油井清防蠟技術(shù)

在含蠟原油的開采過程中，雖然可采用各類防蠟方法，但油井仍不可避免地存在有蠟沉積的問題。蠟沉積嚴(yán)重地影響著油井正常生產(chǎn)，所以必須采取措施將其清除。

油井常用的清蠟方法有機(jī)械清蠟、熱力清蠟、化學(xué)清蠟等。

機(jī)械清蠟是指用專門的工具刮除油管壁上的蠟，并靠液流將蠟帶至地面的清蠟方法。在自噴井中采用的清蠟工具主要有刮蠟片和清蠟鉆頭等。一般情況下采用刮蠟片;但如果結(jié)蠟很嚴(yán)重，則用清蠟鉆頭;結(jié)蠟雖很嚴(yán)重，但尚未堵死時用麻花鉆頭;如已堵死或蠟質(zhì)堅硬，則用矛刺鉆頭。

有桿抽油井的機(jī)械清蠟是利用安裝在抽油桿上的活動刮蠟器清除油管和抽油桿上的蠟。油田常用尼龍刮蠟器，在抽油桿相距一定距離(一般為沖程長度的l/2)兩端固定限位器，在兩限位器之間安裝尼龍刮蠟器。抽油桿帶著尼龍刮蠟器在油管中往復(fù)運(yùn)動，上半沖程刮蠟器在抽油桿上滑動，刮掉抽油桿上的蠟，下半沖程由于限位器的作用，抽油桿帶動刮蠟器刮掉油管上的蠟。同時油流通過尼龍刮蠟器的傾斜開口和齒槽，推動刮蠟器緩慢旋轉(zhuǎn)，提高刮蠟效果，由于通過刮蠟器的油流速度加快，使刮下來的蠟易被油流帶走，而不會造成淤積堵塞。

機(jī)械清蠟不能清除抽油桿接頭和限位器上的蠟，所以還要定期輔以其它清蠟措施，如熱載體循環(huán)洗井或化學(xué)清蠟等措施。

熱力清蠟是利用熱力學(xué)能提高液流和沉積表面的溫度，熔化沉積于井筒中的蠟。根據(jù)提高溫度的方式不同可分為熱流體循環(huán)清蠟、電熱清蠟和熱化學(xué)清蠟三種方法。

1.熱流體循環(huán)清蠟法(熱洗清蠟)

熱流體循環(huán)清蠟法的熱載體是在地面加熱后的流體物質(zhì)，如水或油等，通過熱流體在井筒中的循環(huán)傳熱給井筒流體，提高井筒流體的溫度，使得蠟沉積熔化后再溶于原油中，從而達(dá)到清蠟的目的。根據(jù)循環(huán)通道的不同，可分為開式熱流體循環(huán)、閉式熱流體循環(huán)、空心抽油桿開式熱流體循環(huán)和空心抽油桿閉式熱流體循環(huán)四種方式。 熱流體循環(huán)清蠟時，應(yīng)選擇比熱容大、溶蠟?zāi)芰?qiáng)、經(jīng)濟(jì)、來源廣泛的介質(zhì)，一般采用原油、地層水、活性水、清水及蒸汽等。為了保證清蠟效果，介質(zhì)必須具備足夠高的溫度。在清蠟過程中，介質(zhì)的溫度應(yīng)逐步提高，開始時溫度不宜太高，以免油管上部熔化的蠟塊流到下部，堵塞介質(zhì)循環(huán)通道而造成失敗。另外，還應(yīng)防止介質(zhì)漏入油層造成堵塞。

2.電熱清蠟法

電熱清蠟法是把熱電纜隨油管下入井筒中或采用電加熱抽油桿，接通電源后，電纜或電熱桿放出熱量，提高液流和井筒設(shè)備的溫度，熔化沉積的石蠟，從而達(dá)到清防蠟的作用。

3.熱化學(xué)清蠟法

為清除井底或井筒附近油層內(nèi)部沉積的蠟，曾采用了熱化學(xué)清蠟方法，它是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱力學(xué)能來清除蠟堵，例如氫氧化鈉、鋁、鎂與鹽酸作用產(chǎn)生大量的熱力學(xué)能。

NaOH+HCl=NaCI+H2O+99.5 kJ

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑+462.8 kJ

2Al+6HCI=2A1C13+3H2↑+529.2 kJ

一般認(rèn)為，用這種方法產(chǎn)生熱力學(xué)能來清蠟很不經(jīng)濟(jì)，且效率不高少單獨(dú)使用。它常與酸處理聯(lián)合使用，以作為油井的一種增產(chǎn)措施。

通常將藥劑從油套環(huán)空中加入或通過空心抽油桿加入，不會影響油井的正常生產(chǎn)和其他作業(yè)。除可以起到清防蠟效果外，使用某些藥劑還可以起到降凝、降粘、解堵的作用。化學(xué)清、防蠟劑有油溶性、水溶性和乳液型三種液體清、防蠟劑，此外還有一種固體清、防蠟劑。

1.油溶性清防、蠟劑

現(xiàn)場使用的油溶性清防蠟劑主要由有機(jī)溶劑、表面活性劑和少量的聚合物組成，例如大慶Ⅱ號清、防蠟劑的配方為鉑重整塔底油30%、120號直餾溶劑汽油66.6%、聚丙烯酰胺0.3%，T-滲透劑0.3%。其中有機(jī)溶劑主要是將沉積在管壁的蠟溶解，加入表面活性劑的目的是幫助有機(jī)溶劑沿沉積蠟中縫隙和蠟與油井管壁的縫隙滲入以增加接觸面，提高溶解速度，并促進(jìn)沉積在管壁表面上的蠟從管壁表面脫落，使之隨油流帶出油井。部分油溶性清、防蠟劑加入高分子聚合物的目的是希望聚合物與原油中首先析出的蠟晶形成共晶體。由于所加入的聚合物具有特殊結(jié)構(gòu)，分子中具有親油基團(tuán)，同時也具有親水集團(tuán)，親油基團(tuán)與蠟共晶，而親水集團(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)到降粘、降凝的目的，也阻礙蠟的沉積并起到一定的防蠟效果。

優(yōu)點(diǎn):對原油適應(yīng)性較強(qiáng);溶蠟速度快，加入油井后見效快;產(chǎn)品凝固點(diǎn)低，便于冬季使用。

缺點(diǎn):相對密度小，對高含水油井不太合適;燃點(diǎn)低，易著火，使用時必須嚴(yán)格防火措施;一般這類清、防蠟劑具有毒性。

2.水溶性清防、蠟劑

水溶性清、防蠟劑是由水和許多表面活性劑組成?，F(xiàn)場使用的配方是根據(jù)各油田原油性質(zhì)、結(jié)蠟條件不同而篩選出來的。但都是在水中加入表面活性劑、互溶劑和堿性物質(zhì)。常用的有磺酸鹽型、季胺鹽型、平平加型、聚醚型四大類。這種清、防蠟劑可以起到綜合效應(yīng)。其中，表面活性劑起潤濕反轉(zhuǎn)作用，使結(jié)蠟表面反轉(zhuǎn)為親水性表面，表面活性劑被吸附在油管表面有利于石蠟從表面脫落，不利于蠟在表面沉積，從而起到防蠟效果。表面活性劑的滲透性能和分散性能幫助清、防蠟劑滲入松散結(jié)構(gòu)的蠟晶縫隙里，使蠟分子之間的結(jié)合力減弱，從而導(dǎo)致蠟晶拆散而分散于油流中?；ト軇┑淖饔檬翘岣哂?蠟)與水的互溶程度，可用的互溶劑有醇和醇醚，如甲醇、乙醇、異丙醇、異丁醇、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚等。堿性物質(zhì)可與蠟中瀝青質(zhì)等有機(jī)極性物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生易分散于水的產(chǎn)物，因而可用水基清、防蠟劑將它從結(jié)蠟表面清除，常用的堿性物質(zhì)有氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿類和硅酸鈉、磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉等一類溶于水，使水呈堿性的鹽類。

優(yōu)點(diǎn):相對密度較大，對高含水油井應(yīng)用效果較好;使用安全，無著火危險。

缺點(diǎn):見效較慢;凝固點(diǎn)可達(dá)-20~―30℃，但在嚴(yán)寒的冬天使用，其流動性仍然有待改進(jìn)。

3.乳液型清、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、防蠟劑具有油溶性清、防蠟劑溶蠟速度快的優(yōu)點(diǎn)。由于這種清、防蠟劑其乳液的外相是水，因而又像水溶性清、防蠟劑那樣使用安全，不易著火且相對密度較大。它的缺點(diǎn)是在制備和貯存時必須穩(wěn)定，而到達(dá)井底后必須立即破乳，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，制備和使用時間條件要求較高，否則就起不到清防蠟作用。

制備乳液型清、防蠟劑常用的乳化劑為OP型表面活性劑，以及油酸、亞油酸和樹脂酸的復(fù)合酯與三乙醇胺的混合物。

4.固體防蠟劑

固體防蠟劑主要由高分子聚乙烯、穩(wěn)定劑和EVA(乙烯-醋酸乙烯酯聚合物)組成,它可以制成粒狀,或混溶后在模具中壓成一定形狀(如蜂窩煤塊狀)的防蠟塊，將其置于油井一定的溫度區(qū)域或投入井底,在油井溫度下逐步溶解而釋放出藥劑并溶于油中。作為防蠟劑用的聚乙烯要求相對分子量為5000~30000，最好在20000左右，相對密度為0.86~0.94，熔點(diǎn)在102~107℃之間，且結(jié)晶比較少，或非結(jié)晶型為宜。防蠟劑中的EVA，由于具有與蠟結(jié)構(gòu)相似的(CH2-CH2)n鏈節(jié)，又具有一定數(shù)量的極性基團(tuán)，它溶于原油中。當(dāng)冷卻時它與原油中的蠟產(chǎn)生共晶作用，然后通過伸展在外的極性基團(tuán)抑制蠟晶的生長。而溶解在原油中的聚乙烯，當(dāng)油溫降低時，它會首先析出，成為隨后析出的石蠟晶核，蠟的晶粒被吸附在聚乙烯的碳鏈上，由于空間障礙和欄隔作用也阻礙晶體的長大及聚集，并減少EVA與蠟晶體之間的粘結(jié)力，從而使油井的結(jié)蠟減少，達(dá)到防蠟的目的。

優(yōu)點(diǎn):作業(yè)一次防蠟周期較長(一般長達(dá)半年左右)，成本較低;

缺點(diǎn):它對油品的針對性較強(qiáng)，其配方必須根據(jù)油井情況和原油析蠟點(diǎn)具體篩選。

含有多種成分的專利混合可生物降解的水基表面活性劑/濕潤劑/乳化劑。是美國一家公司發(fā)明的一種擁有專利技術(shù)的、水基混合的無離子和陰離子表面活性劑，其中也添加了其它的添加劑以提供獨(dú)特的性能，減少碳?xì)浠衔?。百索福產(chǎn)品配方經(jīng)過專門優(yōu)化，能夠密封和乳化原油和碳?xì)浠衔?。通過形成膠團(tuán)來乳化碳?xì)浠衔?，在一系列?yīng)用中都非常有效。它是一種無毒配方，不含CERCLA(環(huán)境保護(hù)賠償責(zé)任法)所列明的有毒成分，100%可生物降解。已通過ABS(美國標(biāo)準(zhǔn)局)認(rèn)證的氣體抑制產(chǎn)品。百索?？梢员３钟椭邢瀴K原有狀態(tài)，使蠟塊得以松動、 抑制結(jié)蠟現(xiàn)象?，F(xiàn)場試驗表明這種專利的表面活性劑配方比熱油去除地層和采油設(shè)備上的石蠟積聚更有效、更安全、更便宜。不同于使用二甲苯基溶劑進(jìn)行處理，百索福不但可以去除污泥和石蠟，而且同時抑制產(chǎn)生的氣體，并且不會留下光滑的殘留物，增加工人的安全性。

利用該表面活性劑技術(shù)處理烴會產(chǎn)生2種效果:

(1)可溶性增加(增溶性)

(2)界面張力降低(松動)。

其技術(shù)工作機(jī)理之一是降低界面張力，因此壓降會導(dǎo)致無法"析出"石蠟，防止石蠟 (C-20 到 C-50)與油相結(jié)合的毛細(xì)作用力就會縮小。

用于清蠟的微生物主要有食蠟性微生物和食膠質(zhì)和瀝青質(zhì)性微生物。油井清蠟的微生物其形狀為長條螺旋狀體長度為1~4μm，寬度為0.1~0.3μm。該類微生物能降低原油凝固點(diǎn)和含蠟量，以石蠟為食物。微生物注入油井后，它主動向石蠟方向游去，獵取食物，使蠟和瀝青降解，微生物中的硫酸鹽還原菌的增殖，產(chǎn)生表面活性劑，降低油水界面張力，同時微生物中的產(chǎn)氣菌還可以生成溶于油的氣體，如CO2、N2、H2，使原油膨脹降粘，由此達(dá)到清蠟的目的。

(1)當(dāng)溫度降至析蠟點(diǎn)以下時，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出;

(2)溫度、壓力繼續(xù)降低，氣體析出，結(jié)晶析出的蠟聚集長大形成蠟晶體;

(3)蠟晶體沉積于管道和設(shè)備等的表面上。

原油對蠟的溶解度隨溫度的降低而減小，當(dāng)溫度降低到原油對蠟的溶解度小于原油的含蠟量的某一值時，原油中溶解的蠟便開始析出，蠟開析始出時的溫度稱為蠟的初始結(jié)晶溫度或析蠟點(diǎn)。

(1)原油的性質(zhì)及含蠟量

(2)原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)

(3)壓力和溶解氣油比

(4)原油中的水和機(jī)械雜質(zhì)

(5)液流速度、管壁粗糙度及表面性質(zhì)

(1)阻止蠟晶的析出

(2)抑制石蠟結(jié)晶的聚集

(3)創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件

(1)油管內(nèi)村和涂層防蠟

(2)化學(xué)防蠟(通過向井筒中加入液體化學(xué)防蠟劑或在抽油泵下的油管中連接上裝有固體化學(xué)防蠟劑的短節(jié)，防蠟劑在井筒流體中溶解混合后達(dá)到防蠟的目的)

(3)磁防蠟技術(shù)

(4)微生物防蠟技術(shù)