油井清防蠟劑的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用分析

郭鑫(江蘇華揚(yáng)液碳有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

油井結(jié)蠟是油田開采過程中較為常見的問題，會對油田開采效率造成極大的不利影響。在原油中，蠟一般是以液體的形式混合在原油中，進(jìn)而跟隨原油從地下抽取到地上。在此過程中由于受到壓力變小、溫度下降，以及其中輕質(zhì)組分易揮發(fā)等因素影響，蠟在原油中的溶解能力大幅下降，這就使其逐漸形成固體附著在油氣輸送管道上，造成管道堵塞，降低原油開采效率，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致油田停產(chǎn)。對此，石油開采企業(yè)必須對油井清防蠟工作予以高度重視，在深入了解結(jié)蠟原理及相關(guān)清防蠟劑使用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，合理地應(yīng)用清防蠟劑及相關(guān)技術(shù)，以及準(zhǔn)確把握油井清防蠟的應(yīng)用發(fā)展方向，這樣一來才能更好地保障油井開采效率。

1 油井清防蠟劑原理及其影響因素

由于壓力、溫度等原因，蠟?zāi)軌蛉芙庠诘貙拥脑彤?dāng)中，以可流動的液體存在。在對油田進(jìn)行開采過程中，蠟隨著原油從地下被抽到地面上來，壓力與溫度都大幅下降，降低了蠟在原油的中溶解度。加之在地面上原油的輕質(zhì)組分達(dá)到泡點(diǎn)之后以氣體形式不斷揮發(fā)，導(dǎo)致其含量大幅下降，使得原油對于蠟的溶解水平大幅下降，進(jìn)而形成蠟結(jié)晶析出，附著在原油的輸送管道上。

原油組成成分及含量是結(jié)蠟產(chǎn)生的重要影響因素之一。若是原油輕質(zhì)組分含量較高，蠟成分相對較少，則不會產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)蠟問題，換言之，原油中的輕質(zhì)組分含量越高，原油對于蠟的溶解能力也就越強(qiáng)。若是原油中的蠟分子含碳比重越大，也將會產(chǎn)生越為嚴(yán)重的結(jié)蠟問題。溫度對于結(jié)蠟問題的產(chǎn)生也有著較大影響，若是溫度下降至蠟結(jié)晶溫度，蠟將會以晶體的形式析出，因此，溫度越低，結(jié)蠟問題也就越嚴(yán)重。壓力因素對于結(jié)蠟的影響較為明顯，其會對蠟初結(jié)溫度造成較大影響。埋藏在地下的原油處于較高的壓力環(huán)境，當(dāng)壓力下降，結(jié)蠟初始的溫度也會同步下降，若是壓力下降至飽和壓力之下，天然氣會從原油中析出帶走大量熱量，使原油溫度下降加速結(jié)蠟速度。原油中的膠質(zhì)與瀝青質(zhì)也會對原有的結(jié)蠟問題產(chǎn)生一定影響。

原油膠質(zhì)與瀝青質(zhì)會形成具備吸蠟?zāi)芰Φ哪z束，蠟的析出難度增加，并且蠟分子與膠束一樣在原油中處于分散狀態(tài)，蠟結(jié)晶難度增加。原油中的機(jī)械雜質(zhì)、水分可以產(chǎn)生結(jié)蠟的晶核，進(jìn)而加速蠟分子結(jié)蠟。在原油中的水含量較高時(shí)，油管壁上會產(chǎn)生一層水膜，隔絕蠟晶在管壁上的沉積，進(jìn)而達(dá)到減緩管壁結(jié)蠟的效果[1]。

2 現(xiàn)階段油井中應(yīng)用的清防蠟劑情況分析

2.1 化學(xué)清蠟劑

目前較為常用的化學(xué)清蠟劑主要有乳狀清蠟劑與水型清蠟劑兩種。首先，乳狀清蠟劑是以乳液形式存在的，它主要作用是將汽油進(jìn)行乳化，在近幾年都得了較廣泛地應(yīng)用，同時(shí)結(jié)蠟的清防效果較為明顯。乳狀清蠟劑的組成主要包括內(nèi)相與外相兩部分材料。通常來說，內(nèi)相除蠟之外，通過與蠟表面活性物質(zhì)組合形成內(nèi)部乳液狀態(tài)，外部水狀的清蠟劑，不但可以有效保留油表面活性劑與有機(jī)溶劑的清蠟效果，而且不會對人體健康造成較大危害。乳狀清蠟劑具備高效、安全、無毒的應(yīng)用優(yōu)勢，具備較好的應(yīng)用與發(fā)展前景。水型清蠟劑，則主要是以水作分散介質(zhì)，表面活性劑、堿性物質(zhì)、互溶劑是其最為主要的成分。表面活性劑具備濕潤反轉(zhuǎn)的作用，將結(jié)蠟表面反轉(zhuǎn)成為親水表面，進(jìn)而使結(jié)蠟快速脫落。同時(shí)降低蠟表面張力，這種親水溶劑能夠穿透蠟結(jié)構(gòu)，破壞蠟分子與管壁之間粘性，使蠟從管壁脫落。另外，表面活性劑，具體可分為硫酸脂型、聚醚型、銨鹽型等類型，其陰、陽離子，尤其是醇、醇醚類的互溶劑能夠提高油水的溶解度。而堿則主要是與瀝青反應(yīng)獲得堿性鹽等易分散于水的產(chǎn)物，促進(jìn)蠟的溶解。

2.2 化學(xué)防蠟劑

油井防蠟中的化學(xué)防蠟劑主要包括三種類型：高分子型、稠環(huán)芳香烴型、表面活性劑型。高分子型防蠟劑大多具備油溶性特性，是一種包含石蠟鏈節(jié)支鏈型高分子聚合物?；瘜W(xué)防蠟劑的應(yīng)用原理主要是通過改變析出蠟晶大小，避免蠟分子之間形成互相凝結(jié)現(xiàn)象，預(yù)防蠟沉淀。將高分子型防蠟劑與油井中的原油混合，即便是濃度較低也會在整個(gè)原油組織中結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在原油上抽過中石蠟析出時(shí)能夠阻止其發(fā)生沉淀，達(dá)到防蠟?zāi)康?。萘、蒽和菲等稠環(huán)芳香烴型防蠟劑的應(yīng)用，主要發(fā)揮其作為晶核的作用，搶在石蠟晶核析出前占據(jù)原油較大比例，進(jìn)而使石蠟晶體以懸浮的狀態(tài)存在原油當(dāng)中，這樣能夠隨著原油油流帶。同時(shí)稠環(huán)芳香烴型防蠟劑發(fā)揮其吸附作用，參與晶核的組成可以使晶核發(fā)生扭曲，避免晶核長大，進(jìn)而達(dá)到防蠟?zāi)康?。表面活性劑防蠟劑有分為油溶性、水溶性兩種，前者可以很好地吸附在蠟晶上使其的表面性質(zhì)變?yōu)闃O性表面，大大增加蠟晶的結(jié)晶難度，進(jìn)而削弱蠟分子沉積性。而后者主要是采用相似相融原理，利用水在蠟晶周圍產(chǎn)生非內(nèi)層極性基團(tuán)位內(nèi)層、外層極性基團(tuán)形成活性水化膜，預(yù)防蠟分子發(fā)生沉積。同時(shí)水溶性表面活性劑也具備吸附作用，將結(jié)蠟吸附在其表面，阻止結(jié)蠟的進(jìn)一步發(fā)展。

3 油井使用的清防蠟劑的發(fā)展現(xiàn)狀及對策

3.1 油井清防蠟劑的發(fā)展現(xiàn)狀

在提高油井結(jié)蠟問題解決效率以及油田產(chǎn)量方面，我國許多石油開采企業(yè)與相關(guān)科研單位都付出了較大努力，尤其是對于含蠟油田的防蠟與清蠟方面進(jìn)行了大量研究，也研發(fā)出了許多清蠟防蠟產(chǎn)品。而這些產(chǎn)品大多數(shù)都是在傳統(tǒng)清蠟劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)配，或者是對其進(jìn)行改性制作得來，這樣很容易導(dǎo)致這些產(chǎn)品存在性能單一、安全性不足、清蠟效率低等缺陷，從而難以在大范圍廣泛使用。雖說當(dāng)前國內(nèi)存在較多清防蠟劑研發(fā)機(jī)構(gòu)，不過其技術(shù)優(yōu)勢卻不明顯。當(dāng)前基本都是由各大油田所屬的石油公司來進(jìn)行清防蠟劑的研究與開發(fā)，而并未整合設(shè)置整體石油油井清防蠟劑研發(fā)合作機(jī)制，各機(jī)構(gòu)不愿共享自身研發(fā)成果，以維持自己的技術(shù)優(yōu)勢，所以導(dǎo)致市場上出現(xiàn)許多單一的產(chǎn)品，且產(chǎn)品研究重復(fù)，繼而使得我國清防蠟劑市場競爭處在低端價(jià)格戰(zhàn)，在一定程度上制約了高技術(shù)含量清防蠟劑的研發(fā)工作，并且質(zhì)量有待提高。

當(dāng)前在國內(nèi)市場上還是以低端油基清防蠟劑產(chǎn)品為主，然而其技術(shù)含量不高，且極易污染油井，威脅工作人員身體健康等缺陷。而且采用油基清防蠟劑導(dǎo)致地下水污染的情況屢見不鮮，這與當(dāng)前國家節(jié)能減排的發(fā)展理念相悖，所以要求注重節(jié)能環(huán)保型清防蠟劑產(chǎn)品的研發(fā)工作[2]。此外，國內(nèi)不少油田在使用存在技術(shù)缺陷的清防蠟劑時(shí)會出現(xiàn)對石油品質(zhì)產(chǎn)生影響的問題，歸根究底是因?yàn)樵擃愔苿┲写嬖诖罅勘降扔泻瘜W(xué)物質(zhì)，雖然其具有較好的除蠟效果，不過該類有害物質(zhì)會滲到原油當(dāng)中，從而降低了原油的品質(zhì)。所以就當(dāng)前我國的清防蠟劑研究而言，開發(fā)高效、穩(wěn)定、安全、無毒、易儲存的乳液型清防蠟劑是未來我國較長一段時(shí)間內(nèi)對清防蠟劑研發(fā)主要方向。此外，在提高防蠟的多元化效果方面，多支鏈、星型等聚合物防蠟劑也是我國油井清防蠟劑的未來發(fā)展方向之一，能夠在較大程度上提高油井防蠟的效果。

3.2 油井清防蠟劑的發(fā)展對策

在提高油井清防蠟劑有效性方面，必須充分做好以下工作：

一是加強(qiáng)對蠟沉積、清防蠟劑等的進(jìn)一步深入研究、分析，為研發(fā)、制造新型清防蠟劑提供良好理論依據(jù)。

二是加大在性能優(yōu)良、成本低廉表面活性劑研究投入力度，在實(shí)現(xiàn)清防蠟效率提升的同時(shí)有效降低產(chǎn)品成本。

三是強(qiáng)化對天然高分子分析、研究力度，加大對天然資源的有效利用，研發(fā)出較為經(jīng)濟(jì)的聚合物防蠟劑。

四是研發(fā)清防蠟劑必須要求能夠充分利用各種清防蠟方法并做好它們地融合運(yùn)用，以此提高油井清防蠟效果。

五是應(yīng)當(dāng)對我國油井清防蠟劑的研發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)整合，構(gòu)建起一個(gè)行業(yè)統(tǒng)一技術(shù)研發(fā)部門，轉(zhuǎn)變當(dāng)前各大油井清防蠟劑研發(fā)機(jī)構(gòu)各自為政的局面。應(yīng)當(dāng)要由政府相關(guān)管理部門組織設(shè)置幾家統(tǒng)一的技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，如此一來便可防止競爭混亂而影響到技術(shù)與產(chǎn)品停滯不前的情況出現(xiàn)，并且還可以實(shí)現(xiàn)行業(yè)技術(shù)的有效整合，快速研發(fā)出具有較高技術(shù)含量的清防蠟劑產(chǎn)品。除此之外，通過有效整合技術(shù)力量還能夠?qū)⒀邪l(fā)產(chǎn)品的成本降低，讓我國能夠在短時(shí)間內(nèi)提高清防蠟劑產(chǎn)品的核心競爭優(yōu)勢。

六是參考與借鑒對國外先進(jìn)技術(shù)，逐步強(qiáng)化研發(fā)環(huán)保安全類清防蠟劑產(chǎn)品的研發(fā)力度。當(dāng)前發(fā)達(dá)國家，尤其是日本、美國等國家在研發(fā)油井清防蠟劑上已經(jīng)獲得了顯著的成效，所以我國有關(guān)機(jī)構(gòu)也需要對該類國家的優(yōu)秀研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)進(jìn)行參考與借鑒，如此一來不僅可以將自身研發(fā)成本降低，并且還能推進(jìn)我國清防蠟劑的發(fā)展，縮小與國際間的差距。

七是相關(guān)研發(fā)人員需要對各大油田的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地考察，采取有效的技術(shù)措施來解決清防蠟劑對石油品質(zhì)產(chǎn)生影響的問題[3]。當(dāng)前在進(jìn)行清防蠟劑產(chǎn)品研究開發(fā)過程中，一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)就是將我國油田具體發(fā)展情況考慮在內(nèi)，并對各大油田的成油特點(diǎn)進(jìn)行全方位考察，對各類油田內(nèi)的化學(xué)成部分以及蠟含量的差異進(jìn)行深層次分析，

進(jìn)而研發(fā)出與各類油田油井開采需求相適應(yīng)的清防蠟劑產(chǎn)品。對于當(dāng)前清防蠟劑產(chǎn)品會影響到石油品質(zhì)的問題，諸如原油中添加了部分有害化學(xué)物質(zhì)等，國內(nèi)相關(guān)專業(yè)人員需要對其有關(guān)解決措施進(jìn)行深入探討，筆者認(rèn)為可以積極運(yùn)用先進(jìn)的生物技術(shù)，注重生物除蠟清防蠟劑的研發(fā)工作，以有效解決清防蠟劑產(chǎn)品對石油品質(zhì)的影響問題。

4 結(jié)語

綜述可知，油井產(chǎn)生結(jié)蠟問題，不及時(shí)處理將會對會給油田的生產(chǎn)帶來不利的影響，因此相關(guān)企業(yè)、部門必須加強(qiáng)對油井清防蠟劑研究重視程度。同時(shí)為了確保油田生產(chǎn)的高效生產(chǎn)，提高開采效益，必須加強(qiáng)對高效、穩(wěn)定、安全、低成本的油井清防蠟劑的研究開發(fā)力度，做好全面的結(jié)蠟清除，為油田實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)提供有效保障。另外，多功能也必將是在未來較為關(guān)鍵的油井清防蠟研究與應(yīng)用方向。對此相關(guān)企業(yè)部門必須加強(qiáng)對“一劑多效”的清防蠟劑的分析研究與開發(fā)，更好地滿足我國對油田的開采需求。