微生物清防蠟技術(shù)研究綜述

王彪，林晶晶，王志明 （中石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

易紹金 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023）

吳偉林，楊帆 （中石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

原油中C16H34－C63H128正構(gòu)烷烴稱為石蠟。當(dāng)原油處于高溫高壓地層時(shí)，蠟晶以液體形式存在，但在開采過程中，隨著溫度和壓力下降以及輕質(zhì)組分不斷逸出，原油溶蠟?zāi)芰档停為_始結(jié)晶、析出、聚集，不斷長大并沉積附著在油層、油管、套管、抽油桿 （泵）及地面輸油管線等油井設(shè)施的金屬表面，這會(huì)嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)。為了進(jìn)行正常生產(chǎn)作業(yè)，必須采取有效的清防蠟措施［1］。傳統(tǒng)的清防蠟技術(shù)主要包括機(jī)械清蠟 （如刮蠟器等）、熱洗 （包括熱油洗、熱水洗等）、投加化學(xué)清防蠟劑以及電熱法等，利用上述方法進(jìn)行清防蠟?zāi)苁盏揭欢ㄐЧ?，但都存在作業(yè)頻繁、能耗大、費(fèi)用高、污染地層以及安全環(huán)保性能差等缺點(diǎn)［2－4］。

微生物清防蠟技術(shù)1980年代起源于美國、加拿大等國家，1986年開始應(yīng)用于美國德克薩斯州的油井并取得較好效果，隨后得到廣泛應(yīng)用［5］。1994年起，華北油田、冀東油田等開始引進(jìn)該技術(shù)并取得了較好的應(yīng)用效果。由于國外生產(chǎn)的微生物清防蠟劑價(jià)格過高且存在部分油田油井 （如江漢油田高溫高鹽油井）適應(yīng)性差的問題，該技術(shù)的引進(jìn)逐漸終止［6］。與此同時(shí)，我國技術(shù)人員積極開展微生物清防蠟技術(shù)的研究與應(yīng)用，取得了一定成果［7－9］。下面，筆者對微生物清防蠟技術(shù)的研究情況進(jìn)行綜述。

1 微生物清防蠟技術(shù)機(jī)理

1.1 微生物自身作用

微生物清防蠟劑是由多種厭氧及兼性厭氧菌組成的石油烴降解菌混合菌［10］。石油烴降解菌混合菌分離自高含蠟油井采出液，其以原油中的蠟質(zhì)成分作為唯一碳源進(jìn)行新陳代謝。微生物個(gè)體微小，細(xì)胞壁具有特殊結(jié)構(gòu)，有的表面具有鞭毛，具有很強(qiáng)的粘附性，且生長繁殖快。微生物附著在金屬或黏土礦物等潤濕物體表面生長繁殖，形成一層薄而致密的親水疏油的微生物保護(hù)膜 （如套管內(nèi)壁、抽油桿表面），具有屏蔽晶核、阻止蠟結(jié)晶的作用，進(jìn)而起到防蠟作用［11］。

1.2 微生物對原油中石蠟的降解作用

微生物清防蠟劑中的微生物能在油井井筒降解原油中的長碳鏈烴，使之轉(zhuǎn)化為短碳鏈烴，從而使原油中的長碳鏈烴含量減少、短碳鏈烴含量增加，最終使原油的凝固點(diǎn)下降，從而有效防止結(jié)蠟的發(fā)生［12－13］。

1.3 微生物代謝產(chǎn)物的作用

原油中正構(gòu)烷烴在微生物的作用下生成脂肪酸、糖脂、類脂體、二氧化碳、甲烷氣體和有機(jī)溶劑等［14］。上述代謝產(chǎn)物具有以下作用：脂肪酸、糖脂、類脂體等生物表面活性劑作用于蠟晶，使蠟晶畸化并阻止蠟晶體進(jìn)一步生長，從而有效防止蠟、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等重質(zhì)組分的沉積，并對石蠟具有分散乳化作用；有機(jī)酸等能促使石蠟溶解，從而提高原油的流動(dòng)性；二氧化碳、甲烷能降低原油的黏度，也可改善原油的流動(dòng)性［15］。

2 實(shí)施微生物清防蠟技術(shù)的關(guān)鍵步驟

2.1 篩選優(yōu)良微生物菌種

研究發(fā)現(xiàn)，各種微生物菌種只能利用特定含蠟原油［16］。目前，國外對微生物清防蠟劑的研究已達(dá)到較高水平，研制的微生物菌種可對碳原子數(shù)范圍為C16～C63（甚至細(xì)化到某一特定碳數(shù)段）的烷烴分子進(jìn)行生物降解［17］。因此，應(yīng)借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，針對不同油田的具體油井的蠟質(zhì)情況進(jìn)行試驗(yàn)，篩選出具有耐溫、耐鹽、高效、適應(yīng)性強(qiáng)的微生物菌種。

2.2 確定合適油井

微生物清防蠟技術(shù)適用范圍表如表1所示，實(shí)施微生物清防蠟技術(shù)的油井應(yīng)滿足以下條件：①井況正常的抽油機(jī)井，井底溫度最高不超過120℃；②施工油井應(yīng)在近半月內(nèi)無酸化、化學(xué)固砂等措施，且套管井筒不加殺菌劑。根據(jù)上述條件，在實(shí)施微生物清防蠟技術(shù)時(shí)，可以選用出砂井、水敏井、低產(chǎn)低效井和普通稠油井，不宜選用不含水的油井和自噴井。

表1 微生物清防蠟技術(shù)適用范圍表

2.3 使用正確的施工方法

為了獲得良好的微生物清防蠟效果，應(yīng)采用如下施工方法，即施工前先進(jìn)行一次常規(guī)熱洗，且熱洗要徹底，待油井恢復(fù)正常生產(chǎn)后 （一般為3～7d），采用套管加入法加入微生物清防蠟菌劑，即在抽油機(jī)正常工作 （不關(guān)井、不停井）的情況下，將一定量的菌劑從油套管環(huán)形空間泵入油井，一般1次／月，必要時(shí)應(yīng)加入少量營養(yǎng)劑。在油井微生物清防蠟期間應(yīng)注意考察以下施工參數(shù)，即生產(chǎn)電流、示功圖、載荷和油井產(chǎn)量，并據(jù)此對菌種加入量和加入周期進(jìn)行調(diào)整。此外，針對有特殊參數(shù)的油井或油田生產(chǎn)現(xiàn)場有特殊要求的情況，可采用特殊的加藥方法 （包括菌劑加藥量、加藥周期，營養(yǎng)劑的投加與否、及其加藥量、加藥周期等），應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)相應(yīng)施工方案。

3 微生物清防蠟現(xiàn)場應(yīng)用效果評價(jià)指標(biāo)

為了評估微生物清防蠟技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用效果，目前一般采用現(xiàn)場施工監(jiān)控指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

3.1 現(xiàn)場施工監(jiān)控指標(biāo)

1）油井開采電流、載荷與示功圖 分析微生物清防蠟措施前后油井開采電流 （上行、下行）、載荷（上行、下行）和示功圖，能夠在一定程度上了解微生物清防蠟效果。具體而言，洗井前，由于井筒存在一定程度的結(jié)蠟現(xiàn)象，因而抽油泵電機(jī)負(fù)荷、電流呈逐漸上升趨勢，同時(shí)示功圖趨向肥大 （上行載荷變大、下行載荷變小所致）；洗井后，由于井筒結(jié)蠟被洗凈，抽油泵電機(jī)負(fù)荷、電流在短時(shí)期內(nèi)基本保持穩(wěn)定在較低水平，示功圖正常。若洗井后不及時(shí)采取微生物清防蠟措施，則會(huì)出現(xiàn)結(jié)蠟卡井現(xiàn)象，具體表現(xiàn)在抽油泵電機(jī)負(fù)荷、電流會(huì)逐漸上升，示功圖趨向肥大；若洗井后及時(shí) （一般在洗井后2～5d）采取微生物清防蠟措施延緩結(jié)蠟過程，則抽油泵電機(jī)負(fù)荷、電流在較長時(shí)期內(nèi)基本保持穩(wěn)定 （可在一定范圍內(nèi)波動(dòng)），示功圖正常。

2）熱洗和檢泵周期 根據(jù)使用微生物清防蠟技術(shù)前后的熱洗和檢泵周期的變化可以評價(jià)現(xiàn)場應(yīng)用效果，即計(jì)算油井采取清防蠟措施前后熱洗周期、檢泵周期的比值，若比值越大，則表明清防蠟措施效果越好［18］。

3.2 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益指標(biāo)

1）經(jīng)濟(jì)效益 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)主要包括如下幾個(gè)方面：①減少油井因結(jié)蠟而檢泵等作業(yè)次數(shù)和熱洗次數(shù)，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用和洗井費(fèi)用；停止化學(xué)清防蠟的投加，節(jié)省化學(xué)清防蠟劑費(fèi)用。②緩解油井結(jié)蠟，減小油井載荷及電流，提高泵效，減少能耗，由此達(dá)到節(jié)能增效的目的。③實(shí)施微生物清防蠟技術(shù)時(shí)不影響正常油井生產(chǎn)，也不存在返排問題，因而可減少洗井所導(dǎo)致的產(chǎn)量損失。④由于實(shí)施微生物清防蠟技術(shù)的操作簡單，因而可以減少人工操作成本。

2）社會(huì)效益 由于微生物清防蠟菌劑無毒無害無味，與熱洗 （包括熱油洗、熱水洗等）、投加化學(xué)清防蠟劑等清防蠟措施相比較，采用微生物清防蠟技術(shù)更加安全環(huán)保，因而可以獲得良好的社會(huì)效益。

4 結(jié)語

與其他清防蠟措施相比，微生物清防蠟技術(shù)的施工方法簡單、一般不須額外投入設(shè)備、安全環(huán)保、對地層無損傷、低產(chǎn)低效、出砂和水敏油井適應(yīng)性強(qiáng)、有效周期長且便于油田油井生產(chǎn)管理，因而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，值得在各油田推廣應(yīng)用。

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