张明明 王国维 江淑丽 孙晓光
(中国石油华北油田第四采油厂 河北廊坊 065000)
如何解决油井筒结蜡减粘提高采油的产量并降低采油成本,是采油生产工艺过程中多年来需要解决的问题。目前,国内油田正在应用的化学添加剂、热清洗、磁防蜡等方法能够解决井筒结蜡问题,但是这些措施均存在使用缺陷,并受天气、环境等条件约束,长期使用,作业成本相对较高,不利于节能减排。在这种情况下,电磁防蜡技术成为解决油井筒结蜡问题、降低作业成本的手段之一。
该方法要根据原油性质、油井生产状况及具体结蜡程度,对化学添加剂类型、浓度实验摸索和筛选(单口井每年平均加药费用是1.7~3.6万元左右),并存在毒性、易燃等环保安全隐患。
该方法重复作业频繁,劳动强度大,费用较高,有时会造成地层污染(单口井每年平均费用是2.2~2.8万元左右)。频繁的热洗会使入井液对油层造成一定污染,且因操作时需停产,每次操作过程都会影响产油量,同时还要与化防配合。
该方法是通过给井筒及抽油杆通电的方式,来加热井筒以达到防蜡的目地,安全防爆性能差,一旦绝缘出问题则存在重大隐患。
该方法产生的积蜡容易落入井底,污染近井地层;对管柱磨损严重,增加负荷,甚至会造成蜡卡。
该技术定向电磁能量极化前后,碳钢管线形成强大的磁力场,使上游油管和下游油管线的含蜡油流都受到磁处理,改变了原油的物性,达到井筒和管线的防蜡减粘目的。
该装置可连续工作,只要抽油机工作装置就开始发挥作用;性能稳定,基本上免维护,节省了大量人力物力。
电磁防蜡装置安装部位,在井上的井口出油管线上,与出油管线连成一体,大大减轻了井下作业的工作量,安装、操作、维修极为简便,安全性能优越。该技术对各类油田的油井有很强的适用特性。
该装置主要由电源、电磁转换器和电缆组成(图1)。经电源变换后,给设备的电磁转换部分直接供电,电磁转换部分将电能变换成变化的电磁场。电磁变换过程中会释放部分磁力作为传输源,电磁场可以在油管内向井下延伸,电磁场作用于流体后可改变分子排列结构,使杂乱的分子团变成极化的稳定分子链,使石蜡分子电中性化,失去脱离溶液而析出的能力,从而达到防蜡的目的。该装置电源220V/50Hz,平均功率300W,工作压力<16Mpa,环境温度-50℃~+65℃,作用距离<2.2km。
图1 电磁装置示意图
从图2中可以很容易看出其作用前后的分子排列的改变,从而防止其从溶液中析出,堆积在油管内壁上,使其失去脱离溶液而附着到油管内壁的能力,使石蜡分子悬浮在原油中不易结晶析出,从而达到防蜡的目的。
图2 电磁防蜡装置作用前后示意图
该装置安装在井口出油管线上,该装置采用立式安装,即将电磁防蜡器垂直安装在井口生产闸门出口处,在井口生产管线出口处与电磁防蜡器的入口相连,电磁防蜡器的出口扣在生产管线的出口阀门上,连接方式采用法兰连接。若该装置不用,可安装同等长度的短接将管线连接,保证生产继续进行。
该技术主要选择在化防加药油井和热洗周期短的油井上应用,安装调试正常后,停止化防加药措施。所选井的原油物性为含蜡量在5%~30%范围之内,含水在1%~98%范围之内,粘度在1.8~7mPa.s范围之内,凝固点在15℃~54℃范围之内。
应用初期在京327井进行安装,调试一周后停止化防加药,上、下电流为32/30A,与化防加药时期相比,电流保持稳定,没有发生突变。该井停药347天后进行检泵作业,起出杆管结蜡情况未发现异常。但是安装试用前作业时,发现起出全部油管自井口向下1200m,油管内壁有黑色结蜡,厚约3~5mm,粘附较牢固,说明电磁防蜡装置取得了较好的应用效果。同时,热洗周期得到了延长,由原来的90天延长至187天(图3)。
图3 京327井试用期间上、下行电流图
从目前推广使用电磁防蜡装置的50口井现场使用情况看,油井已经全部停止加药且生产正常;油井电流平稳或略有降低,没有发生突变,同时延长热洗周期31.3天,说明安装此装置在停药后仍可以达到防蜡的效果。
电磁防蜡装置对于地面管线的有效性于2013年进行了试验,结果发现试验2口井中,安106、京22-32井井口回压有一定幅度的降低,取得一定的效果(图4、5)。
图4 安106井回压曲线图
图5 京22-32井回压曲线图
通过对电磁防蜡技术的应用,发现电磁防蜡技术针对抽油机井防蜡效果较为明显,达到了防蜡降粘效果。与化学清防蜡相比,没有维护工作量,不受雨雪天气和道路、机械故障的影响,解决了路途远和路况差的井加药和热洗作业难的问题。同时,电磁防蜡技术的应用可以解决药剂费用高、劳动强度大、清蜡次数频繁等问题,减少作业次数,降低油井维护费用。