油井在开采过程中，结蜡不仅影响油井的正常生产，还会造成系统能耗增加。结蜡油井井下应用化学固体防蜡剂，可有效降低原油析蜡点，减少采油管柱结蜡，降低抽油机载荷，延长检泵周期，达到节能降耗的目的[1-3]。本文对化学防蜡剂配方在室内的效果评价及预测进行了介绍，并对白豹油田应用化学固体防蜡剂的15口井进行了防蜡效果的测试及分析。
白豹油田白X区块油井使用的化学固体防蜡剂(庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司生产)，主要由主剂(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、溶解度控制剂、分散剂及其他助剂组成。对该防蜡剂室内的评价指标主要是防蜡率和析蜡点。防蜡率通过动态防蜡率评价，析蜡点通过流变法评价。
本实验采用原油动态结蜡率测试仪(长沙绿达生产)，依据SY/T 6300-2009《采油用清、防蜡剂技术条件》，以B102-2井原油加入5%(w)的该井蜡样为测试对象，评价防蜡剂对白X区块的防蜡效果，其结果见表 1。实验条件：样品室温度40 ℃、结蜡室温度15 ℃、循环时间60 min。
从表 1可以看出，ρ(防蜡剂)在30 mg/L时防蜡率即能达到80%以上，而提高防蜡剂的浓度，防蜡率则上升不明显，说明ρ(防蜡剂)在30 mg/L时就能发挥较好的防蜡效果。
本实验采用AR550旋转流变仪(美国TA仪器公司)，依据SY/T 7549-2000《原油黏温曲线的确定-旋转黏度计法》，原油选用B102-2井原油，考虑到所取原油为地面原油，实验中在样品中加入5%(w)该蜡样，以模拟实际原油。该仪器剪切速率和温度都是可控的，确定测试原油黏温曲线的降温速率为0.2 ℃/min，剪切速率150 s-1，温度从55 ℃开始到20 ℃由高到低测试原油黏温曲线，并由测试的黏温曲线确定析蜡点。测试结果见表 2。
从表 2可以看出，防蜡剂质量浓度在100 mg/L时能使B102-2井原油析蜡点降低2.3 ℃，在1 000 mg/L时能使析蜡点降低10.5 ℃。
室内实验表明，该防蜡剂具有较好的防蜡效果，防蜡剂分子在原油中能有效地抑制蜡晶形成，使得蜡晶变形产生异构，阻止蜡晶聚集长大，同时防蜡剂分子能改变蜡晶表面性质和管线表面性质，阻止蜡晶体的沉积，从而起到很好的防蜡效果。
在油井现场加注固体防蜡块时，往往要考虑检泵周期、固体防蜡块的溶解速度及在井底保持的有效浓度之间的关系。固体防蜡块溶解速度过大，有效浓度提高，但不能满足检泵周期的要求；固体防蜡块溶解速度过小，溶解时间延长，但不能保证防蜡效果。要求固体防蜡块有一个合理的溶解速度。
白豹油田应用的固体防蜡管尺寸为：工作筒的孔径为0.013 5 m，每米有80个孔。防蜡块质量为192 g/块，每块高0.106 7 m。
则防蜡块在井筒中的裸露总面积S与防蜡块数n的关系为：
溶解速度的计算公式为：
溶解时间与防蜡块溶解速度之间的关系为：
防蜡块在井筒的有效浓度与溶解速度之间的关系为：
式中：γ为溶解速度，g/(d· cm2)；M0为溶解前的质量，g；Mi为溶解时间时的质量，g；t为溶解的时间，d；S为流体侵入防蜡块的表面积，cm2；n为防蜡块的数量；ρ为防蜡块在井筒的有效浓度，mg/L；q为油井的日产油量，t。
根据式(3)和式(4)，检泵周期与防蜡块的溶解速度成反比关系，防蜡块在井筒的有效浓度与溶解速度和防蜡块数成正比关系。某油井加注150块防蜡块，则检泵周期、溶解速度、有效浓度之间的关系如图 1所示。
某油井加注150块防蜡块，井底温度60 ℃，平均日产油1.8 t，检泵周期280天，防蜡块溶解速度为0.035 6 g/(d· cm2)，在井底质量浓度至少保持30 mg/L防蜡率才能保持80%。则可计算出防蜡剂溶完所需时间为441天，在油井井筒保持的质量浓度为36 mg/L。
防蜡剂的防蜡效果主要是通过抽油机系统效率测试仪测试措施前后油井载荷、系统效率、泵效、电流、有功功率、无功功率、综合节电率等参数的变化来评价的。
测试仪器选用PMTS3.1抽油机系统效率测试仪(北京长森石油科技公司制造)，电流、电压、功率精度0.5%，位移测试0~6 m，精度1%；载重测试0~15 t，精度1%。该仪器配备不同的传感器，可以测试电能参数(以每秒50组的高速度记录电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电力谐波)、抽油机井示功图、动液面、螺杆泵井的载荷扭矩和转速等。
测试时，电能与示功图联合测试，按三相三通道测试方法，接好电压引线，卡好电流钳。将位移载荷传感器卡在抽油机的悬绳器中，接好信号引线到仪器上。从悬绳器到抽油机开关箱的仪器之间的信号引线，拴在抽油机支架中部以上，并留出适当余量，保证信号引线在驴头上、下行程中都不会被拉扯，并且不会挂到井口闸门或其他物件上，保证信号引线的安全。在曲线显示区，实时地绘制电压、电流、有功功率、无功功率、光杆位移、驴头载荷等曲线。
根据测试的电能参数，依据标准[4-7]，对油井应用化学固体防蜡管前后的系统效率、节电率(有功节电率、无功节电率、综合节电率)进行计算。
其中：
式中：P1为有功功率，kW；q为无功功率，Kvar；P2为有效功率，kW；Q为产液量，m3/d；H为有效扬程，m；ρ为液体密度，t/ m3；g为重力加速度，9.8 m/s2；Hd为动液面深度，m；po为油管压力，MPa；pt为套管压力，MPa；W为提升百米吨液有功耗电量，kW· h/(100 m· t)；Z为提升百米吨液无功耗电量，kV· A· h/(100 m· t)；W1为应用节能产品前提升百米吨液有功耗电量，kW· h/(100 m· t)；W2为应用节能产品后提升百米吨液有功耗电量，kW· h/(100 m· t)；Z1为应用节能产品前提升百米吨液无功耗电量，kV· A· h/(100 m· t)；Z2为应用节能产品后提升百米吨液无功耗电量，kV· A· h/(100 m· t)；Kq为无功经济当量，kW/(kV· A)，取值按GB/T 12497-2006《三相异步电动机经济运行》规定执行。
白豹油田白X区块，平均地层温度60 ℃, 油井结蜡严重，原油蜡含量在10%(w)~20%(w)，碳数集中在C26~C39之间，峰值在C29左右，微晶蜡占55%(w)，粗晶蜡占34%(w)。主要在井口下100~800 m处结蜡，结蜡厚度为3~8 mm，平均结蜡周期为60天。进行了室内实验，在15口结蜡严重井应用了固体防蜡剂。
对15口油井使用化学固体防蜡剂前后测试的数据分析(表 3)表明：
(1) 抽油机悬点载负荷得到降低。在下防蜡管后1~2个月内悬点载负荷稳步降低，平均下降了9.73 kN。悬点载负荷下降率超过10%的有11口油井，悬点载荷下降率在7%~9%的有4口油井。
(2) 系统效率得到提高。系统效率平均增加了6.92%，系统效率增加超过5%的有12口油井，系统效率增加超过1.5%的有3口油井。
(3) 泵效得到提高。泵效提高超过5%以上的有9口油井，泵效提高超过2%的有2口油井，超过0.1%的有4口油井。
(4) 负载电流明显降低。负载电流平均下降了3.732 A，负载电流下降率超过10%有14口油井，负载电流下降率小于10%有1口油井。
(5) 节电效果明显。平均有功节电率为22.90%，平均无功节电率为11.68%，平均综合节电率为22.23%。
(1) 室内测试防蜡剂的防蜡率及析蜡点，可以评价防蜡剂的有效性。
(2) 检泵周期、溶解速度、防蜡率之间的关系可以调整防蜡剂的配方，预测在井底的有效性。
(3) 白豹油田15口结蜡油井测试的防蜡效果表明，油井下防蜡管后，负载电流平均降低4.282 A、系统效率平均增加6.97%，平均综合节电率为22.23%，年节电110 290 kW· h，折合36.8 t标煤。
2013, Vol. 42 Issue (6): 633-636
2013, Vol. 42 Issue (6): 633-636