关于如何控制油井回压升高的研究

于振宇++孙国强+++吴永志

1 初始形式分析

油井正常生产时，由于产出液及外部气温等因素，造成地面管线结蜡严重，缩小过流面，使回压上升，增加地面设备负载，影响正常生产。

图1 工艺流程图

因为井液中含有胶质及沥青质，在温度达到凝固点时，产生凝结造成管线的过流面减小，地面回压上升，设备负载增加。其限制条件是产出液中胶质及沥青质无法改变，不能通过加大掺水量来提高产出液温度，目前解决方法是定期监测，回压上升到一定值时，用外部加压加温设备进行提温冲线。

为了分析这一问题，需要采用因果链分析的方法，如图2所示。

经上分析，产出液中胶质、沥青质无法改变，所以，可以从回油温度下降和回油管线内壁吸附方面进行解决。

1.1 最终理想解

根据设计要求得出系统的最终目标是油井回压不上升，但是温度低、产出液中含胶质、沥青质、伴热掺水有限，考虑到环境温度、压力、伴热、产出液成分、管线内壁等资源进行下一步的分析。

1.2 资源分析

F1：产出液：不含有可凝结成分或温度较高（40度以上）；

F2：回油管线：管线内壁不结蜡，回油管线温度高不结蜡；

F3：伴热掺水：伴热不受限制，温度和压力较高；

F4：外部环境：外部温度较高，使回油管线不结蜡。

1）可利用物质资源：产出液、掺水伴热（流量、温度）。

2）可利用能量资源：热场、化学场。

3）可利用信息资源：产出液（胶质、沥青质的凝固点）、掺水的温度和流量、管线直径的大小。

4）可利用空间资源：掺水伴热流程。

5）可利用时间资源：在产出液中加化学药剂，提高胶质及沥青质凝点 。

6）可利用功能资源：利用掺水伴热流程达到保温。

7）可利用结构资源：利用掺水伴热流程，对回油管线伴热。

提出技术方案：因为提高外部温度，要加强回油管线保温（伴热），这要更改管线流程，引起矛盾。

2 技术矛盾与物理矛盾

2.1 技术矛盾

得出改善参数：增加温度；恶化的参数：成本。将问题模型标准化为对应的39个通用工程参数：26物资的量，改善的参数17号，恶化的参数23号。查找矛盾矩阵表可得其解决方案模型：21快速法，29压力法，31空化法，36相变法。

为提高外部温度，加强回油管线保温（伴热），更改流程；降低回油管线结蜡量，使用玻璃衬里油管或涂料油管，成本增加；在产出液中加入化学药剂（无害），使胶质和沥青质不凝结，增加成本。

2.2 物理矛盾

1）把技术矛盾转化为物理矛盾：为控制回压上升，要增加掺水伴热量，但这样所需热能增加、成本增加。

物理矛盾为：为了控制回压上升，应该增加掺水伴热量（热量）；为了控制生产成本，应该减小掺水伴热量（热量）；所以掺水的伴热量既要大又要小。

根据矛盾分析得出，可采用空间分离原理，提高回油管线本身的温度，来达到控制回压上升，而不用考虑伴热的掺水量（流量、温度）；也可采用整体与部分分离；利用对掺水流程的改制，对回油管线外部进行伴热和保温，达到控制回压上升的目的。

3 物场分析

考虑到产出液流量、温度、压力的因素，以及产出液中含胶质、沥青质多少等因素，建立系统的物场模型如下所示。

图5 物场模型1 图6 物场模型2

图7 物场模型3 图8 物场模型4

提出技术方案：

1.增加伴热掺水温度、压力，减小胶质、沥青质的凝结，达到控制回压上升的目的；

2.可以加入药剂，防止胶质、沥青质凝结产生蜡，达到控制回压上升的目的；

3.采油玻璃衬管线或涂料管线，减小胶质、沥青质吸附力，达到控制回压上升的目的；

图9 方案3示意图

4.对易结蜡部位进行外部进行加热、保温，达到控制回压上升的目的。

图10 方案4示意图

4 解决方案

根据以上所提的四个解案，其具体解决方案示意图如图11所示。

这四种方案各具特点，其中方案1是通过加大回油管线内部温度，来实现防止结蜡的目的，但这样会增加成本；方案2是通过化学药剂对产出液的成分进行改变，使其中的胶质、沥青质不产生凝结，但这样同样会使成本增加，同时药剂也会对操作者产生相当大危害；方案3是改变了产出液中，胶质和沥青质对管壁的吸附能力，使蜡不能凝结，但这样成本会增加很大；方案4是改变了原来的掺水伴热流程，对易结蜡部位进行外部加热和保温， 会适当增加成本；经上述分析：4号方案相对可行性高一些。 责编/刘红伟