哈拉哈塘碳酸盐岩油藏沥青质沉淀原因及防治方法

姜许健，昌伦杰，王光辉，陈 文，刘 勇，刘 敏，史自民，金子涵

（中国石油塔里木油田分公司开发事业部，新疆库尔勒 841000）

哈拉哈塘碳酸盐岩油藏沥青质沉淀原因及防治方法

姜许健，昌伦杰，王光辉，陈 文，刘 勇，刘 敏，史自民，金子涵

（中国石油塔里木油田分公司开发事业部，新疆库尔勒 841000）

哈拉哈塘奥陶系油藏埋深6 000 m以下，油藏温度150℃以上，自油田投入开发以来，部分油井频繁发生井筒及地面管线堵塞事件，严重影响油井的正常生产。本文在实验以及调研前人研究成果的基础上，得出了堵塞物就是以有机质为主要成分的沥青质的结论，并论述了沥青质沉淀的原因及防治对策，形成了机械清除法、正挤稀油以及沥青分散剂等多种形式的防治措施，为油井的平稳生产奠定了基础，为后期的持续综合治理提供了依据。

堵塞物；沥青质；沉淀

哈拉哈塘奥陶系油藏位于塔北隆起轮南低凸起西斜坡上，储集类型以洞穴型和裂缝孔洞型为主，储层非均质性极强，受多期岩溶作用、断裂改造和多期成藏控制，形成了大量的小油藏，储层内部溶洞和裂缝连通关系十分复杂，平面上从北向南油品逐渐变轻，地面原油密度从0.96 g/cm3过渡到0.79 g/cm3左右。油田投入开发以来，不断出现井筒及地面系统堵塞事件，从井口油嘴套内取出的样品来看，呈粉末状、块团状、煤渣状等不同形态，质地有松软的也有坚硬的（见图1）。仅2016年就发生14井30井次堵塞事件，累计影响原油0.37万吨，严重影响油井和地面系统的安全运行。本文从堵塞物的成分、形成原因入手，提出了可操作性强的现场防治措施，为后续的持续改进提供了思路。

1 堵塞物成分分析

1.1 成分含量测定

选取了1口典型油井的堵塞物进行成分分析，灼烧后测定有机物、无机物的含量，测试结果表明以有机物含量为主，含量达到99.64%（见表1）。

1.2 扫描电镜及能谱分析

对堵塞物进行能谱分析显示C含量在83.6%（见表2），成分是以有机物为主体，其他成分如N、O、Na等元素含量较少，电镜扫描结果（见图2、图3）。

1.3 族组分分析

堵塞物族组分显示胶质沥青质含量高达60.85%，与现场判断为沥青质相一致（见表3）。

图1 堵塞物各类形态

表1 堵塞物中有机物和无机物含量

表2 堵塞物能谱分析结果

表3 堵塞物族组分分析报告

图2 能谱扫描区域图

图3 能谱元素分析图

图4 新垦A井堵塞物的DSC曲线

1.4 差示扫描量热分析（DSC）

对样品进行差示扫描量热分析，分析发现堵塞物在460℃才开始融化（见图4），与沥青质的熔点基本一致，综合判断堵塞物为沥青质。

2 沥青质沉淀原因及形成位置讨论

2.1 原油中沥青质含量高低对沉淀的影响及沉淀预警

通过对比发现，跃满区块同一缝洞带内相邻油井低含沥青质的跃满X井较高含沥青质的跃满Y井更易于发生沥青上返（见表4），调研文献也有类似记录，国外阿尔及利亚Hassi Messaound油田的原油中沥青质含量只有0.062%，但在生产初期就有沥青质沉淀现象；而委内瑞拉Mata-Acema和Boscan油田的原油中沥青质含量高达17.2%,却没有发生沥青质沉淀现象[1]，说明原油中沥青质含量的高低对沥青沉淀影响不大。

针对本区块低含沥青质原油更易于发生沉淀的现象进行文献调研发现，沥青质沉积现象不单纯取决于沥青质的含量，还与原油中其他组分的含量和温度、压力、气油比等参数有关[2，3]。许多学者采取不同的方法来论证沥青质在原油中的稳定性，对比哈拉哈塘油田实际情况，综合分析发现SARA分析法可以对本区块沥青上返进行一个提前预警。SARA分析是指分析原油中的饱和烃、芳香族、胶质和沥青四部分含量。胶体稳定性指数（CII）可以通过SARA分析进行计算，估算沥青质的稳定性：即CII=（原油中的饱和烃+沥青含量）/（芳香族+胶质），在相同的温度、压力等其他条件下，当CII小于0.7时，原油是稳定的，大于0.9时整个平衡状态非常的不稳定。选取哈拉哈塘油田几口典型沥青质上返油井原油四组分分析可知，这些沥青上返的油井原油体系均不稳定，风险评估为高风险沥青质沉淀油井（见表 5）。

2.2 不同性质的油品混合后，动态平衡被打破产生聚集沉淀

哈拉哈塘与塔河油田属于同一期成藏，有学者研究本区域属于多期成藏[4]，同一缝洞体内有不同品质的原油，当油气开发过程中，随着地层压力的降低，多套储集体或者同一缝洞内不同深度的储集体参与供液，不同品质的油品混合在一起，原先原油体系动态平衡被打破，沥青质开始析出。通过跃满X井不同时间取样原油密度变化（见图5）可知，油品存在波动，为一个动态过程。Sivaraman研究认为，“当轻烃组分增加时，吸附在沥青质表面的一部分胶质分子会从沥青质表面脱离，溶解到轻烃组分中，沥青质胶束将聚集形成超胶束，随着轻烃组分的不断增加，将不断形成簇状物、絮状物，并最终产生沉淀[5]。”由此可得出不同油品的混合，是造成动态平衡被打破，沥青质沉淀的一个主要因素。

表4 跃满X、Y井原油沥青质含量对比表

表5 典型沥青上返油井原油四组分分析表

图5 跃满X井不同时间井口原油密度变化曲线

2.3 部分沥青质在井底沉淀后聚集上返

跃满X井于2016年4月27日投产，生产46 d后含水突升，3 d后发生沥青质上返，井口返出大量块状沥青质，高含水关井压锥后开井再次发生沥青上返，调研文献发现，相邻区块塔河油田也有类似迹象油井[6]，本井在沥青上返前一周安排有机械清蜡作业，62 mm刮蜡筒下至4 200 m未发生遇阻现象，综合判定认为，本井沥青质沉淀可能是下部强水体向上剧烈锥进，造成不同油品混合后打破原先平衡体系，沥青质在地层中聚集后大量上返。田建锋等[7]认为当石油体系被破坏后，沥青质颗粒就会析出，析出的颗粒会随着石油一起运移,当运移到与沥青颗粒大小相匹配的孔喉处时,就会沉淀下来，而哈拉哈塘油田储集体大部分为洞穴型，这样就加大了井底聚集的概率，这也是为什么沥青质上返后地层供液能力未明显下降的原因。

2.4 部分沥青质在井筒中粘附聚集后发生上返

新垦A井2016年12月在检抽作业时候发现沉砂管底部有沥青质沉淀，而上部的防砂管外壁却十分干净，未发生堵塞异常；新垦C井2017年1月在转抽起管柱时候发现第523根油管尾部堆积沥青颗粒约1 m，第524根油管上部被沥青质颗粒堵死约1.5 m。金跃A井2016年12月测流涕前通井至6 000 m发生遇阻，通井规内筒带出部分沥青质胶状物。综合分析判定油气在井筒中由于压力、温度等状态的变化也可以形成沥青质，这部分沥青质优先粘附在油管内壁，大量发生聚集后返出井口，造成地面堵塞。

3 沥青沉积物的防治及现场应用

3.1 机械清除法

目前哈拉哈塘油田普遍采取的防治方法就是采用刮蜡筒对粘附在井筒上的胶质沥青质进行机械清理，清理完后放大工作制度进行井筒冲刷，从而达到防止其大量在井筒中聚集的目的。

3.2 正挤相同品质稀油后大排量返吐

当井口发生沥青质上返井，如果井筒未被堵死，优先采取正挤同一区块、相同品质稀油进行解堵，正挤后放大工作制度进行返排，将沥青质排出解堵。

富源A井是富源区块的一口评价井，本井2016年10月、12月均发生沥青上返，井口油嘴套发现少量团状沥青质，采取泵车正注稀油30 m3后大排量返排解除堵塞，恢复了正常生产。

3.3 正挤沥青分散剂解堵

对于返出物较多且颗粒较大或者成块的油井，采取正挤沥青分散剂方式进行解堵。正挤完后一般需要闷井1 h～2 h，现场应用效果普遍比较理想。

新垦C井是新垦区块的一口开发井，2016年10月发生沥青质上返，井口油嘴套全部被沥青质堵塞，采取正挤沥青分散剂1 m3后解堵，恢复正常生产。

3.4 正挤稀油与沥青分散剂交替使用

部分油井有过沥青上返历史，但在井口油压发生波动时不能确定上返量的多少时，优先采取正挤稀油后大排量返吐的方式处理；如果井口发生大量沥青质上返或者频繁正挤稀油无法有效解除故障的井，必须采取正挤沥青分散剂解堵。

金跃B井是金跃区块的一口开发井，2016年4月8日发生沥青质上返，正挤稀油24.5 t后开井正常生产，6月17日再次发生沥青上返，正注稀油26 t后开井正常生产，8月18日发生沥青上返，正挤0.5 m3沥青分散剂后注稀油26.5 t恢复正常生产，9月22日沥青上返后正注稀油28 t后压力落零，连续油管气举后恢复正常生产，11月10日再次发生沥青上返，正挤0.8 m3沥青分散剂后压力落零，连续油管气举后恢复生产，生产曲线（见图6）。

4 结论

（1）哈拉哈塘油田堵塞物为以有机质含量为主的沥青质；

图6 金跃B井沥青上返处理历程

（2）沥青质是否发生沉淀不单纯与沥青质含量高低有关，而是一个系统的过程，可以通过胶体稳定性指数来进行初步评估；

（3）沥青质沉淀位置可以是地层、井底和井筒；

（4）现场防治可以通过机械清除法进行预防井筒聚集，发生沥青上返井可以通过正挤相同品质稀油以及沥青分散剂进行解堵。

［1］ 李美霞.沥青质沉积问题文献综述［J］.特种油气藏，1996，3（3）：59-62.

［2］ 廉培庆，等.沥青质沉积特征及控制策略研究进展［J］.科学技术与工程，2015，15（6）：101-105.

［3］ 阮哲，王祺来.沥青质沉积机理研究综述［J］.当代化工，2016，45（1）：125-127.

［4］ 康志江，黄咏梅，易斌，等.塔河奥陶系油藏沥青质沉淀形成机理研究［J］.特种油气藏，2008，15（6）：34-37.

［5］ 鄢捷年.原油沥青质在油藏岩石表面的吸附特性［J］.石油勘探与开发，1998，25（2）：78-82.

［6］ 李江龙，康志江，黄咏梅，等.塔河油田奥陶系油藏重质烃类堵塞物形成机理及防治方法［J］.石油与天然气地质，2008，29（3）：369-375.

［7］ 田建锋，陈振林.石油沥青质的吸附、沉淀机理及其影响因素［J］.海相油气地质，2005，10（3）：37-41.

The deposition reason and prevention methods of asphaltene in Halahatang carbonate reservoir

JIANG Xujian，CHANG Lunjie，WANG Guanghui，CHEN Wen，LIU Yong，LIU Min，SHI Zimin，JIN Zihan
（Tarim Oilfield Company Development Department of PetroChina，Korla Xinjiang 841000，China）

The depth of Halahatang carbonate reservoir up to six thousand,the temperature up to 150℃.Part of oilwell and pipeline bulkhead frequently since the oilfield development,this kind of event seriousiy affect normal production of the oilwell.Based on the experiment and research,forming a conclusion the main component of the bulkhead matter is organic asphalt，discussing the reason of asphalt deposition and prevention method.Formed the ways such as mechanical sweep,injection crude oil and asphalt dispersant to prevent asphalt bulkhead.This measures guaranteed the smooth production of oilwell and provided theoretical guide to comprehensive treatment in the future.

bulkhead；asphaltene；deposition

TE622.11

A

1673-5285（2017）07-0014-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.004

2017－06-29

中国石油塔里木油田分公司“哈拉哈塘油田挥发性油区高含蜡井防蜡研究及现场试验”部分内容。

姜许健，男（1986-），大学本科，工程师，2009年毕业于长江大学石油工程专业，现在中石油塔里木油田开发事业部从事碳酸盐岩油藏采油管理工作，邮箱：jiangxujian123@126.com。