油井化學(xué)清防蠟技術(shù)

（永恒的主題）付亞榮一、蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征組成目錄二、影響結(jié)蠟的因素三、油井結(jié)蠟機(jī)理四、油井清、防蠟技術(shù)五、化學(xué)藥劑清、防蠟技術(shù)六、藥劑到現(xiàn)場的簡易檢驗(yàn)八、幾個(gè)誤區(qū)九、采油一廠降黏實(shí)例七、現(xiàn)場加量、加藥周期、效果評(píng)定一、蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征組成油井開發(fā)之前，蠟完全溶解在原油中。在油井開采過程中，原油從油層流入井底，再從井底沿井筒舉升到井口時(shí)，壓力、溫度隨之逐漸下降，致使石蠟結(jié)晶析出聚集凝結(jié)并粘附于油井設(shè)施的金屬表面，即油井結(jié)蠟。1、蠟的定義與結(jié)構(gòu)通常把C16H34~C63H12

的烷烴稱為蠟。其中C18~35為正構(gòu)烷烴，通稱為軟蠟；C35~64為異構(gòu)烷烴，通常稱為硬蠟。純蠟是白色的，而采油過程中結(jié)出的蠟并不是純凈的石蠟，其顏色呈現(xiàn)黑色或棕色。一、蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征組成生產(chǎn)過程中結(jié)出的蠟可以分為兩大類，即石蠟和微晶蠟(或稱地蠟)。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、長的直鏈環(huán)烷烴和芳烴主要形成微晶蠟，其相對(duì)分子質(zhì)量較大，主要存在于罐底和油泥中，也會(huì)明顯影響大晶塊蠟結(jié)晶的形成和增長。一般來說蠟的碳數(shù)高于20都會(huì)成為油井生產(chǎn)的威脅。一、蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征組成2、蠟的特征石蠟和微晶蠟的特征主要是碳數(shù)范圍、正構(gòu)烷烴數(shù)量、異構(gòu)烷烴數(shù)量、環(huán)烷烴數(shù)量不同。石蠟以正構(gòu)烷烴為主，而微晶蠟以環(huán)烷烴為主。一、蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征組成二、影響結(jié)蠟的因素

1、原油的性質(zhì)和含蠟量原油中含輕質(zhì)餾分越多，則蠟的結(jié)晶溫度就越低，即蠟不易析出。原油中含蠟量高時(shí)，蠟的結(jié)晶溫度就高。2、原油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)原油中所含的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)即可減輕結(jié)蠟程度，但又在結(jié)蠟后使粘結(jié)強(qiáng)度增大，不易被油流沖走。3、壓力和溶解氣在采油過程中，壓力不斷降低。當(dāng)壓力降低到飽和壓力以后，便有氣體分離出，從而降低了原油對(duì)蠟的溶解能力，降低了油流溫度，易發(fā)生蠟晶析出和結(jié)蠟。

4、原油中的水和機(jī)械雜質(zhì)的影響原油含水后可減少油流溫度的降低，易在管壁上形成連續(xù)水膜，不利于蠟沉積。所以隨含水量的增加，結(jié)蠟有所減輕。油中的細(xì)小沙粒及機(jī)械雜質(zhì)將成為石蠟析出的結(jié)晶核心，促使石蠟結(jié)晶的析出，會(huì)加劇結(jié)晶過程。含水對(duì)結(jié)蠟速率的影響二、影響結(jié)蠟的因素

5、油管外環(huán)境溫度對(duì)結(jié)蠟的影響在同一流速下，管外環(huán)境溫度越高，油管與管外溫差越小，結(jié)蠟速率越小。在低于析蠟溫度的情況下，結(jié)蠟速率正比于流道內(nèi)外的溫差，這與現(xiàn)場中產(chǎn)量與液面較低油井結(jié)蠟程度較嚴(yán)重是一致的。（雙空心抽油桿）管外環(huán)境溫度對(duì)結(jié)蠟的影響二、影響結(jié)蠟的因素

6、液流速度與管子表面粗糙度及表面性質(zhì)的影響油流流速高，對(duì)管壁的沖刷作用強(qiáng)，蠟不易沉積在管壁上。油管的材料不同，結(jié)蠟量也不同。管壁越光滑，越不易結(jié)蠟。另外，管壁表面的潤濕性對(duì)結(jié)蠟有明顯的影響，表面親水性越強(qiáng)越不易結(jié)蠟。（內(nèi)襯油管）二、影響結(jié)蠟的因素

三、油井結(jié)蠟機(jī)理

蠟在地層條件下通常是以液體狀態(tài)存在，然而在開采的過程中，隨著溫度和壓力的下降以及輕質(zhì)組分不斷逸出，原油溶蠟?zāi)芰档?，蠟開始逐漸析出，聚集，不斷地沉積、堵塞、直接影響生產(chǎn)。因此油井的防蠟和清蠟是保證含蠟原油正常生產(chǎn)的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)措施。實(shí)際上，采油過程中結(jié)出的蠟并不是純凈的蠟，它是原油中的那些高碳正構(gòu)烷烴混合在一起的，既含有其它高構(gòu)碳烴類，又含有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、無機(jī)構(gòu)、泥沙、鐵銹和油水乳化物等的半固態(tài)和固態(tài)物質(zhì)，即俗稱的蠟。各油田的不同的原油，不同的生產(chǎn)條件所形成的蠟，其組成和性質(zhì)都有較大的差異。在原油開采過程中，隨著溫度的降低和氣體的析出，石蠟便以晶體析出、長大、聚集并沉積在管壁上，即出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象。油田開發(fā)后期，由于采油地質(zhì)，工藝條件的變化，導(dǎo)致油井的結(jié)蠟機(jī)理發(fā)生變化，結(jié)蠟范圍擴(kuò)大，溶于原油中的可形成固相晶格的石蠟分子，是造成油井結(jié)蠟的惟一根源。蠟形成時(shí)，原油攜蠟機(jī)理為薄膜吸附和液滴吸附。

1、薄膜吸附當(dāng)油水乳化液與油管和設(shè)備表面接觸時(shí)，通常形成兩種定向?qū)樱丛魉ㄏ驅(qū)雍陀H水定向?qū)?。一方面，烴類中的油溶表面活性劑被油管或設(shè)備表面吸附，形成具有憎水傾向的定向?qū)雍鸵粚釉捅∧?另一方面，該原油薄膜與不含表面活性劑的水接觸時(shí)破裂，在其表面上形成親水定向?qū)?。三、油井結(jié)蠟機(jī)理

此時(shí)，烴類中大量未被金屬表面吸附的表面活性劑，開始以親水基吸水，憎水基吸油的方式吸附在這一新的油水界面上，從而在金屬表面形成由雙層表面活性劑分子組成的憎水層，油膜薄層則浸潤油管和設(shè)備表面并向周圍延伸，當(dāng)溫度降至低于石蠟結(jié)晶溫度時(shí)，在油膜上形成蠟晶格網(wǎng)絡(luò)，并不斷長大，形成沉積水。這一過程的循環(huán)往復(fù)可使結(jié)蠟層不斷增厚。三、油井結(jié)蠟機(jī)理

2、液滴吸附

在紊流攪動(dòng)下，油水乳化液沿油管向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量足以使孤立液滴徑向運(yùn)動(dòng)并與油管壁相撞。計(jì)算表明，在距泵入口20m的范圍內(nèi)液流中的每一油滴與油管壁的接觸多于10次，這時(shí)含有瀝青、膠質(zhì)和石蠟的油滴被金屬表面的油膜吸附，其中具有足夠動(dòng)能的油滴進(jìn)入油膜，石蠟則在油管壁上沉積。三、油井結(jié)蠟機(jī)理

四、油井清、防蠟技術(shù)1、機(jī)械清蠟技術(shù)2、熱力清防蠟技術(shù)3、表面能防蠟技術(shù)4、化學(xué)藥劑清防蠟技術(shù)5、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)械清蠟機(jī)械處理法的原理是采用清管器、刮蠟刀或刮蠟鉤、尼龍刮蠟桿等將管壁上沉積的石蠟刮掉，這種方法已應(yīng)用了幾十年，在有些油田中的使用效果相當(dāng)不錯(cuò)，但在一些油田中使用時(shí)也暴露出其清蠟量不夠的缺點(diǎn)。四、油井清、防蠟技術(shù)

2、熱力清防蠟技術(shù)熱力清防蠟技術(shù)是利用熱能提高抽油桿、油管和油流的溫度，當(dāng)溫度超過析蠟溫度時(shí)，則起到防止結(jié)蠟的作用，當(dāng)溫度超過蠟的熔點(diǎn)時(shí)，則起到清蠟的作用，一般常用的方法是熱油處理法、熱水清蠟法、油井直接電加熱清理法。四、油井清、防蠟技術(shù)

3、熱油處理法

熱油處理法的原理是用熱洗車裝載原油，將原油加熱到110℃以上注入油井的油套環(huán)形空間，熱油直接與管壁上沉積的石蠟接觸或通過油管壁將熱量傳遞給油管壁上沉積的石蠟而使之熔化，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是除蠟效率高，缺點(diǎn)是油質(zhì)不好時(shí)會(huì)損傷地層，熱洗油在加熱過程中有輕餾份損失及不安全。四、油井清、防蠟技術(shù)

4、熱水處理法熱水處理法的原理與熱油處理法相同，熱水處理法較熱油處理法的優(yōu)點(diǎn)是比較安全，缺點(diǎn)是水對(duì)石蠟和瀝青的溶解和攜帶的能力較小，操作條件控制不好時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致從管壁上熔化下來的沉積石蠟發(fā)生再沉積而堵塞管線和設(shè)備（脫褲子現(xiàn)象）。在實(shí)施熱水處理法的過程中應(yīng)保證發(fā)生石蠟沉積的部位的溫度高于該處沉積石蠟的熔點(diǎn)，美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室己開發(fā)出預(yù)測應(yīng)用熱油處理法和熱水處理法時(shí)井底溫度的軟件。四、油井清、防蠟技術(shù)

5、油井直接電加熱清蠟最近,俄羅斯勒靶石油公司和阿克秋巴油氣開采管理局科研所，共同研制成功了一種油井直接電加熱成套裝置，它是由電加熱裝置和可使油套管保持電絕緣的沉沒式元件組成，其基礎(chǔ)部分是電力變壓器和可使電流與油井產(chǎn)液溫度成反比的可控硅變流器，采用該裝置可以保證必須的電流強(qiáng)度和加熱溫度，以有效地熔化油井的結(jié)蠟和其他沉積，它甚至可將電流強(qiáng)度調(diào)節(jié)到50A，使井口原油溫度達(dá)到40℃。四、油井清、防蠟技術(shù)

6、油管內(nèi)襯防蠟和涂層防蠟油管內(nèi)襯是在油管內(nèi)襯一層玻璃襯里，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)壁表面光滑，使析出的蠟不易粘附，比較容易被油流沖走，減緩了結(jié)蠟速度。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。四、油井清、防蠟技術(shù)五、化學(xué)藥劑清、防蠟技術(shù)

用化學(xué)藥劑對(duì)油井進(jìn)行清防蠟是目前油田應(yīng)用比較廣泛的一種清防蠟技術(shù)。用化學(xué)藥劑進(jìn)行清防蠟不影響油井正常生產(chǎn)和其它作業(yè)，且還可能起到降凝、降粘和解堵的效果?；瘜W(xué)清防蠟劑有油溶型、水溶型和乳液型三種液體清防蠟劑，還有一種固體防蠟劑?；瘜W(xué)清防蠟的理論依據(jù)“相似相溶”、“乳狀液理論”存在什么問題?貝歇爾理論與多面體理論？（1）丁德磐認(rèn)為：原油中，含有大量的石蠟、膠質(zhì)、瀝清質(zhì)，這些物質(zhì)含量越高，原油乳狀液就越穩(wěn)定，尤其是膠質(zhì)、瀝清質(zhì)、石油酸皂等界面活性物質(zhì)含量高的原油，乳化后，形成的界面膜耐熱，機(jī)械強(qiáng)度高，乳狀液的穩(wěn)定性較好。（2）趙福麟認(rèn)為：原油中的膠質(zhì)、瀝清質(zhì)本身就是防蠟劑，在膠質(zhì)、瀝清質(zhì)分子中，既有極性部分，也有非極性部分，所以它們是天然的表面活性劑。（3）貝歇爾認(rèn)為：對(duì)于原油來說，含水＜25.98%時(shí)，應(yīng)形成穩(wěn)定的W/O型乳狀液，含水＞74.02%時(shí)，形成穩(wěn)定的O/W型乳狀液，在含水25.98%--74.02%范圍內(nèi)，屬于不穩(wěn)定區(qū)域，既可形成O/W型乳狀液，也可形成W/O型乳狀液，但由于原油中存在天然的W/O型乳化劑，所以一般形成W/O型乳狀液，使原油粘度大幅度增大。（4）劉敏林原油的含水量對(duì)原油粘度的影響是比較復(fù)雜的問題。當(dāng)含水在10%～20%時(shí)，粘度隨含水量的上升明顯增大，地層中的原油易與原生水形成乳化液，這種乳化液極為穩(wěn)定，并且比不含水原油粘度高；當(dāng)含水在20%～40%時(shí)，混合液的粘度是不含水原油粘度的3～5倍；當(dāng)含水55%～75%時(shí)，混合液的粘度是不含水原油粘度的9～22倍，達(dá)到最大；含水超過80%，混合液粘度降到與水的粘度相接近，這是由于溶液由外相乳化液轉(zhuǎn)變?yōu)樗嗳榛旱慕Y(jié)果，其余為轉(zhuǎn)化過渡階段。1、常用的防蠟劑能抑制原油中蠟晶析出、長大、聚集和(或)在固體表面上沉積的化學(xué)劑。防蠟劑防止蠟沉積的辦法：能在金屬表面形成一層極性膜以影響金屬表面的潤濕性；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，即蠟晶改進(jìn)劑和蠟晶分散劑。含水是永恒的主題

(1)稠環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴在原油中的溶解度低于石蠟。在采出過程中隨著溫度和壓力的降低，稠環(huán)芳烴首先析出，給石蠟的析出提供了大量晶核，使石蠟在這些稠環(huán)芳烴的晶核上析出。但這樣形成的蠟晶不易繼續(xù)長大，因?yàn)樵谙灳е械某憝h(huán)芳烴分子影響了蠟晶的排列，使蠟晶的晶核扭曲變形，不利于蠟晶發(fā)育長大，起到防蠟作用。

(萘)(蒽)(并四苯)(菲)

(2)表面活性劑（水溶和油溶）水溶性表面活性劑是通過吸附在結(jié)蠟表面，使非極性的結(jié)蠟表面變成極性表面，從而防止了蠟的沉積。油溶性表面活性劑是通過吸附在蠟晶表面，使非極性的蠟晶表面變成極性的蠟晶表面，從而抑制了蠟晶的進(jìn)一步長大。

(3)聚合物油溶性的梳狀聚合物，分子中有一定長度的側(cè)鏈，在分子主鏈或側(cè)鏈中具有與石蠟分子類似的結(jié)構(gòu)和極性基團(tuán)。在較低的溫度下，與石蠟分子形成共晶，不利于蠟晶繼續(xù)長大。此外，這些聚合物的分子鏈較長，可使形成的小晶核處于分散狀態(tài)，不能相互聚集長大。結(jié)蠟過程分為三個(gè)階段,即析蠟、蠟晶長大和沉積階段。若蠟是從某一固體表面(如油管表面)的活性點(diǎn)析出，此后蠟就在這里不斷長大引起結(jié)蠟，則結(jié)蠟過程就只有前面兩個(gè)階段?；瘜W(xué)防蠟不是抑制蠟晶的析出，而是改變蠟晶的結(jié)構(gòu)，使其不形成大塊蠟團(tuán)并使其不沉積在管壁上。防蠟劑可與蠟形成共晶體而阻礙蠟晶的相互結(jié)合和聚集或防蠟劑可將蠟晶分散開使其無法相互疊加、聚集和沉積，達(dá)到防蠟的目的。為什么現(xiàn)場很少單獨(dú)使用呢？防蠟劑的作用機(jī)理2、常用的清蠟劑清蠟劑的作用過程是將已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)而隨油井液流流出，這涉及到滲透、溶解和分散等過程。其作用機(jī)理根據(jù)不同的清蠟劑類型會(huì)有所不同。清蠟劑主要有三種類型。(1)油基清蠟劑這類清蠟劑是溶蠟?zāi)芰軓?qiáng)的溶劑，主要有：①芳烴：苯、甲苯、二甲苯等。②餾份油：輕烴、汽油、煤油、柴油等。③其他溶劑：二硫化碳、四氯化碳等芳烴類目前用的較多。適用范圍：含水小于80%的油井都能使用。推薦使用濃度：800-1000mg/l。(2)水基清蠟劑（降黏劑）水基清蠟劑是由水、表面活性劑、互溶劑和(或)堿按一定比例組成的清蠟劑，適合于含水量較高的油井清蠟。表面活性劑的作用是改變結(jié)蠟表面的潤濕性，使其易于剝落分散。常用的表面活性劑有烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚、吐溫等

互溶劑的作用是增加水和油的相互溶解度。常用的互溶劑有：

①醇類：異丙醇、正丙醇、乙二醇、丙三醇等。②醚類：丁醚、戊醚、己醚、庚醚、辛醚等。③醇醚：乙二醇單丁醚、丁二醇乙醚、二乙二醇乙醚、丙三醇乙醚等。

互溶劑中常用的是乙二醇單丁醚。（3）降黏劑（水基和油基）油基應(yīng)用于含水大于30%的油井，加量在100-200mg/l；水基降黏劑用法是先配制成0.5-1%的水溶液，然后按3：7的比例加入。

3、微生物清蠟?zāi)壳?，微生物清蠟被認(rèn)為是石油工業(yè)中一種必不可少的方法。微生物清蠟就是將特殊的微生物體系、生物催化劑與營養(yǎng)物系統(tǒng)接種到油井中，通過控制酶在含油水界面上的反應(yīng)，改變?cè)偷牧鲃?dòng)性，產(chǎn)生短鏈的分子與生物表面活性劑。推廣此技術(shù)的瓶頸：營養(yǎng)源中毒加入方法油井腐蝕結(jié)垢是中高含水期油井不可避免的，常規(guī)的治理措施是定期投加緩蝕阻垢劑進(jìn)行控制，但所有的緩蝕阻垢劑由于受緩蝕率、阻垢率的限制，油井的緩蝕阻垢只能得到有效的扼制。如果讓中高含水油井采出液在略有增加原油黏度的情況下形成W/O型乳狀液，讓油相與井下桿管接觸，這樣能有效地解決油井的腐蝕結(jié)垢與偏磨問題。研究發(fā)現(xiàn)以脂肪肽、氟氨基酸為主體的表面活性劑能達(dá)到這一目的。（也能做為清蠟降黏劑使用）。

4、生物表面活性劑用0.5%的加量進(jìn)行了晉95-4井加藥前后原油乳化分散試驗(yàn)，加藥后原油完全乳化分散。通過測定其乳狀液的前進(jìn)角與后退角證實(shí)形成了W/O型乳狀液。2010年1月8日，自上而下總第114根19mm桿斷,斷面縮徑腐蝕；2010年2月8日，自上而下總第113根桿(D22mm)斷,斷面平齊晉40－13井2010年8月7日自上而下第175根D19mm桿下部距離接箍10cm