高碳蠟原油中的清防蠟技術

【摘要】闡述了原油中高碳蠟的定義、結蠟機理及影響因素，簡要介紹了目前油井中常用的幾種清防蠟技術，并結合高碳蠟原油的結蠟機理，探索出了適合高碳蠟原油的清防蠟方法。

【關鍵詞】高碳蠟結蠟機理清防蠟

在原油的開采和集輸過程中，隨著溫度和壓力降低，輕質組分不斷逸出，原油中的蠟便以結晶體形式析出，聚集并沉積在油井井壁、輸油管管壁及相關設備等金屬表面，即出現結蠟現象。油田開發過程中的油井結蠟，嚴重影響了油井的正常生產，成為各油田生產單位普遍存在并急需解決的問題。

1 蠟的定義

原油中的蠟通常是指碳數大于C16的正構烷烴以及多種化合物的混合物，多數原油中，蠟的碳數主要分布于C20～C30之間，稱之為低碳蠟；高碳蠟原油除含低碳蠟外，還含有碳數大于C40的蠟，稱之為高碳蠟。高碳蠟在世界上極為罕見，這種蠟容易析出沉積，且蠟質堅硬熔點高，很難清理，嚴重制約油田正常生產。我國西部的吐哈、塔西南、火焰山油田原油中C36~C70的石蠟幾乎占整個蠟含量的50%。

2 高碳蠟結蠟機理

高碳蠟在較高的溫度下就結晶析出，形成多個穩定的晶核，成為蠟分子聚集生長的中心；隨著原油溫度不斷降低，越來越多的蠟分子從原油中結晶析出，很快吸附在高碳蠟晶體或聚集體表面，蠟分子的濃度也會越來越大，使蠟晶增長。蠟沉積量的不斷增加導致泵效降低、抽油機載荷增加及油井產量降低，甚至導致井筒堵塞以致無法生產。油井結蠟在很大程度上會影響油井產油量，防蠟和清蠟便成為油井管理的重要內容。結蠟過程見圖1：

圖1結蠟過程

3 影響結蠟的因素

影響結蠟的主要因素包括原油的組成（蠟、膠質和瀝青含量）、油井的開采條件（溫度、壓力、氣油比和產量）、原油中的雜質（泥、砂和水等）、管壁的光滑程度及表面性質。其中原油組成是結蠟的內在因素，而溫度和壓力等則是外部條件。

4 國內外油田常用清防蠟技術

油田常采用各種手段來防止或減輕原油的結蠟狀況，常用的油井清防蠟技術主要有以下7種：

4.1機械清蠟技術

機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。刮蠟工具見圖2、3。

圖2“8”字刮蠟片 圖3麻花鉆頭

4.2加熱清防蠟技術

加熱清防蠟技術基本原理就是利用熱能來提高油管或抽油桿的溫度，達到清防蠟的目的。

4.3內襯油管防蠟技術

內襯油管就是創造不利于蠟晶在壁面上吸附和沉積的條件，包括玻璃油管和涂料油管。

4.4磁防蠟技術

一般認為強磁場對蠟晶具有“磁致膠體效應”，“氫鍵異變作用”和“內晶核改變”的機理。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。

4.5微生物清防蠟技術

微生物清蠟主要有兩種，一種是食蠟性微生物，一種是食膠體瀝青質性微生物。

4.6超聲波清防蠟技術

超聲波+電熱清蠟技術的清蠟機理：一是在超聲波作用下，井內蠟和油管壁之間形成錯位而相互剝離，達到清洗油管壁作用，從而阻礙了蠟對油管壁的重新附著。二是超聲波能夠擊碎蠟的高分子鏈成低分子鏈，從而提高了蠟的流動性，再輔以電熱電纜釋放的熱能（100℃以上）使蠟熔化，然后隨井液一起排出。

4.7化學清防蠟技術

用化學劑對油井進行清蠟和防蠟是目前油田應用比較廣泛的方法。通常將藥劑從油套環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和其他作業。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。

5 高碳蠟的清防措施

除了我國西部高碳蠟問題嚴重之外，近些年來，隨著石油海外業務的發展，我國在海外收購的油田越來越多，產量逐年迅速增加，在生產過程中，結蠟問題日益突出。哈薩克斯坦PK油田原油中含大量的高碳蠟，在較高的溫度下就結晶析出，結蠟嚴重，部分油井清蠟周期僅為2天，極大地影響了油井生產的正常進行。通過對結蠟機理的研究，并基于共晶、分散及潤濕理論，綜合考慮清蠟和防蠟兩個方面，研制出了解決高碳蠟問題的清防蠟劑。高碳蠟的清防機理有如下幾點：

（1）在表面活性劑的協同作用下，清防蠟劑沿蠟沉積的縫隙以及蠟與油井管壁的縫隙滲入，促使沉積在管壁表面上的蠟溶解，并與管壁表面脫落，達到清蠟目的。

（2）根據共晶、分散理論，在蠟晶改進劑的分子結構中引入與高碳蠟結構相似的烷基鏈，確保清防蠟劑分子與高碳蠟形成牢固的共晶體，并能將高碳蠟晶穩定地分散在原油中，抑制其在結蠟表面的沉積，實現防蠟效果。

（3）根據潤濕理論，在清防蠟劑的分子結構中引入適宜極性強度的極性基團，以平衡清防蠟劑的親油性和親水性，提高其潤濕性，確保清防蠟劑在結蠟表面形成牢固的水化膜，抑制蠟在金屬表面的沉積，提高防蠟性能。

采用這種清防蠟方法，在解決高碳蠟原油結蠟嚴重的問題上，取得了良好的效果。

參考文獻

[1] 王彪.油井結蠟和清防蠟劑[J].精細石油化工，1994，(6):64-71.

[2] 魏剛，劉興勤.高效水基乳液清蠟劑的研制[J].內蒙古石油化工，2000，(26).

[3] 肖進軍.油井結蠟及清防蠟技術探討.化學工程與裝備，2010，(7):65-66.

[4] 趙福麟.采油用劑.山東東營:石油大學出版社，2000.

[5] Fu Shengzhang，Jian Ouyang，Muxi Wu. Enhancing water-flooding effectiveness of the heavy oil reservoirs by using the viscosity reducer，2010，SPE133214:18-20.

[6] 張付生，方甲中，朱福民等.哈薩克斯坦PKKR原油特性及HS防蠟劑的研究[J].石油學報(石油加工)，2010，(5):712-717.

中國礦業大學（北京）碩士研究生開題報告