機采井微生物清防蠟工藝及應用效果評價

樂建君，王新宇，李云祥，柏璐璐，王 蕊，遲雙會

(1.大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712；2.慶新油田開發(fā)有限責任公司，黑龍江 安達 151413)

1 前言

大慶外圍衛(wèi)星油田在開采葡萄花油層時，由于原油物性及開采狀況的差異導致機采井出現(xiàn)不同程度的結蠟狀況，影響正常生產。目前，清防蠟主要采用化學清防蠟、熱洗清防蠟、樹脂涂層防蠟、安裝井下固體緩釋劑及抗石蠟析出器等多種方法。其中最常用的化學清防蠟存在藥劑用量大、加藥頻率高、作用時間短、污染環(huán)境等問題，為此，有必要找到成本低、作用時間長且環(huán)保的清防蠟方法。

微生物清防蠟工藝采用能運移、代謝和繁殖的活體微生物分解原油中的石蠟組分、并將其轉化為生物表面活性劑等代謝產物，降低原油粘度，改善流動性，達到清防蠟的目的。

針對衛(wèi)星油田原油的物性(其平均地面原油密度為0.867 g·cm-3，粘度為38.5 mPa·s，凝固點為35.5 ℃，含蠟量為25.7%，含膠量為16.2%)，研究者[1，2]選配了一組生物降解石蠟組分能力較強的復合菌種，主要由嗜蠟菌和防蠟菌組成。其中嗜蠟菌的主要功能是降解原油中的高碳鏈分子，防蠟菌雖然分解蠟能力不強，但產酸、產表面活性劑能力強、代謝產物量大。

對該微生物菌劑的清防蠟性能進行室內評價的結果表明：篩選的復合菌生長溫度范圍為20～90 ℃，最適生長溫度為50～65 ℃，45～60 ℃下具有最佳的繁殖能力；生長pH值范圍為5～9，最適生長pH值為5.7。該微生物菌劑在加菌濃度為200 mg·L-1時，防蠟率達到50%以上。與對照原油相比，其作用后的原油含蠟量降低13.4%～19.0%、含膠量降低10.7%～17.8%、凝固點降低2～5 ℃、降粘率為37.8%～48.6%[3]。在此，作者對該微生物清防蠟菌劑的現(xiàn)場應用效果進行了評價。

2 現(xiàn)場應用試驗

2.1 試驗機采井的選擇

根據微生物清防蠟菌劑的性能特點，結合采油作業(yè)一區(qū)《加藥洗井計劃統(tǒng)計表》，選擇統(tǒng)計表上加藥周期較短、加藥量和洗井次數較多、易結蠟的8口井作為試驗井，同時上井核實電流載荷數據。所選試驗井包括4口低含水井、2口中含水井和2口高含水井。日產液量3～9 m3，沉沒度100～200 m，沖次大于5，年洗井3～4次。

為驗證微生物清防蠟菌劑的有效性，參照大多數機采井含水集中的范圍，本次試驗的機采井含水以5%～80%區(qū)域為主。加菌前，試驗井先進行熱洗，然后在熱洗后第2或第3 d加入100 kg菌液，再以10 d為一周期，每周期加入50 kg菌液。套管壓力較低時，注入前將套管氣放空，然后灌入；無套管壓力時，直接灌入即可。為了不影響產量，機采井正常生產。

2.2 易結蠟井微生物清防蠟的有效性試驗

選取菌劑加入前45 d的加藥數據作為對比，主要包括電機電流、載荷，以檢驗微生物菌劑的清防蠟有效性，分析微生物菌劑與化學藥劑之間應用效果的差距，使試驗結果對比更加直觀。8口機采井從5月份開始監(jiān)測數據，6月末洗井，加入菌劑100 kg；7～9月期間每10 d加入菌劑50 kg，機采井的電流和載荷在加入化學藥劑和加入微生物菌劑期間的對比情況見表1。

表1 加入化學藥劑和微生物菌劑期間機采井的電流和載荷對比

從表1可知，加菌期間與加藥期間相比：上電流下降1.50 A；下電流下降1.25 A；最大載荷由67.52 kN下降到66.02 kN，降低了1.50 kN；最小載荷由24.45 kN上升到26.62 kN，升高了2.17 kN；載荷比由2.76下降到2.48，降低了0.28，并且電流變化較為平穩(wěn)。微生物菌劑的清防蠟效果優(yōu)于或等效于化學藥劑。

機采井添加化學藥劑和微生物菌劑的用量和成本對比見表2。

表2 機采井的化學藥劑與微生物菌劑的用量和成本對比

從表2可知，菌劑加入量為50 kg·(10 d)-1，總加入量4.0 t，與化學藥劑(7.02 t)相比減少40%以上，按菌劑單價0.85萬元·t-1計算，購入成本約3.40萬元，較化學藥劑的4.32萬元減少了0.92萬元，節(jié)約成本21.29%；由于加菌周期長于加藥周期(延長1倍以上)而減少的勞動力強度、車輛磨損、油料損耗尚未計入在內。

2.3 加菌量和加菌周期的優(yōu)化試驗

在10～11月，通過改變菌劑加入程序、減少加菌量、延長加菌周期，在上述8口試驗井上進行了加菌量和加菌周期的優(yōu)化試驗。從現(xiàn)場實測電流曲線可知，菌劑加入期間：上電流下降1 A；下電流下降1 A；最大載荷由70.14 kN下降到69.24 kN，降低了0.9 kN；最小載荷由30.49 kN上升到33.48 kN，升高了2.99 kN；載荷比由2.30下降到2.07，降低了0.23，并且電流變化較為平穩(wěn)。經測算，優(yōu)化后的菌劑用量為1.62 t，與化學藥劑的3.96 t相比，減少了2.34 t；購入成本與化學藥劑的2.90萬元相比，減少了1.52萬元，節(jié)約成本52.52%。

2.4 未洗井直接加菌劑試驗

直接加菌劑試驗，即加化學藥劑的機采井，不經洗井而直接加復合菌劑進行的試驗。從實測電流曲線可知，5口試驗井中，4口井有效，菌劑加入期間與菌劑加入前對比：平均上電流沒有變化；平均下電流下降0.75 A；平均最大載荷上升1.24 kN；平均最小載荷上升1.93 kN；平均載荷比下降0.1。經一個多月的測試，總體效果為有效。但考慮到井底液體內總是殘存有少量有害化學藥劑，對使用的菌劑有抑制作用；且直接加菌會使細菌難以粘附于油管內壁和抽油桿上，降低復合菌的作用效果，因此，不建議直接加菌。

2.5 機采井系統(tǒng)效率的對比試驗

在微生物清防蠟試驗前后分別對8口機采井的系統(tǒng)效率進行了實測。結果表明，機采井的平均系統(tǒng)效率由菌劑加入前的9.44%(6月)分別上升到菌劑加入后的11.9%(8月)和10.53%(10月)，分別升高了2.46%和1.09%；有功功率由菌劑加入前的9.87 kW(6月)分別下降到菌劑加入后的7.86 kW(8月)和9.03 kW(10月)，分別降低了2.01 kW和0.84 kW。由此可間接推測載荷和電流均有所降低(日產液和動液面等相一致的情況下)。

3 結論

通過現(xiàn)場8口易結蠟井的清防蠟試驗，發(fā)現(xiàn)試驗期間機采井的電流變化較小，基本處于平穩(wěn)狀態(tài)。微生物清防蠟菌劑的用量比化學清防蠟藥劑減少40%以上，成本節(jié)約20%～50%，加藥周期延長1倍以上，該微生物清防蠟菌劑效果優(yōu)于或等效于化學清防蠟藥劑，經濟效益顯著。

[1] 王彤,樂建君.石油烴降解菌的特性分析[J].大慶石油學院學報,2006,30(4)：25-28.

[2] 姚建華,樂建君，遲雙會，等.芽孢桿菌L-510生物降解原油的特性及現(xiàn)場應用[J].精細石油化工進展,2006,7(8)：5-8.

[3] 李云祥,楊慶川，樂建君，等.微生物清防蠟菌性能評價及現(xiàn)場應用[J].精細石油化工進展,2010,11(3)：6-10.