哈拉哈塘碳酸鹽巖油藏瀝青質沉淀原因及防治方法

姜許健，昌倫杰，王光輝，陳 文，劉 勇，劉 敏，史自民，金子涵

（中國石油塔里木油田分公司開發事業部，新疆庫爾勒 841000）

哈拉哈塘碳酸鹽巖油藏瀝青質沉淀原因及防治方法

姜許健，昌倫杰，王光輝，陳 文，劉 勇，劉 敏，史自民，金子涵

（中國石油塔里木油田分公司開發事業部，新疆庫爾勒 841000）

哈拉哈塘奧陶系油藏埋深6 000 m以下，油藏溫度150℃以上，自油田投入開發以來，部分油井頻繁發生井筒及地面管線堵塞事件，嚴重影響油井的正常生產。本文在實驗以及調研前人研究成果的基礎上，得出了堵塞物就是以有機質為主要成分的瀝青質的結論，并論述了瀝青質沉淀的原因及防治對策，形成了機械清除法、正擠稀油以及瀝青分散劑等多種形式的防治措施，為油井的平穩生產奠定了基礎，為后期的持續綜合治理提供了依據。

堵塞物；瀝青質；沉淀

哈拉哈塘奧陶系油藏位于塔北隆起輪南低凸起西斜坡上，儲集類型以洞穴型和裂縫孔洞型為主，儲層非均質性極強，受多期巖溶作用、斷裂改造和多期成藏控制，形成了大量的小油藏，儲層內部溶洞和裂縫連通關系十分復雜，平面上從北向南油品逐漸變輕，地面原油密度從0.96 g/cm3過渡到0.79 g/cm3左右。油田投入開發以來，不斷出現井筒及地面系統堵塞事件，從井口油嘴套內取出的樣品來看，呈粉末狀、塊團狀、煤渣狀等不同形態，質地有松軟的也有堅硬的（見圖1）。僅2016年就發生14井30井次堵塞事件，累計影響原油0.37萬噸，嚴重影響油井和地面系統的安全運行。本文從堵塞物的成分、形成原因入手，提出了可操作性強的現場防治措施，為后續的持續改進提供了思路。

1 堵塞物成分分析

1.1 成分含量測定

選取了1口典型油井的堵塞物進行成分分析，灼燒后測定有機物、無機物的含量，測試結果表明以有機物含量為主，含量達到99.64%（見表1）。

1.2 掃描電鏡及能譜分析

對堵塞物進行能譜分析顯示C含量在83.6%（見表2），成分是以有機物為主體，其他成分如N、O、Na等元素含量較少，電鏡掃描結果（見圖2、圖3）。

1.3 族組分分析

堵塞物族組分顯示膠質瀝青質含量高達60.85%，與現場判斷為瀝青質相一致（見表3）。

圖1 堵塞物各類形態

表1 堵塞物中有機物和無機物含量

表2 堵塞物能譜分析結果

表3 堵塞物族組分分析報告

圖2 能譜掃描區域圖

圖3 能譜元素分析圖

圖4 新墾A井堵塞物的DSC曲線

1.4 差示掃描量熱分析（DSC）

對樣品進行差示掃描量熱分析，分析發現堵塞物在460℃才開始融化（見圖4），與瀝青質的熔點基本一致，綜合判斷堵塞物為瀝青質。

2 瀝青質沉淀原因及形成位置討論

2.1 原油中瀝青質含量高低對沉淀的影響及沉淀預警

通過對比發現，躍滿區塊同一縫洞帶內相鄰油井低含瀝青質的躍滿X井較高含瀝青質的躍滿Y井更易于發生瀝青上返（見表4），調研文獻也有類似記錄，國外阿爾及利亞Hassi Messaound油田的原油中瀝青質含量只有0.062%，但在生產初期就有瀝青質沉淀現象；而委內瑞拉Mata-Acema和Boscan油田的原油中瀝青質含量高達17.2%,卻沒有發生瀝青質沉淀現象[1]，說明原油中瀝青質含量的高低對瀝青沉淀影響不大。

針對本區塊低含瀝青質原油更易于發生沉淀的現象進行文獻調研發現，瀝青質沉積現象不單純取決于瀝青質的含量，還與原油中其他組分的含量和溫度、壓力、氣油比等參數有關[2，3]。許多學者采取不同的方法來論證瀝青質在原油中的穩定性，對比哈拉哈塘油田實際情況，綜合分析發現SARA分析法可以對本區塊瀝青上返進行一個提前預警。SARA分析是指分析原油中的飽和烴、芳香族、膠質和瀝青四部分含量。膠體穩定性指數（CII）可以通過SARA分析進行計算，估算瀝青質的穩定性：即CII=（原油中的飽和烴+瀝青含量）/（芳香族+膠質），在相同的溫度、壓力等其他條件下，當CII小于0.7時，原油是穩定的，大于0.9時整個平衡狀態非常的不穩定。選取哈拉哈塘油田幾口典型瀝青質上返油井原油四組分分析可知，這些瀝青上返的油井原油體系均不穩定，風險評估為高風險瀝青質沉淀油井（見表 5）。

2.2 不同性質的油品混合后，動態平衡被打破產生聚集沉淀

哈拉哈塘與塔河油田屬于同一期成藏，有學者研究本區域屬于多期成藏[4]，同一縫洞體內有不同品質的原油，當油氣開發過程中，隨著地層壓力的降低，多套儲集體或者同一縫洞內不同深度的儲集體參與供液，不同品質的油品混合在一起，原先原油體系動態平衡被打破，瀝青質開始析出。通過躍滿X井不同時間取樣原油密度變化（見圖5）可知，油品存在波動，為一個動態過程。Sivaraman研究認為，“當輕烴組分增加時，吸附在瀝青質表面的一部分膠質分子會從瀝青質表面脫離，溶解到輕烴組分中，瀝青質膠束將聚集形成超膠束，隨著輕烴組分的不斷增加，將不斷形成簇狀物、絮狀物，并最終產生沉淀[5]。”由此可得出不同油品的混合，是造成動態平衡被打破，瀝青質沉淀的一個主要因素。

表4 躍滿X、Y井原油瀝青質含量對比表

表5 典型瀝青上返油井原油四組分分析表

圖5 躍滿X井不同時間井口原油密度變化曲線

2.3 部分瀝青質在井底沉淀后聚集上返

躍滿X井于2016年4月27日投產，生產46 d后含水突升，3 d后發生瀝青質上返，井口返出大量塊狀瀝青質，高含水關井壓錐后開井再次發生瀝青上返，調研文獻發現，相鄰區塊塔河油田也有類似跡象油井[6]，本井在瀝青上返前一周安排有機械清蠟作業，62 mm刮蠟筒下至4 200 m未發生遇阻現象，綜合判定認為，本井瀝青質沉淀可能是下部強水體向上劇烈錐進，造成不同油品混合后打破原先平衡體系，瀝青質在地層中聚集后大量上返。田建鋒等[7]認為當石油體系被破壞后，瀝青質顆粒就會析出，析出的顆粒會隨著石油一起運移,當運移到與瀝青顆粒大小相匹配的孔喉處時,就會沉淀下來，而哈拉哈塘油田儲集體大部分為洞穴型，這樣就加大了井底聚集的概率，這也是為什么瀝青質上返后地層供液能力未明顯下降的原因。

2.4 部分瀝青質在井筒中粘附聚集后發生上返

新墾A井2016年12月在檢抽作業時候發現沉砂管底部有瀝青質沉淀，而上部的防砂管外壁卻十分干凈，未發生堵塞異常；新墾C井2017年1月在轉抽起管柱時候發現第523根油管尾部堆積瀝青顆粒約1 m，第524根油管上部被瀝青質顆粒堵死約1.5 m。金躍A井2016年12月測流涕前通井至6 000 m發生遇阻，通井規內筒帶出部分瀝青質膠狀物。綜合分析判定油氣在井筒中由于壓力、溫度等狀態的變化也可以形成瀝青質，這部分瀝青質優先粘附在油管內壁，大量發生聚集后返出井口，造成地面堵塞。

3 瀝青沉積物的防治及現場應用

3.1 機械清除法

目前哈拉哈塘油田普遍采取的防治方法就是采用刮蠟筒對粘附在井筒上的膠質瀝青質進行機械清理，清理完后放大工作制度進行井筒沖刷，從而達到防止其大量在井筒中聚集的目的。

3.2 正擠相同品質稀油后大排量返吐

當井口發生瀝青質上返井，如果井筒未被堵死，優先采取正擠同一區塊、相同品質稀油進行解堵，正擠后放大工作制度進行返排，將瀝青質排出解堵。

富源A井是富源區塊的一口評價井，本井2016年10月、12月均發生瀝青上返，井口油嘴套發現少量團狀瀝青質，采取泵車正注稀油30 m3后大排量返排解除堵塞，恢復了正常生產。

3.3 正擠瀝青分散劑解堵

對于返出物較多且顆粒較大或者成塊的油井，采取正擠瀝青分散劑方式進行解堵。正擠完后一般需要悶井1 h～2 h，現場應用效果普遍比較理想。

新墾C井是新墾區塊的一口開發井，2016年10月發生瀝青質上返，井口油嘴套全部被瀝青質堵塞，采取正擠瀝青分散劑1 m3后解堵，恢復正常生產。

3.4 正擠稀油與瀝青分散劑交替使用

部分油井有過瀝青上返歷史，但在井口油壓發生波動時不能確定上返量的多少時，優先采取正擠稀油后大排量返吐的方式處理；如果井口發生大量瀝青質上返或者頻繁正擠稀油無法有效解除故障的井，必須采取正擠瀝青分散劑解堵。

金躍B井是金躍區塊的一口開發井，2016年4月8日發生瀝青質上返，正擠稀油24.5 t后開井正常生產，6月17日再次發生瀝青上返，正注稀油26 t后開井正常生產，8月18日發生瀝青上返，正擠0.5 m3瀝青分散劑后注稀油26.5 t恢復正常生產，9月22日瀝青上返后正注稀油28 t后壓力落零，連續油管氣舉后恢復正常生產，11月10日再次發生瀝青上返，正擠0.8 m3瀝青分散劑后壓力落零，連續油管氣舉后恢復生產，生產曲線（見圖6）。

4 結論

（1）哈拉哈塘油田堵塞物為以有機質含量為主的瀝青質；

圖6 金躍B井瀝青上返處理歷程

（2）瀝青質是否發生沉淀不單純與瀝青質含量高低有關，而是一個系統的過程，可以通過膠體穩定性指數來進行初步評估；

（3）瀝青質沉淀位置可以是地層、井底和井筒；

（4）現場防治可以通過機械清除法進行預防井筒聚集，發生瀝青上返井可以通過正擠相同品質稀油以及瀝青分散劑進行解堵。

［1］ 李美霞.瀝青質沉積問題文獻綜述［J］.特種油氣藏，1996，3（3）：59-62.

［2］ 廉培慶，等.瀝青質沉積特征及控制策略研究進展［J］.科學技術與工程，2015，15（6）：101-105.

［3］ 阮哲，王祺來.瀝青質沉積機理研究綜述［J］.當代化工，2016，45（1）：125-127.

［4］ 康志江，黃詠梅，易斌，等.塔河奧陶系油藏瀝青質沉淀形成機理研究［J］.特種油氣藏，2008，15（6）：34-37.

［5］ 鄢捷年.原油瀝青質在油藏巖石表面的吸附特性［J］.石油勘探與開發，1998，25（2）：78-82.

［6］ 李江龍，康志江，黃詠梅，等.塔河油田奧陶系油藏重質烴類堵塞物形成機理及防治方法［J］.石油與天然氣地質，2008，29（3）：369-375.

［7］ 田建鋒，陳振林.石油瀝青質的吸附、沉淀機理及其影響因素［J］.海相油氣地質，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

中國石油塔里木油田分公司“哈拉哈塘油田揮發性油區高含蠟井防蠟研究及現場試驗”部分內容。

姜許健，男（1986-），大學本科，工程師，2009年畢業于長江大學石油工程專業，現在中石油塔里木油田開發事業部從事碳酸鹽巖油藏采油管理工作，郵箱：jiangxujian123@126.com。