原油清防蠟技術(shù)

原油清防蠟技術(shù)目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"蠟的概述 1\o"CurrentDocument"國內(nèi)外油田常用清防蠟技術(shù) 4\o"CurrentDocument"化學(xué)清防蠟技術(shù) 6\o"CurrentDocument"清防蠟產(chǎn)品介紹 .11\o"CurrentDocument"清防蠟劑發(fā)展趨勢 12原油清防蠟技術(shù)蠟的概述在地層中，蠟通常以溶解狀態(tài)存在，在開采過程中，含蠟原油在從油層向近井地帶、沿著油管向上流動的過程中，隨著溫度、壓力不斷降低、輕質(zhì)組份不斷逸出，原油中的蠟開始結(jié)晶析出并不斷沉積。地層內(nèi)部結(jié)蠟會大幅度降低地層滲透率，使油井大幅度減產(chǎn)或停產(chǎn)等；地層射孔炮眼和泵入口處結(jié)蠟，會增大油流阻力降低泵效；抽油桿處結(jié)蠟會增大抽油機(jī)載荷，甚至造成抽油泵蠟卡；油管壁結(jié)蠟會增大對地層的回壓，降低油井產(chǎn)量。油田開發(fā)過程中的油井結(jié)蠟，嚴(yán)重影響了油井的正常生產(chǎn)，給生產(chǎn)帶來許多困難。因此，油井的清蠟、防蠟是保證含蠟原油油井正常生產(chǎn)的一項十分重要的措施。1.1蠟的定義嚴(yán)格來說，原油中的蠟是指那些碳數(shù)比較高的正構(gòu)烷烴，通常把大于十六碳(C以原子數(shù)的大分子正構(gòu)烷烴稱為蠟(wax)。實際上，油井中的結(jié)蠟并不是純凈的石蠟，它是除高碳正構(gòu)烷烴外，還含有其它高碳烴類，又含有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、鹽垢、泥砂、鐵銹、淤泥和油水乳化液等的黑色半固態(tài)和固態(tài)物質(zhì)，統(tǒng)稱之為''蠟”(paraffin)。蠟的典型化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1(a)所示，但是人們也常常把高碳鏈的異構(gòu)烷烴和帶有長鏈烷基的環(huán)烷烴或芳香烴也稱為蠟，其結(jié)構(gòu)如圖1中的(b)、(c)、(d)所示。CH,CM2IICM2CM2UfCF42CHnCH,CM2IICM2CM2UfCF42CHn一‘、/~CM2CM2CH2CH2—-J_Ji2Co)CH2 CH3鏟IOFI2 /C吳z/C吳n/Q吳2 cm2丘'u各2各2'c各2'c各2圖1 布蠟的典型化學(xué)M1.2蠟的結(jié)構(gòu)和結(jié)品形態(tài)油井蠟通?？梢苑譃閮纱箢?，即石蠟和微晶蠟或稱地蠟。正構(gòu)烷烴蠟稱為石蠟，通常結(jié)品為針狀結(jié)品。支鏈烷烴、長的直鏈環(huán)烷烴和芳烴主要形成微晶蠟（即地蠟），其分子量較大。一般來說蠟的碳數(shù)高于C20,都會成為油井中潛在的麻煩制造者，石蠟和微晶蠟的基本特性列于表1。表1石蠟和微晶蠟的基本特性石蠟微晶蠟正構(gòu)烷烴％80?950?15異構(gòu)烷烴％2?1515?30環(huán)烷烴2?865?75熔點范圍。C50?6560?90平均分子量350?430500?800典型碳數(shù)范圍18?3630?60結(jié)晶度范圍％80?9050?65有些原油中含有碳數(shù)較高（大于C40）的高碳蠟，如吐哈原油、印度Laxmi-neelam管線，蠟的碳數(shù)分布有兩個峰值，見圖2。蠟的品型受蠟的結(jié)品介質(zhì)的影響，在多數(shù)情況下，蠟形成斜方品格子，但改變條件可形成六方形格子，如果冷卻速率比較慢，并存在一些雜質(zhì)（如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、其它添加劑）也會形成過渡型結(jié)品結(jié)構(gòu)。斜方品結(jié)構(gòu)為星狀（針狀）或板狀層（片狀）并具有較好的連接行為易形成大塊蠟品（團(tuán)）。石蠟的幾種主要品型見圖3。片狀針狀樹枝狀微晶狀圖3石蠟的主要品型1.3油井結(jié)蠟過程蠟在結(jié)品過程中首先要有一個穩(wěn)定的晶核（這種晶核通常是高碳蠟的聚集體）存在，這個晶核就成為蠟分子聚集的生長中心。隨著原油溫度不斷降低，熔點比較高的高碳數(shù)蠟會首先結(jié)晶析出并形成結(jié)品中心，隨后越來越多的蠟分子從原油中沉積出來，沉積的蠟分子的濃度也會越來越大，使蠟品增長。結(jié)蠟過程（見圖4）通常分為如下三個步驟：（1） 低于析蠟點溫度時，蠟以結(jié)品形式從原油中析出。（2） 溫度繼續(xù)下降，結(jié)晶析出的蠟聚集長大。（3） 長大的蠟品沉積在管道或設(shè)備的表面上。結(jié)晶過程g \ 結(jié)晶溫度/|B|圖X結(jié)蠟過程增長過程1.4影鏟的因素r一-r—面麗頁 影響結(jié)蠟的內(nèi)因：原油含蠟。影響結(jié)蠟的外因：.溫度、壓力、.流速、含水率、時間雜質(zhì)、結(jié)蠟固體表面潤濕性及光滑程度等。（1） 原油含蠟是發(fā)生結(jié)蠟的根本原因，含蠟量越高結(jié)蠟就會越嚴(yán)重，原油中輕質(zhì)餾分越多，溶蠟?zāi)芰υ綇?qiáng)，析蠟溫度越低，不容易結(jié)蠟。（2） 溫度對結(jié)蠟的影響：當(dāng)保持在析蠟溫度以上時，蠟不會析出，就不會結(jié)蠟，而溫度降到析蠟溫度以下時，原油中開始析出蠟結(jié)品，溫度越低，析出的蠟越多。（3） 壓力對結(jié)蠟的影響：壓力主要影響著原油中輕質(zhì)餾分的溶解情況，溶解于油中的輕組分具有溶蠟?zāi)芰?，?dāng)壓力下降到低于飽和壓力時，輕組分烴類就會從油中分離出來。另外由于氣體的體積膨脹需吸收熱量，使體系溫度下降，也會使結(jié)蠟加劇。（4） 流速對結(jié)蠟的影響：流速增加能減少原油在井筒的流動時間，油溫下降變慢，使懸浮于油中的蠟品顆粒來不及聚集沉積就被油流帶走，結(jié)蠟得到緩解，另外由于流速大還會對管壁具有較大的沖刷作用。析出來的蠟品不能沉積在管壁上，而減輕了結(jié)蠟速度。（5） 原油中含水對結(jié)蠟的影響：原油含水時，會在油管壁上形成水膜，使析出的蠟不容易沉積在管壁上，減緩結(jié)蠟。實驗結(jié)果表明：在50%含水以下的情況下，結(jié)蠟的程度隨著含水增加而減緩。而當(dāng)含水增加到75%以上時，會更容易產(chǎn)生水包油乳化液，蠟油被水包住，阻止蠟品的聚積而不結(jié)蠟。（6） 膠質(zhì)、瀝青質(zhì)對結(jié)蠟的影響：膠質(zhì)、瀝青質(zhì)是活性物質(zhì)，可以吸附在蠟品表面，改變蠟品的結(jié)構(gòu)，阻止蠟晶長大，同時對蠟品具有分散作用。（7） 機(jī)械雜質(zhì)對結(jié)蠟的影響：機(jī)械雜質(zhì)成為活性中心，加速結(jié)蠟，使蠟更易沉積出來。國內(nèi)外油田常用清防蠟技術(shù)國內(nèi)外采用的清防蠟技術(shù)基本相同，由于我國原油含蠟量較高，油井清防蠟問題比較突出，所以我國清防蠟技術(shù)在某些方面優(yōu)于國外。油田常用的油井清防蠟技術(shù)主要有以下7種：（1）機(jī)械清蠟技術(shù)；（2）加熱清防蠟技術(shù)；（3）內(nèi)襯油管防蠟技術(shù)；（4）磁防

蠟技術(shù)；（5）微生物清防蠟技術(shù)；（6）超聲波清防蠟技術(shù)；（7）化學(xué)清防蠟技術(shù)。

2.1機(jī)械清蠟技術(shù)機(jī)械清蠟就是用專門的刮蠟工具，將附著于油井中的沉積蠟刮掉，這是一種簡單有效的方法。在自噴井和有桿泵抽油井中都有應(yīng)用，尤其是自噴井中的應(yīng)用廣泛。機(jī)械清蠟方法的優(yōu)點：設(shè)備簡單、成本低、清蠟不受原油性質(zhì)的影響等。機(jī)械清蠟方法的缺點：勞動強(qiáng)度大、施工中油井需停產(chǎn)、施工不當(dāng)會發(fā)生井下事故。刮蠟工具見圖5、6。圖6圖6麻花鉆頭2.2加熱清防蠟技術(shù)加熱清防蠟技術(shù)主要分為電加熱和熱介質(zhì)加熱兩類。基本原理就是利用熱能來提高油管或抽油桿的溫度，達(dá)到清防蠟的目的。加熱清防蠟技術(shù)的優(yōu)點：清蠟效果好，不受原油和沉積蠟性質(zhì)的影響。缺點：作業(yè)設(shè)備投入較大，作業(yè)成本較高，還可能對地層造成不必要的傷害。熱洗流程見7、圖7反循環(huán)熱洗井流程圖7反循環(huán)熱洗井流程圖8空心抽油桿熱洗井流程2.3內(nèi)襯油管防蠟技術(shù)內(nèi)襯油管主要包括玻璃油管和涂料油管。創(chuàng)造了不利于蠟品在壁面上吸附和沉積的條件。優(yōu)點：油管內(nèi)襯防蠟效果明顯，成本低。缺點：玻璃油管易脆性和不耐酸的腐蝕，而涂料油管也受到與原油物性配伍性影響的限制。2.4磁防蠟技術(shù)強(qiáng)磁防蠟技術(shù)防蠟的機(jī)理比較復(fù)雜，一般認(rèn)為強(qiáng)磁場對蠟品具有“磁致膠體效應(yīng)”，“氫鍵異變作用”和“內(nèi)晶核改變”的機(jī)理。優(yōu)點：成本低、效果明顯。缺點：使用條件嚴(yán)格，一般隨油田含水率的增加，防蠟效果降低。另外對有些特殊油性的原油（如高碳蠟）防蠟效果比較差。2.5微生物清防蠟技術(shù)微生物清蠟是近年發(fā)展起來的，微生物主要有兩種，一種是食蠟性微生物，一種是食膠體瀝青質(zhì)性微生物。優(yōu)點：成本低，對原油還具有降凝。降粘效果。缺點：使用條件苛刻，使用前必須洗井，油井溫度不能太高。2.6超聲波清防蠟技術(shù)清蠟原理利用超聲波把大蠟品分子擊碎變成小蠟品分子，大蠟品的長分子鏈變成短分子鏈，另外部分電能轉(zhuǎn)換成熱能，在聲能和熱能的雙重作用下，能使蠟品迅速溶化，從而達(dá)到清蠟的目的。優(yōu)點：工藝施工筒單，不污染油層，具有清蠟、解堵雙重功能。2.7化學(xué)清防蠟技術(shù)化學(xué)清防蠟劑由于其加藥方法簡便，使用化學(xué)清防蠟劑對油井生產(chǎn)和作業(yè)都不會造成任何影響，所以這一清防蠟技術(shù)受到油田歡迎。它與熱洗井清蠟技術(shù)配合，成為目前油田使用最廣的兩種清防蠟方法。化學(xué)清防蠟技術(shù)用化學(xué)藥劑對油井進(jìn)行清蠟和防蠟是目前油田應(yīng)用比較廣泛的一種清防蠟技術(shù)，這是因為用化學(xué)藥劑進(jìn)行清防蠟，通常藥劑從環(huán)行空間加入，不影響油井正常生產(chǎn)和其它作業(yè)，同時除可以收到清蠟、防蠟效果外，使用某些藥劑還可以收到降凝、降粘和解堵的效果。3.1清防蠟劑的種類化學(xué)清防蠟劑有油溶型、水溶型和乳液型三種，此外還有一種固體型防蠟劑。3.1.1油溶型清防蠟劑油溶型清防蠟劑主要由有機(jī)溶劑、表面活性劑和少量高分子聚合物組成。有機(jī)溶劑主要是將沉積在管壁上的蠟溶解，加入表面活性劑的目的是:幫助有機(jī)溶劑沿蠟沉積的縫隙和蠟與油井管壁的縫隙滲入進(jìn)去以增加接觸面，提高溶解速度，并促進(jìn)沉積在管壁表面上的蠟與管壁表面脫落，使之隨油流帶出油井。部份油溶型清防蠟劑加入高分子聚合物的目的是:聚合物與原油中首先析出的蠟品形成共晶體。由于聚合物具有親油基團(tuán)，同時也具有親水基團(tuán)，親油基團(tuán)與蠟共品，而親水基團(tuán)則伸展在外阻礙其后析出的蠟與之結(jié)合成三維網(wǎng)目結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到降凝、降粘的目的，也阻礙蠟的沉積并收到一定的防蠟效果。油溶型清防蠟劑的優(yōu)點：①溶蠟速度快，加入油井后見效快；②產(chǎn)品凝固點低，在冬季使用也很方便。其缺點是：①比重小，對含水高的油井不太合適；②燃點低，易著火，使用時必須嚴(yán)格防火措施。3.1.2水溶型清防蠟劑水溶型清防蠟劑是由水和多種表面活性劑組成。水基清防蠟劑中加入表面活性劑可以起到綜合效應(yīng)。表面活性劑的潤濕反轉(zhuǎn)作用使結(jié)蠟表面反轉(zhuǎn)為親水性表面，不利石蠟于在表面上沉積，從而起到防蠟效果。表面活性劑的滲透性能和分散性能又可能滲入松散結(jié)合的蠟品縫隙里，使蠟分子之間的結(jié)合力減弱，從而導(dǎo)致蠟品拆散而分散于油流中。水溶型清防蠟劑的優(yōu)點是：①比重較大，對高含水油井應(yīng)用效果較好；②使用安全，無著火危險；③防蠟效果好。其缺點是：①加入油井見效速度較慢；②清蠟效果差。3.1.3乳液型清防蠟劑乳液型清防蠟劑是將油溶型清防蠟劑加入水、乳化劑、穩(wěn)定劑后形成水包油乳狀液，這種乳狀液加入油井后，在井底溫度下進(jìn)行破乳而釋放出對蠟具有良好溶解性能的有機(jī)溶劑和油溶性表面活性劑，從而起到清蠟和防蠟的雙重效果。乳液型清防蠟劑兼具油溶型清防蠟劑和水溶型基清防蠟劑的優(yōu)點，乳液型清防蠟劑的優(yōu)點：①溶蠟速率大；②防蠟效果好；③閃點高，使用安全，不易燃燒和爆炸;④比重大。缺點：在制備和貯存時必須穩(wěn)定，而到達(dá)井底后在井底溫度下必須立即破乳，這就對乳化劑的選擇和對井底破乳溫度有著嚴(yán)格的要求，制備和使用時技術(shù)條件要求較高，否則就起不到清防蠟作用。3.1.4固體防蠟劑固體防蠟劑主要由高分枝度的高壓聚乙烯、穩(wěn)定劑等組成，它可以制成粒狀，或在模具中壓成一定形狀（如峰窩煤塊狀）的防蠟塊，置于油井一定的位置，在油井溫度下逐步溶解而釋放出藥劑并溶入油中。固體防蠟劑的優(yōu)點：作業(yè)一次防蠟周期較長（一般防蠟周期可達(dá)到半年左右），成本較低，缺點：防蠟劑對油品的針對性較強(qiáng)，原油的析蠟點不同，防蠟劑的配方也必須改變。3.2清防蠟劑的作用機(jī)理3.2.1油溶型清防蠟劑和固體防蠟劑的作用機(jī)理油溶型清防蠟劑具有清蠟和防蠟作用。固體防蠟劑僅具有防蠟作用。清蠟機(jī)理：有機(jī)溶劑將沉積在管壁上的蠟溶解。在表面活性劑的幫助下，沿蠟沉積的縫隙和蠟與油井管壁的縫隙滲入，促使沉積在管壁表面上的蠟與管壁表面脫落，使之隨油流帶出油井。防蠟機(jī)理：隨著原油溫度不斷降低，熔點比較高的高碳數(shù)蠟會首先結(jié)晶析出，形成結(jié)品中心，隨后其它碳數(shù)的蠟也會不斷結(jié)晶析出，這是不可改變的自然規(guī)律。因此防蠟不是抑制蠟品的析出，而是改變蠟品的結(jié)構(gòu)使其不形成大塊蠟團(tuán)并使其不沉積在管壁上（見圖9）。圖9蠟品改變過程3.2.2水溶型清防蠟劑清蠟機(jī)理：(1)水溶型清防蠟劑由于含有分散劑，它可以將蠟塊分散，使其晶粒變細(xì)不易互相結(jié)合而隨油井采出液流出油井；(2)通過蠟塊的縫隙滲入進(jìn)去，使蠟塊與井壁的粘附力減弱，而使井壁上沉積的蠟塊脫落，脫落的蠟塊再繼續(xù)分散成小蠟塊和小品粒并懸浮在油井液流中隨液流流出油井而起到清蠟作用。因此，水基清蠟劑的清蠟作用機(jī)理與油基清蠟劑完全不同。防蠟機(jī)理：水基清防蠟劑中的表面活性劑被吸附在金屬表面(如井壁、抽油桿)而潤濕金屬表面，使其成為極性表面阻止非極性的蠟品在金屬表面的吸附和沉積從而起到防蠟的效果。3.3清防蠟劑評價方法油溶型清防蠟劑主要測試溶蠟速率、防蠟率，水溶型清防蠟劑主要測試防蠟率。此外還測試飽和溶蠟量、蠟分散性、凝點、閃點、pH值、有機(jī)氯含量、二硫化碳含量。對清防蠟劑的檢測一般按照石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6300-1997。3.3.1溶蠟速率取10?15毫升清蠟劑置于帶有磨口塞的量筒內(nèi)，并放到40°C±1°C的恒溫水浴中，恒溫20分鐘后，向量筒內(nèi)的清蠟劑中加入準(zhǔn)確稱重1克左右的60號白蠟記錄蠟球全部溶解的時間(分)，按下式計算溶蠟速率S。溶蠟速率S=W/V.TW、V、T的單位分別是毫克(mg)、毫升(ml)、分鐘(min)，S的單位是(mg/min.ml).防蠟率防蠟率一般使用掛片、倒瓶、冷板動態(tài)法、全自動石蠟沉積循環(huán)管流實驗裝置。冷板動態(tài)法：恒溫水浴溫度為地層溫度，冷卻水溫度為井口油溫。實驗裝置見圖10。圖10冷板動態(tài)防蠟測試裝置

全自動石蠟沉積循環(huán)管流實驗（見圖11）:實驗裝置主要包括測試管、參比管。參比管不結(jié)蠟，根據(jù)壓力差，計算出結(jié)蠟管的結(jié)蠟量，對比加與不加清防蠟劑的結(jié)蠟量，計算防蠟率。圖11全自動石蠟沉積循環(huán)管流實驗裝置3.4清防蠟劑使用方法清防蠟劑的正確使用是充分發(fā)揮清防蠟劑清防蠟效果的一個很重要的因素。由于現(xiàn)場油井工作情況和結(jié)蠟情況不同，因此應(yīng)根據(jù)不同的情況，采用不同的清防蠟方法，方能達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果。常用加藥方法：固定裝置加藥法、活動裝置加藥法（加藥車）、連續(xù)加入法等。固定裝置加藥法（見圖12）:利用加藥罐，從套管加入，每次加藥量及加藥周期應(yīng)根據(jù)油井具體情況確定。加藥時，先關(guān)閉連通閥和進(jìn)氣閥，打開加藥閥和放空閥，將清防蠟劑加入藥罐，然后關(guān)閉加藥閥和放空閥，打開進(jìn)氣閥，讓天然氣進(jìn)入藥罐上方，使藥罐形成壓力系統(tǒng)，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥，打開連通閥，將清防蠟劑加入套管內(nèi)。清防蠟產(chǎn)品介紹4.1DQ水溶型清防蠟劑DQ水溶型清防蠟劑是'九五’國家重點科技攻關(guān)項目'原油清防蠟劑、降凝降粘劑的研究’的研究成果，該成果獲集團(tuán)公司2000技術(shù)創(chuàng)新二等獎。DQ水溶型清防蠟劑由分散劑、滲透劑、潤濕劑、穩(wěn)定劑、水等組成。具有防蠟、降粘、破乳、清洗井壁等作用。4.1.1DQ水溶型清防蠟劑性能指標(biāo)外觀：淺黃色液體密度：0.89-1.01凝點（°C）：<-30PH值：6?9防蠟率（%）:〉80（倒瓶法，對中、高含水原油）降粘率（％）:>40（對中、高含水原油）蠟分散性：可將石蠟塊分散成半徑V2mm的細(xì)顆粒溶解性：可按任何比例與水混合DQ清防蠟劑的應(yīng)用效果DQ清防蠟劑已在大慶油田、新疆克拉瑪依油田、華北油田得到廣泛應(yīng)用。在新疆克拉瑪依油田高含水采油井上應(yīng)用200多井次，熱洗周期從原來的1?2個月延長至5?6個月，減少了檢泵次數(shù)，增加了油井產(chǎn)量。在大慶六廠應(yīng)用1000多井次，平均熱洗周期從加藥前的30天延長到180天,延長6倍，應(yīng)用效果見表2。從1996年至1999年，累計少檢泵1000次，節(jié)約洗井費(fèi)用256萬元，增油35000噸，扣除藥劑費(fèi)凈創(chuàng)效益6131萬元,投入產(chǎn)出比為1:7.4。RY乳液型清防蠟劑RY乳液型清防蠟劑是由油相和水相以一定比例混合乳化而成的。油相是由有機(jī)溶劑和蠟品改進(jìn)劑等組成。水相是由分散劑、潤濕劑、滲透劑、穩(wěn)定劑等組成。RY乳液型清防蠟劑兼具油基清防蠟劑和水基清防蠟劑的優(yōu)點：①蠟速率大，②防蠟效果好，③具有降粘效果，④閃點高，高于100C，使用安全，不易燃燒和爆炸，⑤比重大于0.88。RY乳液型清防蠟劑性能指標(biāo)：外觀：乳白色液體或淡黃色液體密度：0.88?0.98凝點（°C）：＜-20PH值：6?8閃點：＞100C防蠟效