劉韻秋 郭小哲 孫寶龍

（1.中國石油大學(xué)離退休工作處，北京 102249；2.中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院，北京 102249；3. 中國石油西氣東輸豫皖管理處，上海 200122）

基于原油及蠟樣實(shí)驗(yàn)的油井井筒結(jié)蠟規(guī)律綜合分析

劉韻秋1郭小哲2孫寶龍3

（1.中國石油大學(xué)離退休工作處，北京 102249；2.中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院，北京 102249；3. 中國石油西氣東輸豫皖管理處，上海 200122）

高含蠟原油生產(chǎn)時(shí)，油井井筒結(jié)蠟的影響因素很多也很復(fù)雜，僅通過對(duì)油樣結(jié)蠟實(shí)驗(yàn)分析或者井筒結(jié)蠟厚度的理論分析進(jìn)行結(jié)蠟規(guī)律研究比較片面，現(xiàn)場(chǎng)井筒蠟樣實(shí)驗(yàn)分析及不同氣油比壓力下結(jié)蠟規(guī)律實(shí)驗(yàn)是必要的補(bǔ)充。以安塞油田高平2井區(qū)長(zhǎng)10油層原油及蠟樣為研究對(duì)象，通過黏溫曲線測(cè)定析蠟溫度、原油全組分實(shí)驗(yàn)分析、蠟樣全組分實(shí)驗(yàn)分析、不同氣油比和壓力條件下實(shí)驗(yàn)分析、不同產(chǎn)液量和含水率的理論計(jì)算分析等多種手段，全面綜合地研究和認(rèn)識(shí)其結(jié)蠟規(guī)律，為制定清防蠟措施提供了更詳實(shí)的依據(jù)。

含蠟原油；井筒結(jié)蠟；析蠟點(diǎn)；結(jié)蠟規(guī)律；分析方法

含蠟原油在生產(chǎn)過程中，當(dāng)井筒環(huán)境發(fā)生變化利于蠟晶析出時(shí)，隨著生產(chǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，蠟晶會(huì)聚集在抽油桿和油管上，達(dá)到一定厚度時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)。因此，對(duì)含蠟原油的結(jié)蠟規(guī)律綜合研究有助于事前預(yù)防，并可據(jù)此優(yōu)化生產(chǎn)制度。

安塞油田高平2井區(qū)長(zhǎng)10油層在試油及開采過程中易形成井筒結(jié)蠟。為了科學(xué)及時(shí)地制定防蠟和清蠟措施，需要對(duì)區(qū)塊油井井筒的結(jié)蠟規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究。目前關(guān)于結(jié)蠟問題的研究主要集中在4個(gè)方面：含蠟原油結(jié)蠟機(jī)理及實(shí)驗(yàn)、防蠟措施、清蠟措施和井筒結(jié)蠟厚度理論計(jì)算［1-6］，但關(guān)于不同氣油比、不同壓力下原油結(jié)蠟規(guī)律及對(duì)井筒蠟樣實(shí)驗(yàn)的相關(guān)研究較少。因此，從全面綜合角度出發(fā)，對(duì)該區(qū)塊除進(jìn)行油樣的黏溫曲線實(shí)驗(yàn)、油樣含蠟量分析、井筒結(jié)蠟厚度理論計(jì)算之外，還進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)井筒蠟樣實(shí)驗(yàn)分析、不同氣油比下的原油結(jié)蠟實(shí)驗(yàn)分析，以便更全面地掌握結(jié)蠟規(guī)律。

1 原油黏溫曲線實(shí)驗(yàn)分析

含蠟原油會(huì)隨著溫度的降低呈現(xiàn)出在某一特征溫度時(shí)黏度突然增高的現(xiàn)象，此特征溫度即為原油結(jié)蠟溫度。對(duì)高平2井長(zhǎng)10油層油樣的黏度進(jìn)行了測(cè)量，通過黏溫曲線（圖1）來確定脫氣原油析蠟點(diǎn)。

圖1 高平2井長(zhǎng)10油層原油黏溫曲線

從圖1中可以看出，溫度高于40 ℃時(shí)，原油黏度變化不大，曲線拐點(diǎn)不明顯，析蠟點(diǎn)的溫度范圍大約在40～50 ℃之間。用激光方法［1］測(cè)量脫氣油的析蠟點(diǎn)溫度為53.3℃，定量化更強(qiáng)，測(cè)定原理更科學(xué)，因此，本文在析蠟點(diǎn)溫度實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用此方法。

2 油樣含蠟量實(shí)驗(yàn)分析

圖2為高平2井長(zhǎng)10油層油樣的全烴氣相色譜分析， 可以看出，C21-/C22+的值為3.07，大于C16的蠟占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.97%，峰值碳數(shù)為C15，碳數(shù)分布在 C7～C41之間。

經(jīng)測(cè)定原油含蠟量為24.7%，膠質(zhì)含量1.8%，瀝青含量小于0.1%。因此可判斷，該油樣為高含蠟原油，油樣中的蠟組分以粗晶蠟組分（C16～C30）為主，蠟沉積不受膠質(zhì)和瀝青質(zhì)影響。

3 蠟樣實(shí)驗(yàn)分析

對(duì)該井分別進(jìn)行抽油桿的上部和下部結(jié)蠟取樣，蠟樣組分實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果見圖3。

圖3 上部蠟樣與下部蠟樣碳數(shù)分布

由圖3可看出，上部蠟樣峰值明顯，峰值碳數(shù)為C39，小于C16的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.279%，屬于粗晶蠟碳數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.977%，屬于微晶蠟碳數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.74%；下部蠟樣峰值不太明顯，碳數(shù)為C61之前的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都大于1%，小于C16的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.154%，屬于粗晶蠟碳數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.624%，屬于微晶蠟碳數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68.254%。上部蠟樣與下部蠟樣在碳數(shù)小于C26時(shí)，碳數(shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布規(guī)律相似；碳數(shù)大于C26小于C43時(shí)，上部蠟樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于下部蠟樣；碳數(shù)大于C43時(shí)，下部蠟樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于上部蠟樣。

從以上對(duì)比看，共性之處在于：雖然原油含蠟量測(cè)定時(shí)以粗晶蠟組分為主，但實(shí)際井筒蠟樣多來源于微晶蠟組分；區(qū)別之處在于：下部蠟樣微晶蠟組分更多一些。對(duì)兩個(gè)蠟樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室熔化時(shí)發(fā)現(xiàn)，下部蠟樣在120 ℃時(shí)熔化，而上部蠟樣在85 ℃時(shí)熔化，由此說明下部蠟樣更為致密，清蠟處理較困難。

4 不同氣油比、不同壓力下結(jié)蠟實(shí)驗(yàn)分析

原油從井底向井口流動(dòng)的過程中，氣油比、壓力都在發(fā)生變化，對(duì)原油的析蠟溫度產(chǎn)生影響。為了得出氣油比、壓力對(duì)原油析蠟點(diǎn)的影響規(guī)律，對(duì)不同氣油比、不同壓力下的油樣進(jìn)行了激光測(cè)試析蠟點(diǎn)溫度實(shí)驗(yàn)研究。該實(shí)驗(yàn)原理為蠟晶溶于原油中，原油對(duì)激光具有確定的透光率，當(dāng)出現(xiàn)蠟晶固體顆粒時(shí)，穿透原油后的激光功率發(fā)生較大衰減，因此，接收到穿透原油的激光功率有明顯衰減時(shí)，即認(rèn)為該溫度為原油的析蠟點(diǎn)溫度。

配置了氣油比為 160、120、80、40 m3/t的不同油樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖4，可以看出，對(duì)于氣油比為40 m3/t的含氣原油，13 MPa下的含氣原油析蠟點(diǎn)明顯高于其他含氣原油，這主要是因?yàn)?0 m3/t的含氣原油溶解氣量較少，從而使得原油析蠟點(diǎn)較高；另外，當(dāng)壓力高于飽和壓力時(shí)，隨著壓力的降低，含氣原油析蠟點(diǎn)降低；當(dāng)壓力低于飽和壓力時(shí)，隨著壓力的降低，含氣原油析蠟點(diǎn)升高。

圖4 不同氣油比析蠟點(diǎn)關(guān)系對(duì)比

5 油井井筒結(jié)蠟厚度理論計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)［6］中的方法，計(jì)算了不同產(chǎn)液量和含水率油井結(jié)蠟的規(guī)律。

油層深度1 700 m，油壓1 MPa，生產(chǎn)氣油比為120 m3/m3，蠟的初始結(jié)晶溫度為50 ℃，水的比熱為4.19 kJ/（kg·℃），地面脫氣原油黏度 86 mPa·s，地面脫氣原油密度850 kg/m3，井筒直徑0.062 m，蠟密度890 kg/m3，氣體的相對(duì)密度0.7，地表溫度20 ℃，地溫梯度 2.39 ℃ /100 m，導(dǎo)熱系數(shù) 2 W/（m·℃）。

5.1 產(chǎn)液量的影響

含水率為10%，生產(chǎn)10 d的油管壁結(jié)蠟厚度如圖5所示。

圖5 不同產(chǎn)液量下的結(jié)蠟厚度

從圖5可以看出，在定含水率、生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)氣油比的情況下，井筒結(jié)蠟量隨日產(chǎn)液量的增加而減少。這是由于產(chǎn)液量的增加，使流體的流動(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，井筒結(jié)蠟厚度減小。

5.2 含水率的影響

產(chǎn)液量為5 m3/d，生產(chǎn)10 d的油管壁結(jié)蠟厚度如圖6所示?？梢钥闯?，在定產(chǎn)液量、生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)氣油比的情況下，井筒結(jié)蠟量隨著含水率的增大而減小。這是由于水的比熱比原油的大，可以減少流體溫度降低，而且含水量增加后易在管壁形成連續(xù)水膜，這不利于蠟的沉積，所以出現(xiàn)含水量增加、結(jié)蠟程度有所減輕的情況。

圖6 不同含水率下的結(jié)蠟厚度

6 結(jié)論

（1）結(jié)合含蠟油樣實(shí)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)蠟樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，再輔助于井筒結(jié)蠟厚度理論計(jì)算，綜合多種實(shí)驗(yàn)及分析手段，可以更全面地認(rèn)識(shí)區(qū)塊的結(jié)蠟規(guī)律。

（2）用黏溫曲線測(cè)定原油析蠟點(diǎn)時(shí)，黏溫曲線拐點(diǎn)不明顯，激光法的光束對(duì)蠟晶顆粒敏感，能準(zhǔn)確測(cè)量原油的析蠟點(diǎn)，建議在析蠟點(diǎn)溫度實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用此方法。

（3）應(yīng)用本文方法對(duì)安塞油田高平2井區(qū)長(zhǎng)10油層原油進(jìn)行分析，結(jié)果表明，相同氣油比下，壓力高于飽和壓力時(shí)，壓力越高，析蠟點(diǎn)越高；壓力低于飽和壓力時(shí)，壓力越高，析蠟點(diǎn)越低；相同壓力，不同氣油比下，氣油比越高，析蠟點(diǎn)越低。

［1］王宏，楊勝來，牛彩云，等.高含蠟原油生產(chǎn)中析蠟和熔蠟規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：605-607.

［2］張勁軍，朱英如，李鴻英，等.含蠟原油特征溫度實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油學(xué)報(bào)，2007，28（4）：112-115.

［3］王靜，高光軍，徐德福，等.清防蠟菌種的評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)［J］.石油鉆采工藝，2006，28（1）：52-56.

［4］薛清祥，尤秋彥，董強(qiáng)，等.低壓油井熱洗清蠟油層保護(hù)器［J］.石油鉆采工藝，2005，27（S0）：72-74.

［5］潘昭才，李穎川，陽廣龍，等.一種新的化學(xué)生熱體系在油井清蠟中的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2006，28（6）：74-76.

［6］陳德春，劉均榮，吳曉東，等.含蠟原油井筒結(jié)蠟剖面的預(yù)測(cè)模型［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，23（4）：36-40.

（修改稿收到日期 2013-03-29）

Overall analysis on patterns of wax deposition in oil wellbore based on crude oil and wax tests

LIU Yunqiu1, GUO Xiaozhe2, SUN Baolong3

（1. Off i ce of the Retiree,China University of Petroleum, Beijing102249,China;2. College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum, Beijing102249,China;3. China Petroleum Yu-wan Management Off i ce of West to East Gas Pipeline, Shanghai200122,China）

There are many complex factors which cause wax deposition in wellbore during the high wax content oil production.Therefore, it is not enough to research the patterns of wax deposition only by wax deposition in crude oil testing analysis or calculating the thickness of the wax deposition on the well wall. Comprehensively, it is necessary to do complement research on wax experimental analysis on the well wall in-site and wax deposition pattern study for different GOR oil sample under different pressure. Taking the crude oil and wax from Chang10 reservoir of Gaoping2 district of Ansai oil fi eld as study objective, fi ve aspects are studied to overall analyze and understand patterns of wax deposition: testing wax deposition by viscosity-temperature curve, whole components experimental analysis of crude oil, wax sample whole components testing, wax deposition testing in different GOR and different pressure condition,and wax deposition thickness calculating on the well wall under different produced liquid quantity and produced water cut. Based the results of tests and calculation, wax deposition rules can be summarized comprehensively, which can help to guide projects of preventing and cleaning the wax with production.

wax-bearing crude oil; wax deposition in wellbore; wax precipitation point; wax deposition law; analysis method

劉韻秋，郭小哲，孫寶龍.基于原油及蠟樣實(shí)驗(yàn)的油井井筒結(jié)蠟規(guī)律綜合分析 ［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（3）：102-104.

TE358+.2

A

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0102 – 03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“低滲透油藏非達(dá)西滲流機(jī)理與應(yīng)用研究”（編號(hào)：40974055）。

劉韻秋，1965年生。研究方向?yàn)槭凸こ坦芾?，副研究員。電話：010-62317825。E-mail：lyq0911@sina.com。

〔編輯

朱 偉〕