固試驗。聚驅(qū)產(chǎn)液量與后續(xù)摻水熱洗時間見表6。低產(chǎn)液量井更需要采用摻水熱洗進(jìn)行替蠟鞏固。
表6 聚驅(qū)產(chǎn)液量與后續(xù)摻水熱洗時間
自2015年以來,在試驗區(qū)抽油機(jī)井中全部采用復(fù)合熱洗技術(shù),利用復(fù)合方法熱洗有效清蠟深度更深,熱洗效果更好。統(tǒng)計3年來熱洗的98井次,平均入口溫度為120 ℃,出口溫度為85.5 ℃。由于應(yīng)用復(fù)合熱洗技術(shù),熱洗周期逐漸回升,大慶某油田聚驅(qū)抽油機(jī)井熱洗周期變化見圖4。由圖4 可知,2016年平均熱洗周期為197天,比2001年延長了67天;2017年熱洗周期為211天,比2001年延長了81天。自試驗區(qū)運用改進(jìn)熱洗技術(shù)以來,抽油機(jī)井從未發(fā)生過蠟堵事故。
圖4 大慶某油田聚驅(qū)抽油機(jī)井熱洗周期變化
1)通過水驅(qū)和聚驅(qū)采油井油樣、蠟沉積物成分及物性化驗對比和現(xiàn)場實踐來看,聚驅(qū)抽油機(jī)井含蠟量高、析蠟熔點高、初熔點和終熔點高,更容易結(jié)蠟。
2)驅(qū)驅(qū)抽油機(jī)井結(jié)出的蠟更難熔化,摻水熱洗清蠟方法已經(jīng)不能滿足聚驅(qū)需要[6]。
3)采用三防油管來防蠟,效果較好。根據(jù)化驗結(jié)果和現(xiàn)場實踐找到最佳的熱洗清蠟技術(shù),配套高壓蒸汽與摻水復(fù)合熱洗技術(shù)能夠進(jìn)一步提高熱洗質(zhì)量,延長熱洗周期。
4)現(xiàn)場研究化蠟預(yù)熱時間,對不同產(chǎn)液量的界定值,確定了最終摻水熱洗的排蠟時間,進(jìn)一步鞏固高壓蒸汽熱洗效果,延長熱洗周期。