自循環洗井工藝的研究與應用

李加剛，陸登峰

（中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司采油一廠，江蘇江都 225265）

目前大多數油田采用的清防蠟方式是常規洗井和蒸汽洗井，近年來沙埝油田逐步采用自循環熱洗井工藝，它通過油井自產液進行加熱后再正洗進入油套環空對油管進行加熱的清防蠟方式[1-4]。

自循環洗井在沙埝油田的應用開始于2017 年，最初的設備就是一臺自循環加熱車，需要有人在現場調試溫度、查看壓力、了解功圖載荷變化等情況，這嚴重影響了洗井的效果以及增加了操作人員的負擔。研制了一套基于PT100 采集器的遠程控制裝置，但由于采集數據的傳輸、控制時常滯后及設備硬件的不完善，也影響了洗井的效果和設備的安全。因此需要對目前的自循環洗井設備進行重大改造，并加入高效的遠程控制技術[5]。

1 研發目標

自循環洗井工藝的改進主要從兩個方面進行，（1）針對目前沙埝地區的油質、含水狀況，通過實驗室藥劑評價，篩選出高含水油井的清防蠟藥劑，使之達到清防蠟的目的；（2）對目前設備的改造，增加不同功率控制單元、防干燒裝置、熱媒油液位檢測、數顯傳感裝置、PLC 遠程控制器單元等軟硬件的改造。通過上述兩方面的改進，主要解決高含水油井清防蠟的困難、洗井后易出現的含水波動和地層污染等問題。

遠程控制技術的改進主要是針對之前PT100 采集控制單元的數據傳輸滯后、參數設置不穩定等方面進行重新的設計更換，通過PLC 遠程控制單元，融合華為云計算處理能力，真正實現低延時遠程控制技術，并實現在手機端、電腦端的多向控制采集顯示等功能，真正實現信息化條件下的遠程控制技術，形成一套完整的選井、洗井、溫控技術。

2 技術特點

2.1 洗井藥劑的實驗室評價

2.1.1 防蠟機理 水性清防蠟劑主要由高分散性的表面活性劑、互溶劑、水等組成。通過表面活性劑以及助溶劑將原油形成水包油狀，與此同時，通過互溶劑進一步將蠟油溶解排出。同時，藥劑的親水基會吸附在管壁上，由于蠟與水是異性的，藥劑的親水基會使蠟脫落，從而會達到清防蠟的效果。

2.1.2 實驗方法步驟 本實驗防蠟率的測定通過《倒扣瓶防蠟測定法》（測定方法參考SY/T 6300-2009《采油用清、防蠟劑技術條件》附錄A），對產品1、產品2、產品3 進行不同溫度下防蠟率的測定，即50 ℃、45 ℃、40 ℃、35 ℃、30 ℃下防蠟率的測定。首先，將已經稱量標記好的量筒中加入一定量的含水原油、藥劑，放在溫度高于原油凝固點以上的水浴鍋恒溫30 min，隨后取出將具塞量筒上下晃動，直至均勻，然后倒扣在容器中，并且放入到相應溫度下的烘箱中恒溫30 min 左右，直到具塞量筒里不流出蠟油為止，最后放在干燥器里降溫稱量。

采用倒扣法室內進行空白和加樣的實驗。通過對比加入藥劑前后管壁上蠟油情況來分析藥劑的清防蠟效果。可以很明顯的觀察到空白實驗管壁上有一層薄薄的蠟油，而加樣的管壁上只有零星點蠟油。所以說，通過倒扣法可以很容易評價出藥劑的效果。

式中：X-防蠟率，%；m0-空白實驗蠟沉積量，g；m1-加樣實驗蠟沉積量，g。

2.1.3 沙20-82 井和沙20-77 井防蠟率的測定

（1）選取沙20-82 的油井樣，含水率54%左右。評價產品1、產品2、產品3 在50 ℃、45 ℃、40 ℃、35 ℃、30 ℃溫度下的防蠟效果，對于此井加藥量為0.5%（見表1，圖1）。

表1 沙20-82 井50 ℃下防蠟率的測定

圖1 50 ℃下加入不同藥劑前后原油掛壁情況

（2）選取沙20-77 的油井樣，含水率60%左右。評價產品1、產品3 在50 ℃、45 ℃、40 ℃、35 ℃、30 ℃溫度下的防蠟效果，對于此井加藥量為0.3%（見表2，圖2）。

表2 沙20-77 井50 ℃下防蠟率的測定

圖2 50 ℃下加入不同藥劑前后原油掛壁情況

對比兩組實驗，初步得出以下結論：

（1）產品3 對沙埝油田的沙20-82、沙20-77 清防蠟效果最好，加藥量分別是0.5%，0.3%。

（2）50 ℃條件下防蠟率最高，溫度對防蠟率起重要作用。

適用性評價：通過室內實驗和篩選結果得出，產品3 更能滿足沙埝油井現有的清防蠟需求，自循環洗井也采用產品3 投加提高洗井效率的方案。

2.1.4 現場試驗 沙埝油田各區塊均屬于中低或低滲油藏，經歷了二十多年的注水開發生產，目前單井平均日產液水平在10.2 t，平均動液面在1 000 m 以下，多數井滿足自循環洗井的條件。2021 年3 月開始在側沙7-10 井進行自循環洗井現場試驗，根據油井的產液量、動液面、泵掛深度及結蠟井段等數據確定了該井最佳自循環洗井的循環進出口溫度和自循環洗井熔蠟時間，洗井后該井最大載荷從65 kN 降到58 kN，最小載荷從35 kN 上升至39 kN，載荷收窄明顯，且清蠟有效期明顯延長（見表3）。

表3 沙埝部分油井自循環洗井前后載荷對比表

從現場試驗的情況來看，結合示功圖載荷曲線對比，自循環洗井工藝載荷有效期基本在1 個月左右，含水影響約1.2 d，基本不影響產量，而常規、蒸汽等方式含水影響3～5 d，產量影響約8.5 t。

2.2 遠程控制技術

采用PLC（Programmable Logic Controller）控制器實現數據的遠程傳輸、記錄、調整，并依托華為云的大數據功能，自行編輯相應的用戶程序滿足自循環洗井的自動化要求。可在現場、手機端和電腦端實現同步操作，延時率低。

從現場操作實踐來看，調整參數更加快速、便捷，各界面功能完善，數據曲線更直觀反映歷史數據的變化趨勢。此外，還充分利用井場監控、示功圖載荷曲線分析實現洗井過程的全方位監督，保證了洗井過程的順利、安全、高效。

3 推廣應用情況

自循環洗井工藝的選井及工藝要求：液量要求一般在5～15 t，且產液平穩，低液量油井可適當摻水，熱媒參數設置在150～190 ℃，溫差小于20 ℃，出口溫度控制在60～80 ℃，經過多井次的摸索和實踐，均取得了較好的效果。

自循環洗井工藝的研究與改進，大大減少了常規、蒸汽洗井的工作量，2021 年減少常規洗井50 多井次，降低洗井費用20 多萬元。2021 年，該技術的應用使載荷有效期延長至50 d 以上，含水恢復周期基本在后期油量的增加后得以彌補，全年減少產量800 t 左右，并杜絕了常規洗井液對地層的污染問題。通過本研究成果在其他廠站的應用，降低了勞動者的工作強度，減少了車輛運輸費用等。累計節省各項費用360 多萬元，取得了很好的經濟效益。

隨著油田開發的不斷深入，油井的清防蠟工作面臨諸多挑戰，只有打破常規、不斷創新、勇于實踐，才能解決各種不同類型油井的清防蠟難題。

沙埝油田自循環洗井工藝技術的發展是基于生產過程中難點的治理，而生產管理的提升則是由信息化、智能化、數字化的普及和發展而來。只有以大膽的科技創新為手段、依托強大數據管理平臺，才能最大限度地治理好油井，防止各類蠟卡井的發生。