油井結(jié)蠟及清防蠟方法探討

馬志峰，王重陽

延長油田股份有限公司瓦窯堡采油廠開發(fā)科，陜西 延安 717300

1 油井結(jié)蠟機(jī)理及影響因素分析

1.1 油井結(jié)蠟機(jī)理

石蠟是溶解在原油中含碳原子數(shù)為16-64的烷烴。在原油開采過程中，隨著溫度的降低、溶解于原油中氣體的析出，石蠟便以晶體析出、長大、聚集在油管壁上和抽油桿上，即出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象。結(jié)蠟過程包括蠟晶的析出形成晶核、晶核長大、沉積的過程。

1.2 油井結(jié)蠟的主要影響因素

影響油井結(jié)蠟的因素很多，但是主要的影響因素包括4個(gè)方面，即：原油組成、油井的開采條件、原油中的雜質(zhì)、沉積表面的粗糙度和表面性質(zhì)。

1）在其他條件相同的情況下，原油中含蠟量越高，油井就越容易結(jié)蠟。原油中所含輕質(zhì)餾分越多，蠟的初始結(jié)晶溫度就越低；

2）在壓力高于飽和壓力時(shí)，蠟的初始結(jié)晶溫度隨壓力的降低而降低；在壓力高于飽和壓力時(shí)，由于壓力降低時(shí)原油中的氣體不斷脫出，使原油溫度降低，使蠟的初始結(jié)晶溫度升高；

3）原油中的細(xì)小沙粒和機(jī)械雜質(zhì)提供了石蠟析出的結(jié)晶核心，主要原因有兩點(diǎn)：一是水的比熱容大，減少了液流溫度的降低；二是水會(huì)在油管壁上形成水膜，不利于蠟在油管壁上的沉積；

4）液流速度對結(jié)蠟有正反兩個(gè)方面的作用，一方面是液流速度變大，液體在流動(dòng)過程中熱損失少；另一方面液流速度高，對管壁的沖刷能力強(qiáng)，使蠟不易沉積在管壁上；但是隨著液流速度的增大，單位時(shí)間內(nèi)通過管道的蠟量就多，加劇了蠟的沉積。

2 油井清防蠟技術(shù)

2.1 物理法

物理法就是將粘附于油管壁、油桿的蠟通過物理的方法除掉。目前主要的物理清防蠟方法有：機(jī)械清蠟、熱力清蠟、強(qiáng)磁防蠟器、聲波防蠟技術(shù)。

2.1.1 機(jī)械法

機(jī)械清蠟是用專門的工具刮除油管壁上的蠟，并靠液流將其帶至地面的清蠟方法。自噴井中采用的刮蠟工具主要有刮蠟片和刮蠟鉆頭，有桿泵抽油井中主要用的是利用安裝在抽油桿上的活動(dòng)刮蠟器清除油管和抽油桿上的蠟。機(jī)械清蠟的優(yōu)點(diǎn)是簡單方便，成本低，不足之處是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2.1.2 熱力法

熱力清蠟是利用熱力學(xué)能提高液流和沉積表面的溫度，融化沉積在井筒中蠟，常規(guī)的反循環(huán)熱洗存在的熱洗效率低、污染地層的缺陷，但是溫控短路熱洗裝置、三功能熱洗封隔器能很好的解決這些弊端。

2.1.3 強(qiáng)磁防蠟工藝

強(qiáng)磁防蠟器就是利用磁場的作用削弱了原有分子和分子團(tuán)之間的聚合性，由于蠟晶帶有電荷，當(dāng)原油經(jīng)磁場處理時(shí)，受到洛倫茲力的作用，破壞了蠟晶的生長速度，使得蠟晶以細(xì)小的顆粒狀懸浮在原油中，從而可以使得微小的蠟晶隨液流流出井口[2]。

2.1.4 聲波防蠟

聲波防蠟技術(shù)的基本作用原理與聲波相同。首先是機(jī)械作用，機(jī)械振動(dòng)可以加速原油中的較小分子與相對大分子之間的相對運(yùn)動(dòng)，這種相對運(yùn)動(dòng)增加了它們之間的摩擦力，摩擦力使得長鏈?zhǔn)灍N或?yàn)r青質(zhì)等大分子鏈的斷裂，破壞大分子團(tuán)，影響蠟的沉積，另外超聲振動(dòng)產(chǎn)生的一系列次級效應(yīng)，這種次級效應(yīng)引發(fā)的剪切應(yīng)力可以抵制蠟晶之間的結(jié)合力，導(dǎo)致蠟晶之間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞。其次是聲波的空化作用，超聲空化產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力及高速射流能破壞蠟晶的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使蠟晶破碎成極小的微粒，由凱爾文公式可知，晶粒越小，溶解度越大。最后是聲波的熱作用，但熱作用的大小與聲波振動(dòng)的頻率及振動(dòng)幅度有關(guān)，在頻率不高時(shí)，這種作用就較弱[3]。

2.2 化學(xué)法

2.2.1 化學(xué)防蠟劑

能抑制原油中蠟晶析出、長大、聚集和在固體表面上沉積的化學(xué)劑稱為防蠟劑。常用的防蠟劑有3種類型：稠環(huán)芳烴、表面活性劑、聚合物及新興的固體防蠟技術(shù)。

表面活性劑防蠟劑分為油溶性和水溶性，兩者的作用原理不同。水溶性表面活性劑是通過吸附在蠟晶表面，使非極性蠟晶表面變成極性的蠟晶表面，防止蠟的沉積。油溶性表面活性劑是通過吸附在蠟晶表面，使非極性的蠟晶表面變成極性的蠟晶表面，從而抑制了蠟晶的進(jìn)一步長大。

2.2.2 化學(xué)清蠟劑

化學(xué)清蠟方法有無機(jī)放熱型，它是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱力學(xué)能來清除蠟堵，例如氫氧化鈉、鋁、鎂與鹽酸作用產(chǎn)生大量的熱量。但是這種清蠟方法很不經(jīng)濟(jì)，效果差，一般很少使用。目前主要應(yīng)用的化學(xué)清蠟劑有油基清蠟劑、水基清蠟劑、乳液清蠟劑。

油基清蠟劑的作用機(jī)理是將對石蠟具有較強(qiáng)的溶解能力的溶劑，根據(jù)油井的情況，連續(xù)或分批的注入油井，將沉積石蠟溶解并帶出油井?？梢栽诶锩婕尤氡砻婊钚詣﹣硖岣哂突逑瀯┑那逑?zāi)芰?。主要用的溶蠟?zāi)芰?qiáng)的油基清蠟劑有：苯、甲苯、二甲苯、輕烴、汽油、煤油、二硫化碳、四氯化碳等。下面為一種油基清蠟劑的配方：煤油，45%～85%、苯，5%～45%、乙二醇丁醚，0.5%～6%、1.5%。

3 總結(jié)建議

通過對目前國內(nèi)外各種清防蠟方法的比較可以看出未來油井清防蠟技術(shù)應(yīng)該朝著以下方向發(fā)展：

1）更加深入的研究油井結(jié)蠟機(jī)理及影響因素，為開發(fā)新型的清防蠟方法提供依據(jù)；

2）化學(xué)清防蠟劑應(yīng)該朝著環(huán)保、高效、低廉、選擇性低的方向發(fā)展；

3）強(qiáng)磁防蠟技術(shù)、聲波防蠟技術(shù)、微生物防蠟技術(shù)都是新興的清防蠟技術(shù)，具有很大的發(fā)展空間，磁防蠟技術(shù)和聲波防蠟技術(shù)應(yīng)使儀器朝著便攜、簡便、成本低的方向發(fā)展，能有清防蠟效果好的化學(xué)法相結(jié)合；

4）把各種清防蠟技術(shù)有機(jī)的結(jié)合（比如可以將固體防蠟技術(shù)和化學(xué)清蠟法以及微生物清蠟法），這樣就可以使極大地延長熱洗周期，減少了油井怠產(chǎn)的時(shí)間。

[1]彭向明，等.油井結(jié)蠟機(jī)理及清防蠟技術(shù)在靖安油田的研究應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2007，26(4)：2.

[2]劉愛華，等.油田清防蠟技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2009，26(1)：1.

[3]張赫.基于寬頻帶換能器的原油超聲防蠟降粘技術(shù)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

[4]劉忠運(yùn)，陸曉鋒，等.油田清防蠟劑的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J].當(dāng)代化工，2009，38(5)：2-4.