關于如何控制油井回壓升高的研究

于振宇++孫國強+++吳永志

1 初始形式分析

油井正常生產時，由于產出液及外部氣溫等因素，造成地面管線結蠟嚴重，縮小過流面，使回壓上升，增加地面設備負載，影響正常生產。

圖1 工藝流程圖

因為井液中含有膠質及瀝青質，在溫度達到凝固點時，產生凝結造成管線的過流面減小，地面回壓上升，設備負載增加。其限制條件是產出液中膠質及瀝青質無法改變，不能通過加大摻水量來提高產出液溫度，目前解決方法是定期監測，回壓上升到一定值時，用外部加壓加溫設備進行提溫沖線。

為了分析這一問題，需要采用因果鏈分析的方法，如圖2所示。

經上分析，產出液中膠質、瀝青質無法改變，所以，可以從回油溫度下降和回油管線內壁吸附方面進行解決。

1.1 最終理想解

根據設計要求得出系統的最終目標是油井回壓不上升，但是溫度低、產出液中含膠質、瀝青質、伴熱摻水有限，考慮到環境溫度、壓力、伴熱、產出液成分、管線內壁等資源進行下一步的分析。

1.2 資源分析

F1：產出液：不含有可凝結成分或溫度較高（40度以上）；

F2：回油管線：管線內壁不結蠟，回油管線溫度高不結蠟；

F3：伴熱摻水：伴熱不受限制，溫度和壓力較高；

F4：外部環境：外部溫度較高，使回油管線不結蠟。

1）可利用物質資源：產出液、摻水伴熱（流量、溫度）。

2）可利用能量資源：熱場、化學場。

3）可利用信息資源：產出液（膠質、瀝青質的凝固點）、摻水的溫度和流量、管線直徑的大小。

4）可利用空間資源：摻水伴熱流程。

5）可利用時間資源：在產出液中加化學藥劑，提高膠質及瀝青質凝點 。

6）可利用功能資源：利用摻水伴熱流程達到保溫。

7）可利用結構資源：利用摻水伴熱流程，對回油管線伴熱。

提出技術方案：因為提高外部溫度，要加強回油管線保溫（伴熱），這要更改管線流程，引起矛盾。

2 技術矛盾與物理矛盾

2.1 技術矛盾

得出改善參數：增加溫度；惡化的參數：成本。將問題模型標準化為對應的39個通用工程參數：26物資的量，改善的參數17號，惡化的參數23號。查找矛盾矩陣表可得其解決方案模型：21快速法，29壓力法，31空化法，36相變法。

為提高外部溫度，加強回油管線保溫（伴熱），更改流程；降低回油管線結蠟量，使用玻璃襯里油管或涂料油管，成本增加；在產出液中加入化學藥劑（無害），使膠質和瀝青質不凝結，增加成本。

2.2 物理矛盾

1）把技術矛盾轉化為物理矛盾：為控制回壓上升，要增加摻水伴熱量，但這樣所需熱能增加、成本增加。

物理矛盾為：為了控制回壓上升，應該增加摻水伴熱量（熱量）；為了控制生產成本，應該減小摻水伴熱量（熱量）；所以摻水的伴熱量既要大又要小。

根據矛盾分析得出，可采用空間分離原理，提高回油管線本身的溫度，來達到控制回壓上升，而不用考慮伴熱的摻水量（流量、溫度）；也可采用整體與部分分離；利用對摻水流程的改制，對回油管線外部進行伴熱和保溫，達到控制回壓上升的目的。

3 物場分析

考慮到產出液流量、溫度、壓力的因素，以及產出液中含膠質、瀝青質多少等因素，建立系統的物場模型如下所示。

圖5 物場模型1 圖6 物場模型2

圖7 物場模型3 圖8 物場模型4

提出技術方案：

1.增加伴熱摻水溫度、壓力，減小膠質、瀝青質的凝結，達到控制回壓上升的目的；

2.可以加入藥劑，防止膠質、瀝青質凝結產生蠟，達到控制回壓上升的目的；

3.采油玻璃襯管線或涂料管線，減小膠質、瀝青質吸附力，達到控制回壓上升的目的；

圖9 方案3示意圖

4.對易結蠟部位進行外部進行加熱、保溫，達到控制回壓上升的目的。

圖10 方案4示意圖

4 解決方案

根據以上所提的四個解案，其具體解決方案示意圖如圖11所示。

這四種方案各具特點，其中方案1是通過加大回油管線內部溫度，來實現防止結蠟的目的，但這樣會增加成本；方案2是通過化學藥劑對產出液的成分進行改變，使其中的膠質、瀝青質不產生凝結，但這樣同樣會使成本增加，同時藥劑也會對操作者產生相當大危害；方案3是改變了產出液中，膠質和瀝青質對管壁的吸附能力，使蠟不能凝結，但這樣成本會增加很大；方案4是改變了原來的摻水伴熱流程，對易結蠟部位進行外部加熱和保溫， 會適當增加成本；經上述分析：4號方案相對可行性高一些。 責編/劉紅偉