油井清防蠟技術(shù)

1、油井清防蠟技術(shù),2013年5月,第一章 緒 論,1、蠟的定義,石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。原油中的蠟是指碳原子個(gè)數(shù)C16-C64的烴類。,2、蠟的分類,蠟可以分為兩大類：即石蠟和微晶蠟。正構(gòu)烷烴蠟稱為石蠟，它能夠形成大晶塊蠟，為針狀結(jié)晶，是造成蠟沉積而導(dǎo)致油井堵塞的主要原因。支鏈烷烴、長直鏈環(huán)烷烴和芳烴主要形成微晶蠟，其相對(duì)分子質(zhì)量較大。,3、蠟的特性, 聚集特性：蠟在地層條件下通常以液體狀態(tài)存在。但是在開采過程中，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?，蠟開始結(jié)晶、析出、聚集； 沉積特性：聚集的蠟會(huì)不斷沉積、堵塞油管，直接影響油井生產(chǎn)。因此，油井的防蠟和清蠟是保證含

2、蠟原油正常生產(chǎn)的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)措施。,第一章 緒 論,4、結(jié)蠟過程,結(jié)蠟過程可已分為三個(gè)階段： 析蠟階段：當(dāng)溫度降到析蠟點(diǎn)以下時(shí)，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出。 聚集階段：溫度繼續(xù)降低，結(jié)晶析出的蠟聚集長大。 沉積階段：長大的蠟晶沉積在管壁表面上。,第一章 緒 論,5、影響結(jié)蠟因素,影響油井結(jié)蠟因素很多，概括有： 原油性質(zhì)對(duì)結(jié)蠟的影響 溫度對(duì)結(jié)蠟的影響 原油中膠質(zhì)和瀝青對(duì)結(jié)蠟的影響 原油中的機(jī)械雜質(zhì)和水對(duì)結(jié)蠟的影響 流速和管壁特性對(duì)結(jié)蠟的影響,第一章 緒 論,5、影響結(jié)蠟因素,原油性質(zhì)對(duì)結(jié)蠟的影響:原油中輕質(zhì)餾分越多,溶蠟?zāi)芰υ綇?qiáng)，析蠟溫度越低，越不容易結(jié)蠟。當(dāng)壓力下降，降到泡點(diǎn)壓力以下時(shí)，天

3、然氣分離出來，降低了原油溶蠟?zāi)芰Γ鱿灉囟壬仙?，結(jié)蠟較為嚴(yán)重。 溫度對(duì)結(jié)蠟的影響：當(dāng)溫度保持在析蠟溫度以上時(shí)，蠟不會(huì)析出，也就不會(huì)結(jié)蠟。而溫度降到析蠟溫度以下時(shí)，開始有蠟晶析出，溫度越低，析出的蠟越多。當(dāng)壓力降到泡點(diǎn)以下時(shí)，天然氣開始分離出來，由于天然氣的氣化過程和壓力降低、天然氣膨脹都要吸熱，使溫度下降，更促進(jìn)蠟的聚結(jié)。,第一章 緒 論,5、影響結(jié)蠟因素,原油中膠質(zhì)和瀝青對(duì)結(jié)蠟的影響：隨膠質(zhì)含量增加，析蠟溫度降低。這是因?yàn)槟z質(zhì)本身是活性物質(zhì)，它可以吸附在蠟晶表面，阻止蠟晶長大，而瀝青是膠質(zhì)的進(jìn)一步聚合物,不溶于油,成極小顆粒分散在油中，對(duì)蠟晶起到良好的分散作用。因此，由于膠質(zhì)瀝青的存在，蠟晶

4、雖然析出，但不容易聚合、沉積。但是，有膠質(zhì)瀝青存在時(shí)，沉積的蠟強(qiáng)度明顯增加，不易被油流沖走，又促進(jìn)了蠟的聚結(jié)。由此可見，膠質(zhì)瀝青對(duì)結(jié)蠟的影響是兩方面的，既減緩結(jié)蠟，又促進(jìn)結(jié)蠟。,第一章 緒 論,5、影響結(jié)蠟因素,原油中的機(jī)械雜質(zhì)和水對(duì)結(jié)蠟的影響：有晶核存在時(shí)，會(huì)促進(jìn)結(jié)晶加快，而機(jī)械雜質(zhì)和水的顆粒都會(huì)成為結(jié)蠟核心，加速結(jié)蠟。但隨著含水上升，會(huì)在管壁上形成水膜，使析出的蠟不容易沉積在管壁上，減緩結(jié)蠟?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)含水增加到70%時(shí)，會(huì)形成水包油乳化液，油被水包住，阻止蠟晶聚積而減緩結(jié)蠟。,第一章 緒 論,5、影響結(jié)蠟因素,流速和管壁特性對(duì)結(jié)蠟的影響：隨流速升高，結(jié)蠟量增加。當(dāng)流速達(dá)到

5、臨界流速后，結(jié)蠟量會(huì)下降。因?yàn)榱魉賱傞_始增加時(shí)，單位時(shí)間流過的蠟量也增加，析出的蠟量也多，所以結(jié)蠟嚴(yán)重。而達(dá)到臨界流速后，由于沖刷作用增強(qiáng)，析出的蠟晶不能沉積在管壁上，而減緩了結(jié)蠟速度。同時(shí)，管材不同，結(jié)蠟量也不同，管壁越光滑越不容易結(jié)蠟。表面親水的管壁比親油的管壁更不容易結(jié)蠟。,第一章 緒 論,第二章 油井清防蠟技術(shù),1.機(jī)械清蠟技術(shù) 2.熱力清蠟技術(shù) 3.油管內(nèi)襯和涂層防蠟技術(shù) 4.化學(xué)清、防蠟技術(shù) 5.強(qiáng)磁防蠟技術(shù) 6.微生物清防蠟技術(shù),1.機(jī)械清蠟技術(shù),機(jī)械清蠟就是利用專門的刮蠟工具把附著于管壁上的蠟刮掉。這是一種既簡(jiǎn)單又直觀的清蠟方法.在自噴井和抽油井中廣泛應(yīng)用。具有施工簡(jiǎn)單、成本低

6、的特點(diǎn)。,第二章 油井清防蠟技術(shù),1.機(jī)械清蠟技術(shù),自噴井機(jī)械清蠟:由機(jī)械清蠟設(shè)備組成。主要工具及設(shè)備包括絞車、鋼絲、滑輪、刮蠟片和鉛錘。刮蠟片依靠鉛錘的重力作用向下運(yùn)動(dòng)刮蠟，上提時(shí)靠絞車?yán)瓌?dòng)鋼絲經(jīng)過滑輪拉刮蠟片上行，如此反復(fù)定期刮蠟，并依靠液流將刮下的蠟帶到地面，達(dá)到清除油管積蠟的目的。 采用刮蠟片清蠟時(shí)要掌握結(jié)蠟周期，使油井結(jié)蠟?zāi)芗皶r(shí)清除，不允許結(jié)蠟過厚，造成刮蠟片遇阻下不去。,第二章 油井清防蠟技術(shù),1.機(jī)械清蠟技術(shù),自噴井機(jī)械清蠟是最早使用的一種清蠟方法。它是以機(jī)械刮削方式清除油管內(nèi)沉積的蠟。這項(xiàng)技術(shù)比較成熟,而且已經(jīng)形成了一系列的工具和設(shè)備(刮蠟片、麻花鉆頭、毛刺鉆頭等)以及技術(shù)規(guī)范

7、。合理的清蠟制度必須根據(jù)每口油井的具體情況確定。首先要掌握清蠟周期，使油井結(jié)蠟?zāi)芗皶r(shí)刮除，保證壓力、產(chǎn)量不受影響,清蠟深度一般要超過結(jié)蠟點(diǎn)或析蠟點(diǎn)以下50米。,第二章 油井清防蠟技術(shù),尼龍刮蠟器結(jié)構(gòu)圖,1.限位器 2.刮蠟器 3.限位器 4.抽油桿,有桿泵抽油井機(jī)械清蠟：利用安裝在抽油桿上的活動(dòng)刮蠟器清除油管內(nèi)和抽油桿上的蠟。目前通用的是尼龍刮蠟器。,1.機(jī)械清蠟技術(shù),第二章 油井清防蠟技術(shù),減緩了油井結(jié)蠟速度，同時(shí)對(duì)井斜起到扶正防磨作用 能延長熱洗周期，并不能徹底解決油井的結(jié)蠟問題 不能完全替代熱洗清蠟工藝,尼龍刮蠟器表面親水不易結(jié)蠟，摩擦系數(shù)小、強(qiáng)度高，耐沖擊、耐磨、耐腐蝕。在抽油過程中，

8、做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的抽油桿帶動(dòng)尼龍刮蠟器做上下運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而不斷地清除抽油桿和油管上的結(jié)蠟。,作 用,1.機(jī)械清蠟技術(shù),第二章 油井清防蠟技術(shù),2.熱力清蠟技術(shù),熱力清蠟是利用熱能將已析出的蠟晶體溶化并隨同熱洗介質(zhì)返出地面或提高原油溫度防止蠟晶析出，從而達(dá)到清蠟的目的。熱力清蠟是油田抽油井最主要的清蠟方式，常用的方法有4種。,2.1 清蠟機(jī)理,第二章 油井清防蠟技術(shù),2.熱力清蠟技術(shù),熱力清蠟常用方法,熱載體循環(huán)洗井清蠟,井下自控?zé)犭娎|清蠟,電熱抽油桿清防蠟,熱化學(xué)清蠟方法,2.2 常用方法,第二章 油井清防蠟技術(shù),2.熱力清蠟技術(shù),2.2 常用方法,熱載體循環(huán)洗井清蠟 ：采用熱容量大、經(jīng)濟(jì)、易得的

9、載體將熱能帶入井筒中，提高井筒溫度，超過蠟的熔點(diǎn)使蠟熔化達(dá)到清蠟的目的。一般有兩種循環(huán)方法，一種是油套環(huán)空注入熱載體，反循環(huán)洗井，邊洗邊抽，熱載體連同油井產(chǎn)出液一起由泵抽出。另一種方法是空心抽油桿熱洗清蠟。它將空心抽油桿下到結(jié)蠟點(diǎn)以下，熱載體從空心抽油桿注入，對(duì)油井進(jìn)行熱洗。,第二章 油井清防蠟技術(shù),2.熱力清蠟技術(shù),2.2 常用方法,井下自控?zé)犭娎|清蠟 ：在油井中下入電熱電纜。電熱電纜在不同溫度下，會(huì)發(fā)出不同熱量，保持井筒恒溫。當(dāng)溫度達(dá)到析蠟溫度以上時(shí)，則起防蠟作用，但要連續(xù)供電保持溫度。,第二章 油井清防蠟技術(shù),2.熱力清蠟技術(shù),2.2 常用方法,電熱抽油桿清防蠟 ：通過在油井中下入電熱抽

10、油桿，與電控柜等部件組成電加熱抽油桿裝置，使電能轉(zhuǎn)化為熱能，提高井筒溫度，超過蠟的熔點(diǎn)使蠟熔化達(dá)到清蠟的目的。 熱化學(xué)清蠟方法 ：利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能來清除油井的結(jié)蠟。 NaOH+HCL NaCL+H2O+98.8KJ 具體操作過程中，兩種藥液要通過不同通道按比例注入油井，在射孔段上部反應(yīng)達(dá)到熱峰值。施工過程要嚴(yán)格控制。,第二章 油井清防蠟技術(shù),2.熱力清蠟技術(shù),費(fèi)用高； 熱洗周期短； 對(duì)套管和水泥環(huán)造成損壞； 對(duì)地層造成污染地層。,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn),見效快、實(shí)用、清蠟徹底,2.4 特點(diǎn),第二章 油井清防蠟技術(shù),防漏熱洗油層保護(hù)結(jié)構(gòu)圖,Z331封隔器,防漏熱洗是為解決水敏地層熱洗而開發(fā)的一套井下管

11、柱.管柱結(jié)構(gòu)為：泵+篩管+封隔器+卸油器+篩管+尾管。熱洗介質(zhì)從油套環(huán)空注入，由于封隔器的作用，熱洗介質(zhì)不進(jìn)入地層，而是從上部篩管進(jìn)入油管，實(shí)現(xiàn)對(duì)油管和抽油桿的熱洗。,2.熱力清蠟技術(shù),防漏熱洗管柱,2.5 工藝改進(jìn),第二章 油井清防蠟技術(shù),這種方法的防蠟作用主要是創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件，如提高管壁表面的光滑度，改善表面的潤濕性，使其親水憎油，或提高井筒流體的流速，具體有： 油管內(nèi)襯：是在油管內(nèi)襯一層玻璃襯里。它具有親水憎油、表面光滑的防蠟作用。特別是油井含水后油管內(nèi)壁先被水潤濕，油中析出的蠟就不容易附著在管壁上，同時(shí)內(nèi)壁光滑，使析出的蠟不易黏附，比較容易被油流沖走，減緩了結(jié)蠟速度。,3.油

12、管內(nèi)襯和涂層防蠟技術(shù),第二章 油井清防蠟技術(shù),涂料油管：是在油管內(nèi)壁涂一層固化后表面光滑且親水性強(qiáng)的物質(zhì)，其防蠟原理與玻璃襯里油管相似。最早使用的是普通清漆,但由于其在管壁上粘合強(qiáng)度低,效果差而逐漸被淘汰。目前應(yīng)用最多的是聚氨基甲酸酯.涂料油管具有一定的防蠟效果，特別是新油管涂層質(zhì)量高，防蠟效果好。使用一段時(shí)間后，由于表面蠟清除不凈，以及石油中活性物質(zhì)可使管壁表面性質(zhì)發(fā)生變化而失去防蠟作用。,3.油管內(nèi)襯和涂層防蠟技術(shù),第二章 油井清防蠟技術(shù),4.化學(xué)清、防蠟技術(shù),4.1 清防蠟機(jī)理,油井化學(xué)清、防蠟技術(shù)是在油井中加入化學(xué)清、防蠟劑達(dá)到清除油井已結(jié)出的蠟或防止油井結(jié)蠟的目的?；瘜W(xué)清蠟劑的作用是

13、將已經(jīng)沉積的蠟溶解或分散開使其在油井原油中處于溶解或小顆粒懸浮狀態(tài)而隨油流流出油井；化學(xué)防蠟劑通過與蠟晶結(jié)合在一起而干擾蠟晶生長，防蠟劑中的分子在原油中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，蠟晶微粒被連在網(wǎng)絡(luò)中處于分散狀態(tài)，避免了蠟晶微粒之間相互接觸長大，達(dá)到防蠟?zāi)康摹?第二章 油井清防蠟技術(shù),4.化學(xué)清、防蠟技術(shù),4.2 清防蠟劑分類,油溶性清、防蠟劑： 水溶性清、防蠟劑： 乳液型清、防蠟劑： 固體防蠟劑：,第二章 油井清防蠟技術(shù),4.化學(xué)清、防蠟技術(shù),4.2 清防蠟劑分類,油溶性清、防蠟劑：主要由有機(jī)溶劑、表面活性劑和少量聚合物組成。其中的有機(jī)溶劑將沉積在管壁上的蠟溶解，加入活性劑是幫助有機(jī)溶劑沿沉積蠟中的縫隙和

14、蠟與管壁的縫隙滲入進(jìn)去以增加接觸面，提高溶解速度，并促進(jìn)沉積在管壁上的蠟從管壁脫落，隨油流帶出地面。 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)原油適應(yīng)性強(qiáng) 溶蠟速度快、見效快 凝固點(diǎn)低，冬季使用方便。 缺點(diǎn)：密度小，對(duì)高含水井不太適合 燃點(diǎn)低，易著火,第二章 油井清防蠟技術(shù),4.化學(xué)清、防蠟技術(shù),水溶性清、防蠟劑：由水和多種表面活性劑組成。表面活性劑起潤濕反轉(zhuǎn)作用使管壁反轉(zhuǎn)為親水性表面，不利于蠟在管壁上沉積，從而起到防蠟作用。 優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)密度較大，對(duì)高含水井應(yīng)用效果好 使用安全，無著火危險(xiǎn)。 缺點(diǎn)： 加入油井見效速度慢 冬季使用，流動(dòng)性有待改善。,第二章 油井清防蠟技術(shù),4.2 清防蠟劑分類,4.化學(xué)清、防蠟技術(shù),乳液型清、

15、防蠟劑：乳液型清、防蠟劑是將油溶性清、防蠟劑加入水和乳化劑及穩(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(duì)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。 優(yōu)點(diǎn)：溶蠟速度快、見效快； 相對(duì)密度較大； 使用安全，無著火危險(xiǎn)。 缺點(diǎn)： 制備和儲(chǔ)存時(shí)必須穩(wěn)定,第二章 油井清防蠟技術(shù),4.2 清防蠟劑分類,4.化學(xué)清、防蠟技術(shù),固體防蠟劑：固體防蠟工藝技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。它是將室內(nèi)篩選出的化學(xué)劑固化，置入專用的固體防蠟管中。防蠟管接在泵下。當(dāng)原油流經(jīng)固體防蠟劑時(shí)，固體防蠟劑（多數(shù)是由高分子聚合物與其它助劑復(fù)配而成）在油井溫度下

16、逐步溶解而釋放出藥劑并溶入油中，使原油中的蠟?zāi)茉诮禍剡^程中與固體防蠟劑產(chǎn)生共晶，改變蠟晶聚集的結(jié)構(gòu)，破壞蠟晶的生長，阻礙蠟晶在管柱表面的吸附，從而使油井的結(jié)蠟減少，達(dá)到防蠟的目的，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)化學(xué)藥劑的連續(xù)加入。,第二章 油井清防蠟技術(shù),4.2 清防蠟劑分類,4.化學(xué)清、防蠟技術(shù),固體清防蠟,固體防蠟管防蠟管柱結(jié)構(gòu)示意圖,第二章 油井清防蠟技術(shù),5.強(qiáng)磁防蠟技術(shù),強(qiáng)磁防蠟技術(shù)是在油井中下入強(qiáng)磁防蠟器。當(dāng)原油流過磁防蠟器時(shí)，原油中的石蠟分子在磁防蠟器產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的作用下，其分子間力受到干擾，不再按原來的結(jié)晶規(guī)律排列，使蠟晶的聚結(jié)速度和定向生長速度的平衡遭到破壞；石蠟質(zhì)點(diǎn)在感應(yīng)磁場(chǎng)的作用下，按照一

17、定的方式聚結(jié)排列時(shí)，同樣也受到分子間力的干擾，其結(jié)果是抑制了蠟晶的生長，使其不易達(dá)成骨架，破壞了蠟晶的聚結(jié)，達(dá)到防蠟?zāi)康摹?5.1 防蠟機(jī)理,第二章 油井清防蠟技術(shù),5.強(qiáng)磁防蠟技術(shù),上世紀(jì)80年代中后期磁防蠟技術(shù)開始在油田研究與應(yīng)用。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了一定的應(yīng)用效果。近幾年又開始在油田應(yīng)用。但是各油田應(yīng)用效果不同。磁防蠟器主要有電磁式和永磁式兩大類。電磁式因操作復(fù)雜、投資高、耗能大而很少使用。永磁式防蠟器又分外磁式內(nèi)磁式兩種。,5.2 分類,第二章 油井清防蠟技術(shù),5.強(qiáng)磁防蠟技術(shù),5.3 技術(shù)特點(diǎn),施工簡(jiǎn)便，操作方便； 避免熱洗液對(duì)地層的堵塞、傷害和熱洗介質(zhì)引起的地層粘土膨脹，解決了水敏性

18、油藏油井的清防蠟問題。,第二章 油井清防蠟技術(shù),6.微生物清防蠟技術(shù),微生物清防蠟工藝技術(shù)是伴隨著油田微生物學(xué)而發(fā)展起來的一項(xiàng)全新的油井清防蠟技術(shù)。目前對(duì)微生物防蠟的機(jī)理認(rèn)識(shí)主要有以下幾種觀點(diǎn)： （1）降解作用：烴氧化菌類的微生物對(duì)原油中的高分子碳鏈（如石蠟等）具有一定的降解作用，它可以將高分子石油烴類物質(zhì)降解為低分子石油烴類物質(zhì)，從而降低了原油的粘度，提高了原油的流動(dòng)性，減輕了原油在油管上的聚結(jié)，延長了清蠟周期，提高了油井產(chǎn)量；,6.1 防蠟機(jī)理,第二章 油井清防蠟技術(shù),（2）代謝作用：微生物的新陳代謝作用可以產(chǎn)生脂肪酸、糖脂、類脂體等多種生物表面活性物質(zhì)。這類表面活性物質(zhì)可以和蠟晶發(fā)生相互作用，改變蠟晶結(jié)晶狀態(tài)，阻止蠟晶生長，從而降低原油中石蠟、瀝青、膠質(zhì)等重質(zhì)組分的沉積； （3）吸附作用：烴氧化菌類的微生物自身分解產(chǎn)物具有粘附在金屬或粘土表面的作用，能夠在金屬或粘土表面形成一層吸附層，從而阻止蠟晶在金屬表面吸附生長；,6.1 防蠟機(jī)理,6.微生物清防蠟技術(shù),第二章 油井清防蠟技術(shù),（4）溶解作用：烴氧化菌類的微生物的新陳代謝產(chǎn)生大量的乙醇、乙醛和有機(jī)酸等物質(zhì)。這些物質(zhì)可以使原油中的重質(zhì)組分在原油系統(tǒng)中的溶解度大大增加。,6.1 防蠟機(jī)理,6.微生物清防蠟技術(shù),第二章 油井清防蠟技術(shù),6.微生物清防蠟技術(shù),配制微生物注入液:先將培養(yǎng)基