于濟源 公杰 （大慶油田有限責任公司第六采油廠）

1 目前現(xiàn)狀

清蠟是保證機采井正常生產的主要措施，按照清蠟方式不同，分為三類：一是熱清蠟，利用熱傳導，達到融蠟的目的；二是物理清蠟，即機械清蠟[1-3]，是指專門的工具刮除油管壁和抽油桿上的蠟，并靠液流將蠟帶至地面的清蠟方法；三是輔助清蠟，以物理或化學性質的工具、藥劑等，阻止蠟的形成與結晶[4]，從而達到防蠟的目的。

通過調查，因熱洗能力不足、熱洗管線距離過長、熱洗管線頻繁穿孔問題，造成某廠1 324 口井熱洗效果不佳、熱洗無法按計劃周期執(zhí)行[5]。所以常規(guī)熱洗不能滿足清蠟需要，也沒有輔助防蠟措施，嚴重影響了油井的正常運行，造成載荷升高、產液下降、能耗升高等問題，并降低了油井運行周期[6]。為不影響油井正常生產，在地面設備無更新計劃的情況下，亟需一種輔助清防蠟措施，降低油井結蠟的影響，確保油井正常運行。

優(yōu)選目前技術相對成熟的幾類輔助防蠟工具，并在油田內進行了應用，其中，強磁防蠟器在油田內應用數(shù)量較多，具有較理想的應用效果，能夠達到延長熱洗周期、輔助防蠟的目的。

2 技術原理

強磁防蠟節(jié)能器裝置直接產生一個變化的強磁場，借助油管、光桿以及管內介質的導磁性質，沿油管方向，在油管內部形成一個可以覆蓋任何流體成分的磁場。桿管以及管內介質成為該裝置工作的一部分，控制磁場強度按某一規(guī)律進行周期性變化，變化的頻率可以覆蓋所有的蠟質、垢質的自然頻率，從而達到降黏、防蠟、防垢的效果。

強磁防蠟器安裝見圖1，采用Co88 非放射性材料制成，使用新永磁材料制造，磁感梯度大、場強高，最高達5 000 GS，對合金微晶進行特殊排列后形成高能量磁場[7]。當原油通過達到足夠大磁場強度及場梯度的磁場時，由于洛侖磁力的作用，使得在結晶溫度附近處于無序熱運動中的蠟分子獲得能量，調整分子的磁撞方位，提供普遍的結晶生核條件，從而形成大量直徑很小且呈球狀的微晶（為常見蠟晶直徑的1/10 000），懸浮在原油中，減少了形成片狀硬蠟及片狀石蠟的網(wǎng)狀絡合物的可能性。由于抽油桿、管均為導磁材料制成，可在油井管柱適當位置，平均布置管式或桿式強磁防蠟器，保證全井井筒內具有相當?shù)拇磐?，達到縮小蠟晶直徑、降低原油黏度的作用。設定合適的磁場強度和變頻的頻率范圍，尤其是對于結臘的同時伴有結垢現(xiàn)象的采油區(qū)塊。鑒于井柱的直徑要求，原油的磁效應是通過距離產生，每節(jié)工具是一個作用磁場，原油通過磁場時間和磁化效應決定傳輸距離，場強磁通越高，介質的磁化物理效應[8-10]越持久，傳輸距離越遠越不容易結蠟，這是產生正比關系的數(shù)據(jù)理念，所以強度越高效果越好，大約每500 GS 能高出1.5 倍效果左右。

圖1 強磁防蠟器安裝示意圖Fig.1 Installation diagram of strong magnetic wax preventer

該工具具有如下技術優(yōu)勢：一是節(jié)約能源，可節(jié)約伴熱或加熱所需要的大量電能和天然氣；二是延長熱洗周期，增加采油有效時率，減少熱洗影響的產量，間接提高產能；三是通過降黏作用可減少抽油機耗電和抽油機油管、抽油桿的機械磨損；四是安裝簡便，不需要人工值守，減少加藥熱洗的管理難度、減少熱洗加藥的成本和運行投入，杜絕對人體的化學污染；五是不使用化學清蠟劑，防止對人員、環(huán)境和水資源的污染[11-12]。

3 現(xiàn)場試驗及效益評價

3.1 現(xiàn)場試驗

為提高強磁防蠟器防蠟效果，優(yōu)化桿式強磁防蠟器單井應用數(shù)量，開展強磁防蠟器現(xiàn)場試驗應用，通過參數(shù)分析、檢驗化驗，應用數(shù)量計算及效果對比分析，確保工具的經(jīng)濟性與有效性。

由該工具技術原理可知，原油在井筒內受到磁場的強度、磁場影響的時間，均會影響防蠟降黏的效果。其中，磁場強度取決于固定井深內安裝強磁防蠟器的數(shù)量，磁場影響時間取決于油井產量高低。綜合以上兩方面影響，2021 年12 月選取水驅、聚驅2 種驅替方式，每種驅替方式選取產液分別為20 t/d、40 t/d、60 t/d 和含水率分別為93%、95%、97%的組合9 類井。同時每類井選取3 口，以3 種方式布置強磁防蠟器：1 根管式強磁防蠟器布置在泵下，泵上每100 m、200 m、300 m 布置1 根桿式防蠟器。共計選取54 口井進行對比分析。

一是在同類井上，評價不同強磁防蠟器布置方式的防蠟效果。

二是在同產量不同含水率井上，評價含水率高低對防蠟效果的影響。

三是在同含水率不同產量井上，評價產量高低對防蠟效果的影響。

四是在不同驅替方式油井，評價不同布置方式的防蠟效果。

因此根據(jù)強磁防蠟器的組合安裝方式，計劃1 324 口井分不同桿徑及單井進行安裝。

選出2021 年12 月該廠內安裝強磁防蠟器的5口井的熱洗周期改善情況進行分析。安裝強磁防蠟器前后測試結構對比見表1。

1） 懸點載荷和峰值電流下降。以2#井為例，正常生產時懸點最大載荷28.9 kN，最小載荷14.1 kN，安裝防蠟器后懸點載荷平穩(wěn)略降，懸點最大載荷下降3.3 kN，最小載荷下降2.0 kN；常態(tài)生產時，上沖程最大電流23 A，下沖程最大電流22 A，安裝防蠟器后峰值電流平穩(wěn)略降，上沖程最大電流下降2 A，下沖程最大電流下降2A 。數(shù)據(jù)表明井下結蠟逐漸減少，油井的結蠟得到了有效控制。

2） 熱洗周期明顯延長。5 口試驗井常態(tài)生產時，洗井周期平均為25 d，強磁防蠟后洗井周期達到93.2 d，是原周期的3.7 倍。1#井原洗井周期為20 d，使用電磁防蠟器后至今120 d 未進行洗井，免洗周期是原來的6 倍，4#井免洗周期是原周期4倍，并且繼續(xù)有效。

3） 從現(xiàn)場作業(yè)情況看具有良好的防蠟效果。措施前后起出桿管，強磁防蠟器能夠有效降低蠟質的形成及附著[13-14]。強磁防蠟器安裝前后油管情況見圖2。

圖2 強磁防蠟器安裝前后油管情況Fig.2 Oil pipe situation before and after the installation of strong magnetic wax preventer

3.2 效益評價

通過現(xiàn)場試驗，節(jié)能清蠟效果顯著，基本達到預期效果，按照10 型抽油機測算，單井下入3～4 套強磁防蠟器預計年可節(jié)省用電1 000 kWh，降低結蠟率30%。全年下入500 井次，預計全年可節(jié)電50×104kWh，節(jié)省用電成本40 萬元。

投入：每套價格0.25 萬元，單井一次投資1 萬元～2 萬元左右（根據(jù)井深和產液量及油質分析而設計）。創(chuàng)效：單井延長熱洗周期平均約400 d 左右，單井年減少洗井約12 次左右，年減少熱洗費用8.1 萬元；年減少因洗井影響油85 t 左右，則減少影響油成本60 余萬元；最少減少作業(yè)8 井次，節(jié)約作業(yè)費用35 余萬元，節(jié)約作業(yè)洗井處理和作業(yè)材料費用40 余萬元，綜合投入產出比為1∶8.68，每年創(chuàng)效185 萬元。

4 結論

1）強磁防蠟技術可延長油井的清蠟周期，平均延長幅度可達到80 d。含蠟量較低井的延長清蠟周期效果要好于含蠟量較高的井。

2）強磁防蠟器對油層無污染，無傷害，不破壞地層，改善流動性能，最高可降低原油黏度40%左右。

3）應用強磁防蠟技術會對蠟晶的形成產生抑制作用，但不能徹底杜絕蠟晶形成，只能減緩結蠟速率，最高可降低結蠟率30%。

4）應用強磁防蠟器后，可以減少抽油機、桿管機械磨損；降低電動機載荷，因熱洗井產生的人力、物力、費用會大大減少，進一步提升管理效益。