减少压井柴油消耗量分析与应用

谭四周 王维锋 杨浩波

（中海石油深圳分公司陆丰油田作业区广东深圳518067）

减少压井柴油消耗量分析与应用

谭四周 王维锋 杨浩波

（中海石油深圳分公司陆丰油田作业区广东深圳518067）

陆丰13-2油田原油含蜡量均超过28%，凝固点均超过29℃。为避免油井关停后原油结蜡堵塞油管，每次在油井因台风撤离关停后都会对油井回挤柴油至电潜泵入口位置以置换油管内原油，每年因此消耗大量柴油。为减少压井柴油量，通过研究地温梯度，以及井筒内温度场，可以优化压井柴油量，从而达到减少柴油消耗量的目的。取得了显著的节能效益和经济效益。

节能；节约成本；地温梯度；温度场

陆丰13-2油田位于我国南海东部海域热带低气压气旋活跃区，年均台风次数可达10次，该油田群内所产原油属于凝固点在29℃以上的石蜡基型原油。由于海床处最低温度为15℃，为避免油井关停期间井筒内温度内降低导致原油结蜡堵塞油管，需要在每次因台风撤离关停时对油井实施回挤柴油以置换井内原油。

多年来油田一直沿用笼统柴油回挤模式，即对含水率90%以上的油井回挤至井下安全阀处；含水率90%以下的油井回挤至电潜泵入口位置，每次避台风关停消耗柴油130 m3。柴油压井结束后井下安全阀和地面井口采油树各阀门将关闭。由于柴油消耗量高，压井作业时间长，而且柴油费用支出大。油田对压井柴油消耗进行了系统性分析，提出了解决方案，使得压井柴油消耗大幅下降。

图1 陆丰13-2油田柴油回挤工艺流程

1 可行性分析

针对柴油回挤量作业柴油消耗量大、回挤作业时间长平均回挤一次需要4h～5h、现场人员劳动强度大等特点，同时结合陆丰13-2油田地质、油藏等特点，对柴油回挤量进行了相应的分析和优化。

关井后由于井下安全阀（一般为采油树以下300m左右）的关闭将油管分为两部分即：井口采油树至井下安全阀部分，井下安全阀以下油管部分。由于井口采油树至井下安全阀部分通过海水该部分环境温度低，原油易发生凝固，因此该部分的分析、研究至关重要。而对于高含水油井，由于比热容高，实际测试数据显示在井下安全阀以下井筒温度远高于原油凝固点。而对于低含水率油井，由于比热容较高含水率井低，因此井下安全阀以下的井筒温度也需要考虑。以下对含水率的分类均根据现场实践经验积累所得，并且还在进一步优化调整之中。

2 不同含水率的计算

2.1 对于含水率高于83%油井的计算

图2 实测井筒温度曲线

2014年3月，在陆丰13-2-A7井在关停7天后（该井含水83%，且试井作业中未柴油压井）试井作业获得井筒实际温度分布。见图2可见油井在泥线处（185m）以下温度下降相对平稳井温基本呈线性关系，井温梯度为2.1℃/100m且温度均远高于原油凝固点，因此泥线以下的原油不会凝固。而在泥线以上温度骤然下降，逐渐接近或者低于原油凝固点。

由于油井关停后井下安全阀也随之关闭，井口采油树至井下安全阀之间的井液将会受海水和环境温度影响温度逐渐下降。此段井筒内油水将由于密度差而产生重力分异。理论上原油将上浮至井筒顶部形成凝固油柱，现场通过量筒取油水混合样发现部分原油也会粘附在井筒内壁。

图3 井筒内油柱图

若原油完全没有粘附在井筒内部，则油柱最大高度为

式中Hsv通常为300m

Wc为原油含水率

根据陆丰13-2油田海域水文资料显示，该海域海水最低温度为16℃。原油在25℃下的温度为907pa。由于井筒内原油温度均高于25℃

通过计算启动压力为

P=4σL/D

式中P-启动压力，Pa；

σ-测得屈服强度Pa；

L-管段长度，m；

D-管内径，m。

陆丰13-2油田油井最小油管尺寸内径为31/2′。通过该公式计算得到凝油屈服值为的以含水83%的油井为例。得到在最大启动压力为1.84Mpa。而陆丰13-2油田所有电潜泵至井口余压皆大于此值。避台风后，通过计算得到的关井井口压力以及通过静液柱计算得到的电潜泵入口压力表见表1。

表1 油井含水率与关井压力表

对于陆丰13-2油井的电潜泵（级数为30级），见图4电潜泵单级特性曲线。

图4 单级电潜泵特性曲线

当开井时排量为零，对应的较小频率35Hz具有的压头为21ft（6.3m），计算其至油柱底部的压力为：

P举升=P电潜泵入口+P电泵压头-P静液柱（8.2.5）

通过计算可得含水率高于83%的油井，举升压力与启动压力值见表2。

表2 含水率高于83%的油井举升压力与启动压力

由上表可见所有含水率高于83%的油井均满足P举升＞P启动，因此含水率高于83%的油井不需要用柴油压井也能满足井筒流动性保障的要求。

2.2 对于含水率低于83%油井的计算

如上所说，油井含水率越低，井液比热容越低。对于低含水率油井，在关停后在同一时间内温度降幅要大于高含水率油井。且低含水率油井关停之前温度要低于高含水油井温度。因此需要考虑将柴油压至更深位置以保证井筒内原油不凝固。

根据地温梯度理论，由于井筒内温度受地温梯度影响，当油井关停时，井筒温度由于没有流体通过而逐渐降低。若时间无限长，其井筒温度在最终会与环境温度一致即与地层温度一致。随着深度递增，并在某一深度其对应温度与原油凝固点一致。将此深度位置定为Lc，见图4，即原油凝固临界深度。

Lc确认及计算

Lc=H-（Tr-TS）/Dg

式中Hr——油层中部深度/m；

Tr——油层中部温度/℃；

TS——原油凝固点/℃；

Dg——地温梯度℃/m。

以陆丰13-2为例，陆丰13-2油田地温梯度为4℃/100m，

油层中部深度2480m，

温度为115.4℃，

陆丰13-2原油凝固点为33℃。通过计算可以得知深度为420m。经过以上计算后，最终得出优化后的柴油压井消耗量对比表格，见表3。

图4 地层深度与温度关系

表3 优化前后柴油消耗对比表

3 结语

通过地温梯度以及井筒内温度场的分析，结合原油的凝固点等物理性质，可以计算合理的柴油回挤量。主要结论有以下几点：3.1节能和节约成本：陆丰13-2油田从之前的130m3减少至31m3，减少避台风压井柴油量99m3，柴油回收率以50%计算，每次减少柴油消耗为99m3。柴油价格为6000元/m3。柴油回收率为50%。直接经济效应：99m3×6000元/m3×0.5=29.7万元/次。以每年3次台风关停生产计算，每年可节省费用89.1万元。

3.2 减少油井关停时间：减少回挤作业时间3h，可以节省避台风撤离时间，从而增加油井生产时间。

3.3 减少供应船往平台输送柴油频率并减少输送柴油等高风险作业风险，同时减少现场工作人员的劳动强度。

[1]RAMEYH J.well bore heat transmission[J].jpt 1962(4):427-435.

[2]李传亮.油气藏工程原理北京:石油工业出版社.

谭四周（1971—），男，重庆人，研究生，中级工程师，主要从事油田开发研究。