油井结蜡及清防蜡方法探讨

2010-08-15马志峰王重阳

科技传播 2010年23期

关键词：清防防蜡蜡晶

马志峰，王重阳

延长油田股份有限公司瓦窑堡采油厂开发科，陕西延安 717300

1 油井结蜡机理及影响因素分析

1.1 油井结蜡机理

石蜡是溶解在原油中含碳原子数为16-64的烷烃。在原油开采过程中，随着温度的降低、溶解于原油中气体的析出，石蜡便以晶体析出、长大、聚集在油管壁上和抽油杆上，即出现结蜡现象。结蜡过程包括蜡晶的析出形成晶核、晶核长大、沉积的过程。

1.2 油井结蜡的主要影响因素

影响油井结蜡的因素很多，但是主要的影响因素包括4个方面，即：原油组成、油井的开采条件、原油中的杂质、沉积表面的粗糙度和表面性质。

1）在其他条件相同的情况下，原油中含蜡量越高，油井就越容易结蜡。原油中所含轻质馏分越多，蜡的初始结晶温度就越低；

2）在压力高于饱和压力时，蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低；在压力高于饱和压力时，由于压力降低时原油中的气体不断脱出，使原油温度降低，使蜡的初始结晶温度升高；

3）原油中的细小沙粒和机械杂质提供了石蜡析出的结晶核心，主要原因有两点：一是水的比热容大，减少了液流温度的降低；二是水会在油管壁上形成水膜，不利于蜡在油管壁上的沉积；

4）液流速度对结蜡有正反两个方面的作用，一方面是液流速度变大，液体在流动过程中热损失少；另一方面液流速度高，对管壁的冲刷能力强，使蜡不易沉积在管壁上；但是随着液流速度的增大，单位时间内通过管道的蜡量就多，加剧了蜡的沉积。

2 油井清防蜡技术

2.1 物理法

物理法就是将粘附于油管壁、油杆的蜡通过物理的方法除掉。目前主要的物理清防蜡方法有：机械清蜡、热力清蜡、强磁防蜡器、声波防蜡技术。

2.1.1 机械法

机械清蜡是用专门的工具刮除油管壁上的蜡，并靠液流将其带至地面的清蜡方法。自喷井中采用的刮蜡工具主要有刮蜡片和刮蜡钻头，有杆泵抽油井中主要用的是利用安装在抽油杆上的活动刮蜡器清除油管和抽油杆上的蜡。机械清蜡的优点是简单方便，成本低，不足之处是费时费力。

2.1.2 热力法

热力清蜡是利用热力学能提高液流和沉积表面的温度，融化沉积在井筒中蜡，常规的反循环热洗存在的热洗效率低、污染地层的缺陷，但是温控短路热洗装置、三功能热洗封隔器能很好的解决这些弊端。

2.1.3 强磁防蜡工艺

强磁防蜡器就是利用磁场的作用削弱了原有分子和分子团之间的聚合性，由于蜡晶带有电荷，当原油经磁场处理时，受到洛伦兹力的作用，破坏了蜡晶的生长速度，使得蜡晶以细小的颗粒状悬浮在原油中，从而可以使得微小的蜡晶随液流流出井口[2]。

2.1.4 声波防蜡

声波防蜡技术的基本作用原理与声波相同。首先是机械作用，机械振动可以加速原油中的较小分子与相对大分子之间的相对运动，这种相对运动增加了它们之间的摩擦力，摩擦力使得长链石蜡烃或沥青质等大分子链的断裂，破坏大分子团，影响蜡的沉积，另外超声振动产生的一系列次级效应，这种次级效应引发的剪切应力可以抵制蜡晶之间的结合力，导致蜡晶之间的网状结构破坏。其次是声波的空化作用，超声空化产生强大的冲击力及高速射流能破坏蜡晶的网状结构，使蜡晶破碎成极小的微粒，由凯尔文公式可知，晶粒越小，溶解度越大。最后是声波的热作用，但热作用的大小与声波振动的频率及振动幅度有关，在频率不高时，这种作用就较弱[3]。

2.2 化学法

2.2.1 化学防蜡剂

能抑制原油中蜡晶析出、长大、聚集和在固体表面上沉积的化学剂称为防蜡剂。常用的防蜡剂有3种类型：稠环芳烃、表面活性剂、聚合物及新兴的固体防蜡技术。

表面活性剂防蜡剂分为油溶性和水溶性，两者的作用原理不同。水溶性表面活性剂是通过吸附在蜡晶表面，使非极性蜡晶表面变成极性的蜡晶表面，防止蜡的沉积。油溶性表面活性剂是通过吸附在蜡晶表面，使非极性的蜡晶表面变成极性的蜡晶表面，从而抑制了蜡晶的进一步长大。

2.2.2 化学清蜡剂

化学清蜡方法有无机放热型，它是利用化学反应产生的热力学能来清除蜡堵，例如氢氧化钠、铝、镁与盐酸作用产生大量的热量。但是这种清蜡方法很不经济，效果差，一般很少使用。目前主要应用的化学清蜡剂有油基清蜡剂、水基清蜡剂、乳液清蜡剂。

油基清蜡剂的作用机理是将对石蜡具有较强的溶解能力的溶剂，根据油井的情况，连续或分批的注入油井，将沉积石蜡溶解并带出油井。可以在里面加入表面活性剂来提高油基清蜡剂的清蜡能力。主要用的溶蜡能力强的油基清蜡剂有：苯、甲苯、二甲苯、轻烃、汽油、煤油、二硫化碳、四氯化碳等。下面为一种油基清蜡剂的配方：煤油，45%～85%、苯，5%～45%、乙二醇丁醚，0.5%～6%、1.5%。