石油与天然气化工  2010, Vol. 39 Issue (5): 446-450,456
低压水敏储层清防蜡技术
徐梅1 , 刘卫东2 , 石彦1     
1. 新疆油田公司准东采油厂勘探开发研究所;
2. 新疆油田公司准东采油厂
收稿日期：2010-02-13；修回日期：2010-03-16
作者简介：女。新疆油田公司准东采油厂勘探开发研究所工程师, 现从事采油工艺研究工作.
摘要：介绍了为解决低压水敏储层油井结蜡所开展的声波防蜡、微生物防蜡、磁防蜡技术的研究及应用。在对原油性质及储层特征进行研究的基础上，对油田常规热洗清蜡工艺进行了分析，提出了常规热洗清蜡工艺在解决低压水敏储层油井结蜡中存在的问题。通过几年的研究与应用，优选出适用于低压水敏储层油井的清防蜡工艺，确定了各清防蜡技术的技术界限。清防蜡新工艺与油井检泵周期结合，不仅达到杜绝储层污染、防止油井结蜡、保证油井稳定生产的目的，而且防蜡不影响油井正常生产，提高了油井生产时率、降低了油井清防蜡成本，提高了油田开发效率。现场共实施各种清防蜡措施456井次，减少热洗4256井次，节约热洗费用1414万元，创造经济效益1239万元，投入产出比达到1:3。
关键词：清防蜡    声波防蜡    微生物防蜡    磁防蜡    
Study on Paraffin Clean and Control Technology in Low-Pressure Water-Sensitive Reservoir
Xu Mei1 , Liu Weidong2 , Shi Yan1     
1. Exploration and Development Institute;
2. Zhundong Oil Production Factory, Xinjiang Oilfield Company
Abstract: The sonic wave paraffin control technology, microbial paraffin control technology and magnetic paraffin control technology are studied and used in oil wells in low-pressure and water-sensitive reservoir. By studying on crude oil's physical property and reservoir characteristics, heat cleaning paraffin technology and existed problems are analyzed and discussed when it is used to clean paraffin in low-pressure and water-sensitive reservoir. By study and application in several years, new clean and control paraffin technologies used in low-pressure and water-sensitive reservoir are found. The new technologies are not only prevent the reservoir from polluting, control wells paraffin deposition, make the wells produce steadily, but also improve the production rate, reduce the cost and produce with high efficiency. In the oilfield, the technologies are used in 456 wells and good results are achieved. The income 12.39 million RMB is reached and input-output is 3:1.
Key words: paraffin clean    paraffin control    sonic wave paraffin control    microbial paraffin control    magnetic paraffin control    

油井结蜡是油田生产中的技术难题之一，影响着油井的正常生产。对结蜡井实施清防蜡措施，是保证高含蜡井正常生产的重要手段之一[1]。

从油田开发以来，本区油井结蜡严重，主要采用热洗清蜡工艺解决油井结蜡问题，热洗周期30~50天，热洗介质为油田处理水，热洗用液量30 m3~55 m3, 单井年热洗费用在4万元左右，对于低压储层油井，由于热洗时漏失严重，热洗用液量大，单井年热洗费用高达6万。另外在热洗清蜡效果较差的油井上添加化学清防蜡剂以提高热洗效果。但是由于本区储层特性、原油物性等原因，热洗清蜡存在诸多问题:

(1) 原油性质决定了油井结蜡严重，清蜡困难。本区原油含蜡量较高，在13%左右，说明油井较易结蜡; 此外本区原油全烃气相色谱分析结果显示原油中含有高碳数蜡，碳数峰值为C16-C18，最高碳数达C60以上，大于C60的组分占7.5%~14%。说明原油重组分含量偏高，结蜡比较硬，清除困难。

(2) 储层特征制约热洗清蜡工艺应用。本区储层粘土矿物多以伊蒙混层为主，水敏指数达到0.47~0.92，属于强-极强水敏储层。在采用热洗工艺清蜡时，热洗介质(油田处理水)严重污染储层，造成近井地带储层堵塞，导致油井热洗后不出怠产，影响油井生产时率。本区各油田储层矿物以及水敏性分析见表 1。

表 1    本区储层矿物含量统计表

此外由于油田长期欠注地层亏空严重、地层压力系数低(表 2)，热洗介质漏失严重，热洗用液量大，导致热洗费用增加，加大了油田开发成本。

表 2    本区油藏参数统计表

(3) 清防蜡工艺单一，难以应对不同油井清蜡需要。油田开发以来，主要采用热洗清蜡工艺解决油井结蜡问题，但是由于区块多，分布广，原油性质差异大，热洗清蜡工艺并不能解决所有油井的结蜡问题，影响油井正常生产。

由于原油性质、储层的特殊性以及热洗清蜡工艺在解决油井结蜡中存在的局限性，对油田油井的清防蜡工艺进行研究，寻求更有效的清防蜡方法，解决油井清防蜡面临的问题，消除储层污染，提高油井生产时率，降低油井清防蜡成本，提高油田开发效率具有重要意义。

1 清防蜡技术研究
1.1 声波防蜡技术
1.1.1 防蜡机理

声波依照正弦曲线纵向传播，即一层强一层弱，依次传递，当弱的声波信号作用于液体时，会对液体产生一定的负压，使液体内形成许许多多微小的气泡，称之为“空化泡”，而当强的声波信号作用于液体时，则会对液体产生一定的正压，因而，液体中形成的微小气泡被压碎。这种现象被称为“空化效应”[2]。在气泡被压缩直至崩溃的一瞬间，会产生巨大的瞬时压力，形成的压力可达1800个大气压，使得“空化泡”内的温度迅速上升，可达到5000℃[3]。

声波防蜡技术是在井下下入声波防蜡器(图 1)，利用防蜡装置所产生的“空化泡”的爆破冲击作用和热作用使石蜡分子充分均匀分散在原油中，并改变蜡晶的分子结构，防止蜡晶析出。

图 1     超声波空化防腊器结构示意图

1.1.2 室内实验

(1) 声波防蜡器处理后原油粘度变化实验。将含蜡原油经声波防蜡器进行处理，实验流程见图 2。

图 2     声波防腊器对原油性质影像实验流程

实验时测定经防蜡器作用前后不同温度下的原油粘度。作用前后原油的粘度对比曲线见图 3。从图 3可以看出，经声波防蜡器作用后含蜡原油粘度减小，最大减小幅度在20%左右。说明空化声磁耦合防蜡器对原油产生作用后，使原油粘度降低，流动性增强。

图 3     声波防腊器处理前后原油粘度变化

(2) 声波防蜡器处理后原油凝固点变化实验。凝固点是含蜡原油的一个重要参数，当低于该点，不但表明蜡晶已从原油中析出，且表明原油已失去流动性，原油不能流动。

实验测得处理前原油凝固点为32℃，处理后凝固点为27℃，凝固点下降5℃。

(3) 声波防蜡器处理后蜡晶结构变化实验。为便于在显微镜下观察，用煤油溶30%的固体石蜡构成模拟油，实验流程同前。实验时在处理前后取样涂片并在放大1000倍生物显微镜下观察蜡的微观结晶形态，所拍处理前后蜡的微观图片见图 4。

图 4     处理前后蜡晶微观图像

在声波防蜡器处理前，蜡晶出现粗、厚、密的结晶形态，而处理后蜡晶明显出现细、薄、疏的结晶特征，表明处理后蜡晶分子受到极大破坏，结晶后的强度大为减弱，声波防蜡器具有破坏石蜡分子和阻止蜡晶形成的防蜡作用。

1.1.3 现场应用

(1) 应用效果。本区声波防蜡技术现场实施146井次，可对比145井次，有效145井次，有效率100%，有效天数在365天以上(见表 3)。说明声波防蜡器能起到很好的防蜡作用。

表 3    声波防蜡试验井效果统计表

(2) 应用效果分析。

① 声波防蜡技术与油井检泵周期结合，替代热洗清蜡工艺。本区油井检泵周期为400天左右，防蜡器的防蜡周期为400天，因此油井下入声波防蜡器后，不仅不需要进行热洗就能保证油井的正常生产，而且杜绝了热洗清蜡工艺对本区水敏性储层造成的伤害，降低了清防蜡成本。如:A油田1246井，原采用热洗清蜡工艺时热洗周期30天，热洗用液量45 m3。2008年7月26日检泵时下声波防蜡器进行试验。该井产液3.5 t/d，含水42%。截止2009年9月13日修井，该井累计正常生产430天未进行热洗。本次上修，更换声波防蜡器，目前油井生产正常。

② 声波防蜡技术适用范围广，经济效益显著。声波防蜡技术在本区三个油田不同物性的145口井中应用，均取得较好的防蜡效果。此外声波防蜡器成本在10 000元/套，与本区平均单井年热洗费用40 000元/年相比，单井年节约清蜡费30 000元。

③ 声波防蜡技术特点。声波防蜡技术具有施工方便、成功率高、成本低、有效期长、适应性强，受环境、储层及原油物性因素影响小等特点。与热洗清蜡工艺相比，不会对储层造成污染，适用于不同原油性质的油井防蜡，具有广阔的推广应用前景和价值。

(3) 声波防蜡器选井原则。本区声波防蜡器入井后，根据现场试验及应用结果的研究，确定声波防蜡器在本区选井要求: ①油井产液量>3 t/d，最佳>6 t/d; ②泵挂深度1000 m~2000 m，最佳＜1500 m; ③油气比＞5 m3/t，最佳>15 m3/t; ④原油粘度＜500 mPa·s(50℃)。

1.2 微生物防蜡
1.2.1 防蜡机理

微生物清防蜡工艺是伴随着油田微生物技术应用而发展起来的一项全新的油井防蜡技术。它是利用微生物对原油烃类物质的生物降解作用将高分子链的烃降解为低分子链的烃，从而降低原油的粘度，提高原油的流动性，减缓原油中的石蜡在油管上的聚结; 同时微生物的新陈代谢产生的脂肪酸、糖脂、类脂体等多种生物表面活性物可以与蜡晶发生相互作用，改变蜡晶结晶状态，阻止蜡晶生长，从而降低原油中石蜡、沥青、胶质等重质组分的沉积，达到清防蜡的目的。

1.2.2 菌种筛选及性能研究

(1) 菌种筛选。从土壤、污水和原油中采集微生物菌种，进行培养、分离，经过多次移种，获取纯菌种，然后对其性能进行评价，优选所需菌种。

(2) 性能研究。

① 菌种降解石油烃能力研究。气相色谱分析菌种处理前后本区原油组分分布见图 5，经微生物菌种处理后原油组分发生变化，重组分含量降低，说明所选菌种对本区原油具有较好的溶解烃的能力。

图 5     微生物作用前后原油组分变化

② 菌种在原油中生长性能研究。在试验温度下，所选微生物菌种在本区原油中的菌数呈几何级数增长，并在40 h内达到峰值，而且在40 h后仍能保持稳定的生长繁殖。说明所选菌种在本区原油中具有较好的生长特性(图 6)。对所选微生物菌种生长性能实验结果显示，其最佳生长温度在30℃~70℃。

图 6     微生物在火烧山油田原油中生长特性曲线图

1.2.3 现场应用

(1) 应用效果。本区微生物防蜡技术现场实施167井次，有效150井次，有效率90%。最长有效周期693天(未进行热洗)，平均有效天数450天。现场试验应用结果表明，在本区A、B、C三个油田，通过周期性多轮次地注入微生物菌液和营养液，能够达到较好的防蜡目的，所选菌种适用本区三油田油井原油物性。

(2) 应用效果分析。

① 微生物防蜡有效延长甚至停止了热洗。采用周期性多轮次的施工方式，即多轮次少量周期性地向目标油井投注微生物制剂及其生长所需营养液。通过定期向井筒补充微生物，在井下逐渐形成生物场，该生物场具有改善原油物性、延缓井筒结蜡的作用，从而达到提高油井生产时率的目的。通过室内研究及试验研究，确定本区微生物防蜡注入周期3~4月/次，有效期超过365天(本区油井检泵周期)。如B油田1073井产液7.8 t/d，含水24%，原油密度0.8910 g/cm3，凝固点+10℃，含蜡量14.1%，胶质含量3.85%，沥青质含量11.47%。热洗周期为30天，热洗用液量55 m3(热洗介质为油田处理水)。于2003年6月22日首轮注入微生物菌液400 kg。截止到2005年6月11日抽油杆断检泵，该井累计注入微生物菌液7次(一年注4次)，注入量2715 kg。在未采取其它任何清防蜡措施的情况下，本井连续正常生产693天。说明微生物菌液对该井具有显著的清防蜡效果。

② 微生物防蜡技术优势明显。与热洗清蜡工艺相比，微生物防蜡具有施工简单、防蜡效果好、对储层无污染、成本低、有效期长等优点，对本区水敏储层油井防蜡具有明显的优势。此外微生物注入后，将炮眼、泵上聚集的蜡清洗干净，疏通了生产通道，降低了原油流动阻力，改善了井筒的工作环境，从而提高了泵效，使油井产液量上升，同时微生物注入地层后降低了原油与岩石的界面张力，使原油更容易从岩石表面剥离，井下流体中携带的原油增加，表现为处理后产油量增加，含水下降。

③ 微生物防蜡经济效益显著。每口井微生物防蜡的费用为12 000元/年，而本区单井年热洗费用平均在40 000元/年。采用微生物防蜡单井年节约清蜡费用28 000元。因此油田大规模应用微生物防蜡技术将产生巨大的经济效益。

(3) 根据室内及现场应用效果研究，确定本区微生物防蜡选井原则: ①含水5%~90%; ②沉没度> 100 m; ③蜡含量> 3%; ④日产量:3 t~40 t; ⑤矿化度＜15%; ⑥油井环空畅通，无杀菌剂等化学物质。

1.3 磁防蜡
1.3.1 防蜡机理

磁防蜡工艺是在油井中下入强磁防蜡装置。该装置主要由涡流增压器、声波发生器和高能强磁器组成(图 7)，并在抽油杆上配有磁防蜡短节。涡流增压器内部为螺旋形特殊通道，会形成高速旋流，增加流体动能，使流体流动状态发生改变，抑制了石蜡晶体的析出; 当流体通过声波发生器时，高速流动的流体产生400Hz~1500Hz的振动，对原油起到搅拌、乳化、降粘的作用，进一步阻止蜡晶长大; 最后原油进入高能强磁器，原油中的石蜡分子在磁防蜡器产生的感应磁场的作用下，其分子间力受到干扰，不再按原来的结晶规律排列，使蜡晶的聚结速度和定向生长速度的平衡遭到破坏; 石蜡质点在感应磁场的作用下，按照一定的方式聚结排列时，同样也受到分子间力的干扰，其结果是抑制了蜡晶的生长，使其不易形成骨架，破坏了蜡晶的聚结，达到防蜡目的。

图 7     磁防腊器结构示意图

1.3.2 现场应用

(1) 应用效果。本区磁防蜡现场应用143井次，有效128井次，有效率90%，最长有效天数770天(未进行热洗)，平均有效天数500天。现场应用效果显示，磁防蜡器的应用能够防止油井结蜡，保证油井正常生产。

(2) 应用效果分析。

① 原油物性不同，防蜡效果也不同。对于沥青、胶质含量较高、密度相对较大、原油组分主要为芳香烃类的A油田原油，由于磁场对高胶质含量的原油分散能力差，磁防蜡技术对这类原油的防蜡效果不理想; 而对于沥青、胶质含量较低、粘度较低、原油组分主要为烷烃类的B油田原油，由于石蜡分子相对较芳香烃类原油中石蜡分子短，磁防蜡技术能够更好地降低原油粘度，提高原油流动性，因而具有较好的防蜡效果。如A油田1975井产液6 t/d，含水53%。2006年12月29日下磁防蜡器进行防蜡，至2007年8月25日该井检泵时，累计生产240天。现场监测提出的抽杆结蜡情况发现抽杆有一定程度结蜡(见图 8); B油田2017井产液9 t/d，含水60%，2006年11月4日抽杆断脱检泵时下磁防蜡装置进行防蜡试验，至2008年7月30日检泵，该井连续稳定生产600天。现场监测提出抽杆、油管的结蜡情况发现结蜡轻微(见图 9)，磁防蜡器起到防蜡作用。说明磁防蜡对B油田油井具有较好防蜡效果。

图 8     A油田1975井抽杆结蜡情况

图 9     B油田2017井抽杆结蜡情况

② 磁防蜡技术优势明显，经济效益显著。磁防蜡技术在B油田的应用可以替代热洗清蜡工艺的使用，解决了热洗清蜡造成的水敏储层污染、低压亏空储层热洗介质漏失; 防蜡不影响油井生产，提高了油井的生产时率，同时施工简便、操作方便、不消耗能源、无环境污染、有效期长。

磁防蜡成本15 000元/套，B油田单井年热洗清蜡费用40 000元/年，平均检泵周期400天，经济效益显而易见。

2 经济效益评价

统计456井次油井防蜡效果，节约热洗4285井次，节约热洗费用1414万元，节约热洗用油量11 440 m3。创造经济效益1239万元，投入产出比为1:3。

3 结论

(1) 清防蜡技术研究成果的应用，杜绝了本区储层的污染问题、漏失问题、热洗占油井生产时率问题，为油田的开发创造了较好环境，尤其解决了强水敏性储层，亏空、低压储层油井结蜡问题，为低压水敏性储层油井的清防蜡提供了技术支持;

(2) 提高了油井采油时率。热洗洗井液返排造成油井占产，影响油井采油时率。声波防蜡技术、微生物清防蜡、磁防蜡技术施工不停井，防蜡不影响油井正常生产，对采油时率无任何影响;

(3) 声波防蜡技术、微生物清防蜡、磁防蜡技术无污染、无能耗、低成本、高收益。新技术的研究与应用不仅解决了油井结蜡问题，而且降低了油井清防蜡费用，提高了油井生产时率，具有较好的推广应用前景。

参考文献
[1]
朱好华, 马勇, 杜彪, 等. 防冻乳状型防蜡剂YZ238的研制[J]. 石油与天然气化工, 2009, 38(3): 241-244. DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2009.03.016
[2]
岳晓明. 声化学及其发展[J]. 惠州学院学报, 2002(6): 76-77. DOI:10.3969/j.issn.1671-5934.2002.06.017
[3]
孙丹红. 声空化-声化学反应的主动力[J]. 皮革科学与工程, 2001(3): 20-21.
[4]
彭裕生. 微生物采油基础与进展[M]. 北京: 石油工业出版社: 1-5.
X