1、清防蠟技術(shù)在胡尖山油田的應(yīng)用及效果分析李登運 長慶油田分公司第三采油廠胡尖山采油作業(yè)區(qū) 摘要： 在原油生產(chǎn)過程中，油井結(jié)蠟問題普遍存在，若該問題不能 得到有效處理， 將會嚴(yán)重影響油井的正常生產(chǎn)， 給油田開采企業(yè)帶來 重大的經(jīng)濟(jì)損失。 本文闡述了油井結(jié)蠟的機理和規(guī)律性， 查閱了國內(nèi) 外目前所應(yīng)用的清防蠟技術(shù)， 并對胡尖山油田目前使用的清防蠟技術(shù) 進(jìn)行了分析及評價。關(guān)鍵字： 油井結(jié)蠟；熱洗；化學(xué)清防蠟油田開發(fā)進(jìn)入中后期， 制約油井高產(chǎn)、 穩(wěn)產(chǎn)的諸多不利因素日益 顯著，比如砂、蠟、氣、以及含水的上升等。而油井結(jié)蠟則是眾多因 素中最顯著的一個。 隨著原油從井底向上運動， 其溫度和壓力逐漸降 低。當(dāng)溫度

2、和壓力降到一定程度時，原油中溶解的蠟開始析出，并逐 漸富集在油管壁和抽油桿上，使得抽油機載荷增加、泵效降低、油井 產(chǎn)量下降、采油時率降低，甚至直接堵死油管，造成油井停產(chǎn)。每年 由于結(jié)蠟嚴(yán)重而導(dǎo)致的油井上修在維護(hù)性作業(yè)中所占比例逐漸增加， 修井費用也增高；同時，井筒結(jié)蠟造成抽油桿長期超負(fù)荷運行，影響 到抽油桿的使用壽命。因此，如何進(jìn)行油井的防蠟、清蠟，是油田生 產(chǎn)管理中的一個不可忽視的問題。1 油井結(jié)蠟機理及規(guī)律1.1 結(jié)蠟機理及其影響因素 1蠟在地層條件下通常以液體形式混溶在原油中。 然而在生產(chǎn)過程 中，隨著溫度和壓力的降低以及輕質(zhì)組分的不斷逸出， 原油溶蠟?zāi)芰?逐漸降低，達(dá)到一定條件時 ,

3、蠟就會不斷地結(jié)晶、析出并聚集和沉淀 在套管、油管、抽油桿、抽油泵或地面管道和設(shè)備上，此現(xiàn)象稱為結(jié) 蠟。實際上，采油過程中結(jié)出的蠟并非是純凈的白色蠟晶體，而是一 種與原油中高碳正構(gòu)烷烴混在一起的， 既含有其他高碳烴類， 又含有 瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、無機垢、泥砂、鐵銹和油水乳化物等的半固態(tài)和固態(tài) 的黑色混合物質(zhì)。然而影響油井結(jié)蠟的因素主要有以下幾個方面： 1原油性質(zhì)與含蠟量對結(jié)蠟的影響 原油中輕質(zhì)餾分越多，溶蠟?zāi)芰υ綇?，析蠟溫度也就越低，越?容易結(jié)蠟。含蠟量越高，越容易結(jié)蠟。2溫度對結(jié)蠟的影響原油結(jié)蠟具有一個臨界溫度， 當(dāng)溫度保持在臨界溫度以上時， 蠟 不會析出，就不會結(jié)蠟，而溫度降到臨界溫度以下時，

4、則蠟結(jié)晶開始 析出，溫度越低，析出的蠟就越多。3壓力對結(jié)蠟的影響壓力對原油結(jié)蠟也有一定影響。 當(dāng)原油生產(chǎn)過程中井筒內(nèi)壓力低 于原油飽和壓力時， 溶解在原油中的氣相從原油中脫出， 一方面降低 了原油中輕組分的含量，使原油溶解蠟的能力降低。同時，氣體膨脹 帶走了原油中的一部分熱量，引起原油自身溫度降低，更促進(jìn)結(jié)蠟。 因此，結(jié)蠟段一般存在于距井口 300-600 米井段。4原油中的機雜和含水對結(jié)蠟的影響 機雜和水的微粒都會成為結(jié)蠟核心， 加速結(jié)蠟。但隨著含水上升， 同樣的流量，井下溫度會上升，析蠟點上移，結(jié)蠟現(xiàn)象會減輕。礦場 實踐和室內(nèi)試驗證明，當(dāng)含水上升到 70%以上時，會形成水包油的乳 化物，阻

5、止蠟晶的聚積，在油管壁上也會形成水膜，使析出的蠟不容 易沉積，減緩結(jié)蠟。5原油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)對結(jié)蠟的影響 隨著膠質(zhì)含量增加，析蠟溫度降低。膠質(zhì)本身是活性物質(zhì)，可以 吸附在蠟晶表面，阻止蠟晶長大。而瀝青質(zhì)是膠質(zhì)的進(jìn)一步聚合物， 不溶于油，呈極小顆粒分散于油中，對蠟晶起到良好的分散作用。但 是，有膠質(zhì)瀝青質(zhì)存在時， 沉積的蠟強度明顯增加， 不易被油流沖走， 又促進(jìn)了結(jié)蠟。6流速和管壁特性對結(jié)蠟的影響 室內(nèi)試驗證明， 開始隨流速升高，結(jié)蠟量隨之增加，當(dāng)流速達(dá)到 臨界流速以后，由于沖刷作用增強，析出來的蠟晶不易沉積在管壁上， 從而減緩了結(jié)蠟速度，結(jié)蠟量反而下降。管材表面性能不同，結(jié)蠟量 也不同，管壁越

6、光滑越不容易結(jié)蠟， 表面親水的比親油的更不容易結(jié) 蠟。1.2 結(jié)蠟規(guī)律性 根據(jù)上述結(jié)蠟影響因素分析可得出如下規(guī)律： （ 1）原油中含蠟量越高 , 油井結(jié)蠟越嚴(yán)重；（2）油井開采后期較開采前期結(jié)蠟嚴(yán)重；（3）高產(chǎn)井及井口出油溫度高的井結(jié)蠟不嚴(yán)重；（4）高含水井結(jié)蠟嚴(yán)重；（5）表面粗糙或不干凈的設(shè)備和油管易結(jié)蠟； （ 6）出砂井容易結(jié)蠟；（ 7）油層、井底和油管下部不易結(jié)蠟（ 300-600m 結(jié)蠟嚴(yán)重）； （ 8）井口附近很少結(jié)蠟。2 油井的清防蠟技術(shù) 2,3 目前油田上常用的清防蠟技術(shù)主要有物理清防蠟技術(shù)、 化學(xué)清防 蠟技術(shù)和微生物清防蠟技術(shù)三大類。 而在清防蠟工作中最早使用的就 是機械刮蠟的

7、方法， 隨后逐漸演變?yōu)椴捎谜羝麩嵯椿驘嵊瓦M(jìn)行熱力清 蠟的方法，常見的有水泥車、清蠟車以及鍋爐車等設(shè)備。近些年來， 隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展， 各種類型的清防蠟劑也都應(yīng)運而 生了，以化學(xué)方式為主的清防蠟技術(shù)也得到了大力的推廣和應(yīng)用， 隨 后又出現(xiàn)了細(xì)菌清蠟的技術(shù)。2.1 物理清防蠟技術(shù)1機械清蠟法機械清蠟就是用專門的刮蠟工具或清蠟工具， 把附著于油管壁上 的蠟清除干凈， 同時將原油和蠟共同帶到地面， 這是一種既簡單又直 觀的清蠟方法。該方法雖然成本較低， 但是這些工具很容易受到損壞， 并且固定工具時比較費時費力。2. 熱力清蠟法這種方法是利用熱能提高抽油桿、 油管和液流的溫度， 當(dāng)溫度超

8、過析蠟溫度時，則起防止結(jié)蠟的作用，當(dāng)溫度超過蠟的熔點時，則起 清蠟作用。 現(xiàn)階段油田開發(fā)過程中常用的方法有鍋爐車蒸汽清蠟、 電 熱清蠟、水泥車常規(guī)熱洗清蠟和超導(dǎo)車熱油循環(huán)清蠟。3磁防蠟技術(shù)在原油開采過程中， 磁技術(shù)主要應(yīng)用于油井防蠟。 原油中的正構(gòu) 烷烴（G8H38）經(jīng)磁場處理后，粘度降低50注右，凝固點下降2-7 C, 析蠟點下降1-3 C。所結(jié)蠟的孔隙較多，比較松散，在原油流動的過 程中易于沖刷清除。 磁防蠟器主要有電磁式和永磁式兩大類。 在油井 應(yīng)用中，由于電磁式裝置操作比較復(fù)雜，投資高，耗能高，因而很少 應(yīng)用。而永磁式防蠟器是采用由永磁體構(gòu)成磁場方式， 不需要電源等 附屬設(shè)備，安裝使用

9、方便，我國主要使用永磁式防蠟器。4. 超聲波防蠟技術(shù)在超聲波的作用下， 機械振動會加速原油分子的相對運動， 這將 增加原油分子之間的摩擦力， 從而使長鏈的石蠟烴以及瀝青質(zhì)大分子 鏈出現(xiàn)斷裂， 通過破壞分子團(tuán)來影響石蠟的沉積速度和數(shù)量。 超聲波 振動產(chǎn)生了次級效應(yīng)，并引發(fā)剪切應(yīng)力，從而抵制石蠟晶的結(jié)合力， 使石蠟晶體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞； 超聲波具有空化作用， 由此產(chǎn)生的 強大沖擊力與高速射流能量，將對石蠟晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞， 使其破碎成非常小的一些顆粒， 從而提高其溶解度； 超聲波具有熱作 用，熱作用與聲波的振動頻率和振幅有關(guān)， 頻率越高，防蠟作用就弱。 通過超聲波的熱作用，可以有效地防止

10、石蠟晶體的析出。5. 表面處理防蠟技術(shù) 這類方法的防蠟作用主要是創(chuàng)造不利于蠟結(jié)晶沉積的條件， 如提 高表面的光滑度，改善表面的潤濕性，使其親水憎油，或提高井筒流 體的流速。比如使用內(nèi)襯油管或者涂料油管等。2.2 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， 通常是將藥劑從 環(huán)形空間加入， 不影響油井正常生產(chǎn)和其他作業(yè)， 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。一般 化學(xué)清防蠟是基于兩種機理，其一是使用一種（或多種）藥劑能在金 屬表面形成一層極性膜以影響金屬表面的潤濕性，從而減少蠟的沉

11、積。其二是加入一種（或多種）藥劑使其改變蠟晶結(jié)構(gòu)或使蠟晶處于 分散狀態(tài)，彼此不互相疊加，而懸浮于原油中。根據(jù)作用機理不同可 將化學(xué)防蠟劑分為油基清防蠟劑、 水基清防蠟劑、 乳液型清防蠟劑和 固體防蠟劑四類。2.3 微生物清蠟技術(shù) 微生物清蠟是近年來發(fā)展的一種新技術(shù)，在我國已逐步推廣應(yīng) 用。微生物種類很多，有細(xì)菌、放線菌和真菌（包括霉菌和酵母菌） 幾大類。用于清蠟的微生物主要有兩種：一種是食蠟性微生物，一種 是食膠質(zhì)和瀝青質(zhì)性微生物。油井清蠟用微生物能在溫度為110C,壓力為 49.2MPa 的厭氧環(huán)境中生存，以石蠟為食物從而降低原油含 蠟量，降低原油凝固點。 微生物注入油井后， 它主動向石蠟方

12、向游動， 獵取食物， 使蠟和瀝青質(zhì)降解。 同時微生物中的硫酸鹽還原菌會大量繁殖，產(chǎn)生表面活性劑，降低油水界面張力，增加水油流度比，改善 驅(qū)油效果。微生物中還有產(chǎn)氣菌，可以生成溶于油的氣體，如CO,N2, H2,使原油膨脹降粘，達(dá)到清蠟、降粘、增產(chǎn)的目的。3胡尖山油田清防蠟技術(shù)應(yīng)用及效果分析胡尖山油田屬特低滲油藏，主要生產(chǎn)層位有侏羅系的延9、延10 和三疊系的長1、長2、長8長9油層。開發(fā)層系多，儲層物性及 采出液物化性質(zhì)差異較大，結(jié)蠟情況也各不相同。目前胡尖山采油區(qū) 油井開井?dāng)?shù)297 口，其中60%以上的油井存在結(jié)蠟現(xiàn)象。而針對全區(qū) 油井普遍結(jié)蠟問題，主要采取了化學(xué)清蠟技術(shù)、鍋爐車蒸汽清蠟、水

13、 泥車常規(guī)熱洗清蠟和超導(dǎo)車熱油循環(huán)清蠟等。3.1化學(xué)清防蠟技術(shù)采油三廠本著結(jié)蠟重在預(yù)防的原則，對幾種水溶型清防蠟劑進(jìn) 行實驗室數(shù)據(jù)對比與評價，最終認(rèn)為CX-3型清防蠟劑的溶蠟速度快， 在相同時間內(nèi)溶蠟量最多，防蠟效果優(yōu)于其它防蠟劑，比較適合在全 廠推廣應(yīng)用。就胡尖山采油區(qū)而言，2014年全年共有135 口油井投 加CX-3型清防蠟劑。本文選取了歷次修井中結(jié)蠟嚴(yán)重的4 口油井進(jìn)行對比，從表1中可以看出投加CX-3型清防蠟劑后，最大電流均有 所下降，油井檢泵周期也有所延長，而且沒有出現(xiàn)一次蠟卡，說明使 用效果較好。表1油井加CX-3型清防蠟劑前后對比序號井號加藥前生產(chǎn)情況加藥后生產(chǎn)情況效果檢泵周期

14、/d日產(chǎn)液/m3日產(chǎn)油/t最大電流/A日產(chǎn)液/m3日產(chǎn)油/t最大電流/A加藥前加藥后1磚 38-1111.231.9616.7710.811.7612.83有2353452磚 44-918.237.2320.3216.266.4619.32有2153063磚 39-1117.263.3121.5415.242.9721.03有2793014磚 39-1316.233.5425.4315.523.2125.15有211248此外，針對部分下封隔器的油井來說，從套管口投加CX-3型清防蠟劑顯然是不可行的。為此，胡尖山采油區(qū)對下有封隔器的油井下 入固體防蠟器，其可在井底溫度下逐步溶解而釋放出藥劑并溶

15、入油 中。經(jīng)試驗分析，固體防蠟器在前期具有一定的效果，但隨著時間延 長，清防蠟效果逐漸減弱。3.2物理清防蠟技術(shù)胡尖山采油區(qū)目前使用的物理清防蠟技術(shù)主要包括熱力清蠟法 和磁防蠟技術(shù)兩大類。鍋爐車蒸汽清蠟蒸汽洗井是清除油井結(jié)蠟的方法之一，其清蠟機理是：將鍋爐車加熱的高溫水蒸汽，不斷地從井口注入油套管環(huán)形空間，自上往下， 蒸汽的高溫逐漸傳遞給油管，從而使井筒內(nèi)的結(jié)蠟逐步熔化，并利用 抽油泵的正常工作，使熔化了的蠟隨著油流帶出井筒，從而達(dá)到油井 清蠟和恢復(fù)產(chǎn)能的目的。2014年全年，胡尖山采油區(qū)共采用蒸汽熱洗114井次，其中對部分井進(jìn)行了效果跟蹤，洗井時間保持在3-4h，蒸汽溫度保持在130-140

16、 C,并及時記錄了洗井前后的電流、示功圖、產(chǎn)液量等資料， 通過對比來評價洗井效果，如表 2。表2油井蒸汽熱洗前后參數(shù)對比序號井蒸汽熱洗前蒸汽熱洗后最大電流/A最大載荷/kN效果號日產(chǎn)液/m3最大電流/A最大載荷/kN日產(chǎn)液/m31磚 45-610.8116.432.710.8112.731.2好2磚 45-914.2126.733.914.1624.234.6較好3磚 36-1315.6323.849.315,6519.750.7較好4磚平36.1320.551.56.1221.452.1差5磚 39-1115,2321.553.115.2421.453.4較好6磚 40-112.4620.3

17、59.42、4621.261.3差由表2可以看出，蒸汽熱洗對液量大的井效果較好， 對液量小的 井效果不佳。分析其原因，在其他條件相同情況下，產(chǎn)液量越低，原 油在油管內(nèi)的流速就越慢，滯留時間久，結(jié)蠟井段也較長。然而蒸汽 的傳熱深度有限，越往深處，蒸汽熱能損失越多，下部油管壁上的蠟 難以徹底熔化；同時在洗井過程中，從上部油管壁上熔化脫落下的蠟 難以帶出井筒。除油井產(chǎn)液量對蒸汽熱洗具有影響外，套管氣、結(jié)蠟程度、蒸汽 溫度、洗井用時也是影響蒸汽熱洗效果的重要因素。322超導(dǎo)車熱油循環(huán)清蠟超導(dǎo)車熱洗井筒是采用超導(dǎo)傳熱技術(shù)，以柴油為熱源，將油井產(chǎn)出液加熱成高溫液體后注入油套環(huán)形空間，使油管內(nèi)的產(chǎn)出液溫度逐

18、漸升高，油管桿上的結(jié)蠟自上而下逐漸融化，隨產(chǎn)出液進(jìn)入地面。從 而減少內(nèi)阻，達(dá)到清蠟、降耗、節(jié)約成本、不污染油層的目的。2014年全年，胡尖山采油區(qū)采用超導(dǎo)熱洗共計 135井次，有效 率達(dá)96.3%,主要熱洗區(qū)塊為元162區(qū)塊。由于超導(dǎo)熱洗對井組液量 的要求較高，本文以元162區(qū)塊定591-18井組為分析對象，測出熱 洗前后的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3。表3油井超導(dǎo)熱洗前后參數(shù)對比序號超導(dǎo)熱洗前超導(dǎo)熱洗后最大電流/A最大載荷/kN效果井日產(chǎn)液/m3號日產(chǎn)液/m3最大電流/A最大載荷/kN1定 591-1813.1824.658.413.3820.457.2好2定 591-1911.2219.744.611.

19、2215.743.7好3定 591-2011.4517.653.211.4615.451.8好4定 589-208.7619.655.28.7616.155.1較好5定 591-2111.3419.457.211.3516.556.3好6定 591-226.1423.660.36.0219.659.9較好由表3可以看出，超導(dǎo)車熱油熱洗有效率非常高，具有較好的清 蠟效果。但是對于液量小的油井來說，超導(dǎo)熱洗很難達(dá)到預(yù)期的清蠟 效果。水泥車常規(guī)熱洗清蠟水泥車常規(guī)熱洗是利用水泥車加熱污水或油水混合液后注入油 套環(huán)形空間，通過熱量傳遞，溶化掉油管、抽油桿上的積蠟，在抽油 機的協(xié)作下進(jìn)行循環(huán)熱洗。2014

20、年全年，胡尖山采油區(qū)采用水泥車熱洗共計 98 井次。據(jù)分 析，水泥車熱洗也能取得較好的熱洗清蠟效果。 只是水泥車熱洗需要 一臺水泥車和一輛罐車配合，比較麻煩，且費用高。同時，水泥車熱 洗使用的水一般為不同區(qū)塊采出來的污水， 通過加溫后給不同區(qū)塊的 油井熱洗會造成油層污染，降低油井產(chǎn)能或?qū)е掠途怀鲆旱那闆r。 此外，由于胡尖山采油區(qū)區(qū)域廣闊，油井分散，導(dǎo)致洗井準(zhǔn)備工作時 間較長，容易影響熱洗質(zhì)量。3.2.4 磁防蠟技術(shù)隨著電磁場理論的發(fā)展， 地面電磁防蠟技術(shù)應(yīng)運而生。 該技術(shù)是 將電磁防蠟裝置安裝于地面，而效果作用于井下。據(jù)實際資料統(tǒng)計， 目前生產(chǎn)的電磁防蠟器的有效距離大概在 300-1000m 。它能夠使油 井不再需要任何防蠟措施并大大延