油井結(jié)蠟影響因素及防蠟技術(shù)研究

宋 君

（青海油田采油三廠，青海 茫崖 816400）

油井結(jié)蠟影響因素及防蠟技術(shù)研究

宋 君

（青海油田采油三廠，青海 茫崖 816400）

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油井結(jié)蠟是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，由于原油經(jīng)油管上升到地面的過(guò)程中，溫度壓力不斷降低，并伴有氣體析出，導(dǎo)致原本溶解在原油中的石蠟不斷析出，結(jié)晶，沉積在油管和生產(chǎn)設(shè)備上，影響了正常的生產(chǎn)。介紹了國(guó)內(nèi)外油井防蠟技術(shù)研究現(xiàn)狀和結(jié)蠟機(jī)理研究進(jìn)展。

油田開(kāi)發(fā)； 結(jié)蠟機(jī)理； 防蠟技術(shù)

儲(chǔ)層中原油含有長(zhǎng)鏈?zhǔn)灧肿雍蜑r青分子，當(dāng)溫度降低到析蠟點(diǎn)以下時(shí)，石蠟和瀝青質(zhì)便會(huì)析出凝結(jié)成固相。組成原油的分子在地下一直保持熱力平衡狀態(tài)，生產(chǎn)開(kāi)始后，原油在原始狀態(tài)下被驅(qū)替出去，當(dāng)原油流入油井，壓力不斷降低，平衡狀態(tài)被打破，就可能產(chǎn)生固狀物質(zhì)。

隨著長(zhǎng)期生產(chǎn)，石蠟越積越多，部分生產(chǎn)系統(tǒng)如油井和輸油管線變得部分或完全堵塞，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，蠟晶減小了管道有效流動(dòng)面積，增加了管道粗糙程度，最后導(dǎo)致了生產(chǎn)壓力上升，影響油田的正常生產(chǎn)[1]。

1 油井結(jié)蠟的危害

油井結(jié)蠟會(huì)給油井帶來(lái)嚴(yán)重的危害，剛開(kāi)始使油流通道面積不斷變小，導(dǎo)致生產(chǎn)壓差變大，減小油井產(chǎn)量，甚至堵死油管，造成停產(chǎn)，不得不修井。對(duì)于有桿泵抽油系統(tǒng)，結(jié)蠟除了使油流半徑減小之外，還可能使活塞泵失靈，增大抽油桿阻力，甚至損壞抽油設(shè)備[2]。一般情況下，當(dāng)發(fā)生結(jié)蠟現(xiàn)象時(shí)使原油的流動(dòng)阻力增加，從而增加抽油機(jī)的工作電流和負(fù)荷，所以耗能量增加而增大生產(chǎn)成本。如果結(jié)蠟現(xiàn)象發(fā)生在射孔井段附近地層內(nèi)會(huì)堵塞油流通道降低油井生產(chǎn)能力，減少油井產(chǎn)量。因此，清蠟工作是保持油井正常生產(chǎn)的重要措施之一。

2 結(jié)蠟因素分析

通過(guò)對(duì)油井結(jié)蠟現(xiàn)象的觀察和實(shí)驗(yàn)室對(duì)結(jié)蠟過(guò)程的研究，認(rèn)識(shí)到影響結(jié)蠟的因素有：原油的成分（包括蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的含量）、油井的開(kāi)采條件——溫度、壓力、油氣比和產(chǎn)量、原油中的雜質(zhì)（泥、砂和水等）、管壁的光滑程度及表面性質(zhì)。

原油的組成是影響結(jié)蠟的內(nèi)在因素，而溫度和壓力等則是外部條件。油井結(jié)蠟的過(guò)程，石蠟分析首先在原油中析出，長(zhǎng)大，聚集，然后析出的蠟在管壁上不斷沉積下來(lái)。石蠟一般會(huì)先在管壁的粗糙處沉積下來(lái)，或者在有雜質(zhì)的地方聚集，因?yàn)檫@些地方沉積所需能量最小玻璃襯里油管就是在油管壁上襯上一層0.5～1.0 mm的工業(yè)玻璃。雖然有蠟的結(jié)晶出現(xiàn)，并不一定會(huì)造成油井結(jié)蠟，但蠟結(jié)晶的出現(xiàn)是造成油井結(jié)蠟的先決條件，下面就影響結(jié)蠟的各個(gè)因素分別予以分析[3]。

2.1 溫度的影響

溫度能夠直接影響原油的流變性，是影響原油流動(dòng)最重要的因素之一。同時(shí)，溫度也能影響石蠟的狀態(tài)，是影響結(jié)蠟最重要的因素。

當(dāng)油溫在析蠟點(diǎn)以下時(shí)，石蠟完全溶解在原油當(dāng)中。但是油溫不斷降低，降低到析蠟點(diǎn)以下時(shí)，石蠟就會(huì)不斷析出。

2.2 油的性質(zhì)和含蠟量

原油中所含重值成分越多，則蠟的析出溫度越低，保持溶解狀態(tài)的蠟就越容易析出。石蠟在輕質(zhì)油中的溶解度較高，在重質(zhì)油中的溶解度較低。圖1的結(jié)果同樣說(shuō)明，地層原油中的石蠟含量越高，蠟就越容易析出，油井溶液結(jié)蠟。在同一含蠟量下，重質(zhì)油中石蠟比輕質(zhì)油中的石蠟更容易析出。

圖1 溫度對(duì)石蠟溶解度的影響Fig.1 Effect of temperature on solubility of paraffin1在比重γ=0.735 1的汽油中；2在比重γ=0.829 9的原油中；3在比重γ=0.8816的脫氣原油中

2.3 原油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)

原油中一般都含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)。他們對(duì)石蠟的結(jié)晶溫度的影響比較復(fù)雜，即有使石蠟析出的可能性，也有不利于石蠟析出的一面，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 膠質(zhì)含量對(duì)初始結(jié)晶溫度的影響Table 1 Effect of glial content on initial crystallization temperature

2.4 壓力和溶解氣的影響

在地層和油井中的飽和壓力之上降低壓力時(shí)，原油中的氣體不會(huì)從原油中脫出，蠟的初始結(jié)晶溫度隨壓力的降低而降低，如圖2曲線1中壓力大于8 MPa的部分。

圖2中所示原油的飽和壓力為8 MPa，當(dāng)壓力低于8 MPa時(shí)，原油中的溶解氣會(huì)不斷的析出，不僅降低了原油溫度，而且原油的比重也會(huì)不斷增加，這樣都增大了石蠟的初始結(jié)晶溫度。

由于原油的組成比較復(fù)雜，特別是油井蠟中不僅有高分子的石蠟，而且還有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)，因此對(duì)油井結(jié)蠟過(guò)程和機(jī)理的認(rèn)識(shí)，仍需要進(jìn)一步深入研究。

圖2 初始結(jié)晶溫度與壓力，溶解氣的關(guān)系Fig.2 Relationship between the initial crystallization temperature and pressure, dissolved gas曲線1－地層油；曲線2－脫氣油；R－溶解油氣比；地層油飽和壓力Pb=9.8 MPa; 地層油含蠟量4.51%；含膠質(zhì)2.8%

3 油井的防蠟

為了防止油井結(jié)蠟，可從二個(gè)方面著手：一方面創(chuàng)造不利于石蠟在管壁上沉積的條件；另一方面抑制石蠟結(jié)晶的聚集[4]。

3.1 油管內(nèi)襯和涂層防蠟

3.1.1 玻璃襯里油管

玻璃襯里油管就是在油管壁上襯上一層0.5～1.0 mm的工業(yè)玻璃，并下在油井結(jié)蠟井段。這種玻璃具有親水憎油性能，再加上表面的光滑和本身的絕熱性能，因而玻璃襯里油管獲得了良好的效果（尤其是含水井及高產(chǎn)井）。

3.1.2 涂料油管

在油管內(nèi)壁涂一層固化后表面光滑而且親水性強(qiáng)的物質(zhì)，最早使用的是普通油漆，但由于其在管壁上粘合強(qiáng)度低，容易脫落而效果較差。后來(lái)大力開(kāi)展了用于防蠟的涂料研究，提供了許多新的有機(jī)涂料配方。聚氨基甲酸酯是目前應(yīng)用得較多的一種。

3.2 在油流中加入防蠟抑制劑

防蠟抑制劑的主要作用是：包住石蠟分子阻止石蠟結(jié)晶；改變油管表面的性質(zhì)，使由新油變成親水；分散石蠟結(jié)晶，防止聚集和沉積。具體如下：

表面活性劑防蠟：表面防蠟劑是根據(jù)水膜理論，利用表面活性劑的親水性來(lái)防蠟。表面活性劑的親油基吸附在蠟晶表面和結(jié)蠟設(shè)備表面，親水基朝外，形成一層活性水膜，使原非極性表面變成極性表面，不利于蠟晶的進(jìn)一步聚集和在設(shè)備上沉積，從而達(dá)到防蠟之目的。

蠟晶改進(jìn)劑防蠟：蠟晶改進(jìn)劑的作用機(jī)理可以歸納為：分散作用、共晶作用、吸附作用[5]。

3.3 聲波防蠟

聲波防蠟是一種清潔安全無(wú)污染的物理防蠟方法。該方法主要利用了聲波的空化作用，機(jī)械振動(dòng)作用和熱作用來(lái)進(jìn)行防蠟。

聲波作用于原油，能夠降低原油粘度，打斷石蠟的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，防止石蠟的析出。目前油田常用井下流體動(dòng)力式聲波防蠟器，利用原油流過(guò)聲波防蠟器的共振腔產(chǎn)生聲波來(lái)井下防蠟，具有安全可靠成本低，無(wú)污染等特點(diǎn)[6]。

4 結(jié) 論

油田現(xiàn)階段的清防蠟仍為影響油田正常生產(chǎn)的一個(gè)較為突出的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)油井結(jié)蠟的機(jī)理分析及現(xiàn)有防蠟技術(shù)研究進(jìn)展?fàn)顩r的綜述，能夠?yàn)檠兄菩滦透咝宸老瀯┨峁┮欢ǖ睦碚撝С?，提高油田開(kāi)發(fā)效率。

［1］鄭茂俊, 嚴(yán)熾培, 馬荔. 超聲波降粘、防蠟的機(jī)理分析[J]. 油田地面工程, 1996(04):28-29.

［2］Berger E D, Perkins T K, Striegler J H. Studies of wax deposition in the trans Alaska pipeline[J]. Journal of Petroleum Technology,1981,33(06):1075-1086.

［3］武繼輝,孫軍,賀志剛,喻西崇. 油井清、防蠟技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 油氣田地面工程,2004,07（14）:32-33.

［4］肖進(jìn)軍. 油井結(jié)蠟及清防蠟技術(shù)探討[J]. 化學(xué)工程與裝備,2010(07):65-66.

［5］聶翠平，張家明，李文彬．油井清防蠟技術(shù)及其應(yīng)用分析[J]．內(nèi)蒙古石油化工，2008(18):67-68．

［6］Bjorndalen N, Islam M R. The effect of microwave and ultrasonic irradiation on crude oil during production with a horizontal well[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2004,43(3):139-150．

Research on Factors influencing Oil Well Paraffin Deposit and Paraffin Control Technology

SONG Jun
(Qinghai Oilfield Company No.3 Oil Production Plant, Qinghai Mangya 816400, China）

In the oil field development, paraffin deposition and scale buildup are common problems. Due to temperature and pressure reducing with crude oil rising to the ground in the pipeline, and the gas precipitation, paraffin dissolved in crude oil continuously precipitates, crystallizes and deposits on the pipe wall and production equipments, which affects the normal production. In this paper, research progress in oil well paraffin control technology was summarized, and wax precipitation mechanism was discussed.

Oilfield development；Wax precipitation mechanism；Paraffin control technology

TE 357

： A

1671-0460（2015）01-0078-02

2014-06-11

宋君（1987-），女，甘肅敦煌人，助理工程師，2011年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè)研究方向：從事油氣田開(kāi)發(fā)工作。E-mail：songjun@163.com。