油井结蜡点位置预测及结蜡规律讨论

宋奇，罗江涛，王志明，杨蕾，王志平，王建华

（中国石化江苏油田分公司工程技术研究院，江苏扬州225009）

油井结蜡点位置预测及结蜡规律讨论

宋奇，罗江涛，王志明，杨蕾，王志平，王建华

（中国石化江苏油田分公司工程技术研究院，江苏扬州225009）

油井热洗是油井清防蜡的有效措施之一，油井的结蜡规律和井筒结蜡点是油井热洗过程中工艺参数优化设计的重要依据，然而，不同油藏埋藏深度、产液量、含水率的采油井，均具有不同的结蜡规律及井筒结蜡点。因此，若要取得较好的清蜡效果，必须明确油井结蜡点的位置及其结蜡规律。本文根据能量守恒定律及传热学原理，分别建立了油井正常生产过程中温度场分布的数学模型，结合原油析蜡温度，对油井结蜡点位置进行了预判，并对其分布规律进行了分析讨论，进而为油井洗井工艺参数优化提供一定的理论依据。

油井热洗；结蜡点；温度分布；计算；结蜡规律

1 油井结蜡特点

在地层条件下，蜡是溶解在原油中的。当原油从地层流入井底上升至井口的过程中，原油温度逐渐降低，随着油温的降低，原油黏度逐渐增加。在油温降至析蜡点之前，随温度的降低，黏度值变化不大，当油温降到析蜡点以后，原油中的高碳数蜡首先结晶、析出，造成原油黏度加速增大。随着油温的进一步降低，越来越多的蜡分子结晶、聚结、长大、析出，原油黏度因此而变化加剧，黏度值急剧上升。

JS油田部分油井含蜡量高达20%～30%，油田原油析蜡温度为35℃～45℃，原油熔蜡温度为50℃～ 60℃。JS油田4个区块代表原油的相关数据（见表1）。

表1 JS油田4个代表区块原油的相关数据

结合现场作业资料记录情况，重点对WZ和JD区块的结蜡位置进行了统计（见图1），WZ和JD两个区块中每口采油井的结蜡位置均不相同，且具有较大的个体差异性，其中，WZ区块的原油结蜡位置主要分布在0～600 m，JD区块主要分布在0～800 m。

图1 部分区块油井结蜡分布情况

油井热洗是油井清防蜡的有效措施之一[1]，油井的结蜡规律和井筒结蜡点是油井热洗过程中工艺参数优化设计的重要依据，然而，不同油藏埋深、产液量、含水率的采油井，具有不同的结蜡规律和井筒结蜡点，且具有较大的差异性。目前，采油井结蜡点位置主要依据现场作业资料记录情况进行粗略判断，若缺少现场作业资料，油井的结蜡点位置则不能准确判断，导致油井热洗工艺参数设计缺少依据，从而影响油井热洗过程中的清蜡效果。

针对以上问题，本文建立了油井正常生产时井筒温度分布的数学模型，结合原油析蜡温度，对油井井筒结蜡点位置进行了预测，并在此基础上对不同井深、产液量、含水率的油井井筒结蜡规律进行了讨论，进而为油井热洗参数优化提供了一定的理论依据。

2 油井井筒结蜡点位置预测

2.1 油井正常生产时井筒温度分布数学模型

对于正常生产的油井，从井底到井口温度由高到低按一定的规律分布，在井筒内取一微小段dh，在dh井段中单位时间内散热量为dq，由传热公式可知：

同时，流过dh井段的产出液温度降低dt，油温损失热量为：

根据能量守恒，故有：

由地质学可知，地层温度与深度基本上成直线关系，即：

由公式（1）～（4）推导得到井筒内任意点的油温计算公式：

式中：t－井筒内任意点的液体温度，℃；t地1－油层温度，同一油田的同深度处温度基本一致，℃；h－所求点井筒高度（距井底的高度），m；D－套管外径，m；G－液体质量流量，kg/s；C－液体比热，J/（kg·℃）；GC=G油C油+G水C水，C油=4 200 J/（kg·℃），C水=2 100 J/（kg·℃）；α-地温梯度，地质学上一般认为α=0.03℃/m，由于地温有异常区，故不同地区m亦不同；K-总传热系数，可通过实际测量求取，但由于受测试仪器设备的限制，较难实现每口油井K值的获取，因此本文中所涉及K值的求取采用如下简化计算方法：

井筒流体向周围地层岩石传热必须克服油管壁、油套环空、套管壁和水泥环产生的热阻。因此总传热系数即为各串联热阻的总热阻的倒数，于是有：

式中：R1－油管流体与油套环空流体之间的单位长度导热热阻，即主要由管内对流换热热阻，油管壁导热热阻和油管外壁到油套环空对流换热热阻三部分组成；Re－环空流体与地层岩石之间的单位长度导热热阻，即主要由环空流体到套管内壁面的对流换热热阻，套管壁导热热阻，水泥导热热阻和地层岩石的导热热阻四部分组成；rti－油管内半径，m；rto－油管外半径，m；kt－油管导热系数，W/（m·℃）；ht－油管流体与油管内壁面之间的对流换热系数，W/（m2·℃）；han－油套环空流体与油管外壁面之间的对流换热系数，W/（m2·℃）；rci－套管内半径，m；rco－套管外半径，m；rh－水泥环外半径，m；kcas、kcem－套管、水泥环的导热系数，W/（m·℃）；Rsurr-地层岩石热阻，（W/（m·℃））-1，把水泥环外壁到地层岩石的导热过程视为稳态传热的地层热阻计算公式为：。

2.2 油井正常生产时井筒温度分布计算实例

现以井深1 560 m，下泵深度为1 402 m，产液量10 t/d，含水率70%的生产井为例，计算在生产过程中原油在不同井深位置时的温度，并绘制油井温度随井身位置的温度曲线（见图2）。已知原油析蜡温度为45℃，由此结合图2计算得到结蜡点在630 m，油井在生产过程中随着采出液的温度逐渐降低的过程中，蜡会不断析出[2]。

图2 油井正常生产的温度分布曲线

表2 不同油井计算结果与作业记录情况对比

2.3 计算结果与现场作业统计数据对比

为了进一步验证析蜡点计算值是否与油井的实际结蜡特点相吻合，列出了不同井深、产液量、含水率的油井现场作业记录结蜡情况和计算结蜡点的对比情况（见表2），由表中数据可知，结蜡点的计算值与现场作业记录结蜡情况相差不大，因此，可以结合油井生产动态资料，采用本计算方法预测油井结蜡点位置，进而为油井洗井工艺参数优化设计提供依据。

综上所述，不同油藏埋深、产液量、含水率的采油井，具有不同的结蜡规律和井筒结蜡点；同一采油井在不同的生产状况下，油井的结蜡特点也会随之变化。结合油井正常生产时井筒内原油的温度场分布模型及原油的析蜡温度，便可计算得到在某一产况下油井的析蜡点，且计算结果与现场作业记录结蜡情况相差不大，不同因素（含水率、产液量、油藏埋深）对结蜡点的影响规律与现场经验相符合。

3 油井结蜡规律分析及讨论

不同油田，原油的性质有很大的差异，油井结蜡规律也不同，为了制定油井热洗清蜡的措施，必须研究油井结蜡的规律。根据油井正常生产过程中井筒温度分布计算，结合析蜡点温度，主要讨论了不同含水率、产液量、油藏埋深对油井析蜡点分布规律的影响。

图3 含水率对析蜡点的影响

3.1 含水率对油井析蜡点的影响

井深为1 500 m，产液量为10 t/d的油井（见图3），在析蜡温度为35℃～45℃时，含水率分别为20%、40%、60%、80%和90%的析蜡点变化情况。由图3可知，随着含水率的增加，油井结蜡点随之上移。一方面由于含水升高，原油中的含蜡总量随之减少；另一方面，含水率越高，流体的比热越大，流动过程中温度下降幅度越小。同时，水在管壁易形成连续水膜，所以不利于蜡沉积于管壁。

3.2 产液量对油井析蜡点的影响

井深为1 500 m，含水率为70%的油井（见图4），在析蜡温度为35℃～45℃时，产液量分别为1 t/d、5 t/d、10 t/d、15 t/d、20 t/d时析蜡点变化情况。由图4可知，随着产液量的增加，油井结蜡点随之上移。这是因为流体的流动速度加快，流体向上流动时能够保持较高的温度，使得处于溶解状态的蜡含量增高，而析出的蜡相对减少，所以井筒内析蜡点上移。

图4 产液量对析蜡点的影响

3.3 油藏埋深对油井析蜡点的影响

产液量为10 t/d，含水率为70%的油井（见图5），析蜡温度为35℃～45℃时，油藏埋深分别为1 300 m，1 500 m，1 700 m，1 900 m，2 100 m，2 400 m时析蜡点变化情况。由图5可知，在相同产况下，油藏埋深对油井析蜡点的影响不大。

图5 油藏埋深对析蜡点的影响

4 结论及建议

（1）不同油井因油藏埋深、产液量、含水率等不同均具有不同的结蜡规律和井筒结蜡点，鉴于现场作业资料的局限性，建立了油井正常生产时井筒温度分布模型，计算得到油井内采出液在不同井深位置的温度，结合原油的析蜡温度，对油井的结蜡点位置进行预测，并讨论了析蜡点分布规律的影响因素，通过验证，该计算结果与现场作业资料记录情况相差不大。

（2）油井的结蜡规律及结蜡特点，是油井热洗过程中工艺参数优化设计的重要依据，本文通过油井正常生产时井筒温度分布模型的建立及其计算，提供了一种油井结蜡点位置预测的简化方法，进而为油井洗井工艺参数优化提供一定的理论依据。

［1］刘正杰.油井热洗工艺应用研究［J］.科技信息，2011，（7）：780-783.

［2］张少奎，杨巍，管略.对抽油机井热洗清蜡的研究与认识［J］.油气田地面工程，2003，22（4）：11-12.

TE358.2

A

1673-5285（2016）12-0031-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.12.008

2016－11-03