原油含蠟機理及清防蠟方法的研究

董娟++余杰+劉勇

摘 要： 我國的原油含蠟比較多，在石油開采過程中，隨著原油向井筒運移過程中溫度下降，出現原油中的蠟析出并聚集在近井地帶，引起井筒堵塞或管柱蠟卡等問題，影響油井的正常生產。本文針對油井結蠟的現象，探討原油含蠟的機理，并提出一些主要的清防蠟方法。

關鍵詞： 原油 清防蠟 降粘降凝

1.引言

我國與世界上多數產油國有所不同，生產的原油以易凝原油為主，因易凝原油含蠟量較高，常稱“含蠟原油”。據統計，蠟的質量分數超過10%的原油幾乎占整個產出原油的90%，并且大部分原油中含蠟在20%以上，有的甚至高達40%-50%[1]。含蠟原油具有凝點高、流變性復雜等特點，使其在生產、儲存和運輸過程中出現很多問題[2]。因此，通過研究原油含蠟的機理，提出有針對性的清防蠟方法顯得至關重要。

1.原油含蠟的機理

1.1.原油含蠟的特點

原油是一種天然生成的復雜烴類化合物的混合物，并含有少量氧、氮、硫等化合物[2]，主要以含氧化合物為主。含蠟原油是一種蠟含量比較高的組成復雜的混合物，其中蠟的組成、含量、性質及其在原油中的形態等是導致原油流變性復雜化的根本原因。在不同的溫度下，原油中的蠟處于不同形態，使原油呈現出不同的流變特性。

1.2原油結蠟的過程

在油層條件下石蠟通常以溶解態存在，但在原油開采過程中隨著壓力降低和輕質組分的逸出和溫度的下降，原油沿著油管上升過程中蠟便結晶析出，并不斷沉積。由于油管壁不光滑，蠟晶沉積于油管壁上，隨著原油溫度的繼續降低、蠟晶不斷長大，逐漸在油管壁上形成厚厚的固體石蠟，阻止原油的流動，影響油井的正常生產，甚至卡井[3]。

1.3影響結蠟的因素

造成原油中蠟結晶析出的原因有多種，溫度和壓力的變化對其影響最大。原油溫度下降是促使石蠟從原油溶解狀態中分離出來的主要原因。造成原油溫度下降的原因是多方面的，除了地表地層溫度呈梯度遞減造成井筒液體溫度隨液流上升而降低以外，隨著井筒液體向上運移，系統壓力降低，原油中輕質成分以氣態的形式從原油中溢出并膨脹，氣體膨脹需要吸收大量熱量，致使原油溫度降低。

1.4.結蠟危害

原油中蠟含量越高，油層滲透率越低。沉積析出的蠟堵塞產油層，降低油井產量，嚴重時造成油井停產。油井管道結蠟會造成輸油通道減小、油井負荷增大、井口回壓升高，嚴重時甚至造成蠟卡、抽油桿斷脫等問題。油井結蠟極大影響油井產油量，因此尋求更合理的方法解決原油開采中遇到的這些問題，便成為急需解決的課題。

2.清防蠟方法

常用的油井清防蠟方法有機械清蠟、熱力清蠟、強磁防蠟、化學劑清防蠟和最新的微生物清防蠟。

2.1機械清蠟

機械清蠟是用專門的工具刮除油井管壁上的蠟，然后通過液流將刮除下的蠟帶出地面。機械清蠟有不需停井、不影響產量、對地層無污染等優點，但其穩定性不強，費時費力，目前已基本不應用。

2.2熱力清蠟

熱力清蠟是通過提高液流和沉積表面溫度，溶解沉積在井壁上蠟的一種清蠟方法。熱洗方法具有清蠟效果好的優點，但受到地層壓力低的影響，洗井液在洗井過程中進入地層致使地層遭到破壞，同時對油層造成了嚴重的污染。

2.3強磁防蠟

強磁防蠟是利用磁場的作用使得原油分子和分子團之間的聚合性減弱，當原油從強磁防蠟器中通過時，受到洛倫茲力的作用，蠟晶之間、蠟晶與膠體分子之間的黏附力削弱，蠟晶的聚結破壞，使得蠟晶以細小的顆粒狀懸浮在原油中，從而隨液流流出井口。

2.4化學劑清防蠟

化學劑清防蠟是通過將藥劑從油套環空中加入或通過空心抽油桿加入，從而達到清防蠟的效果。這種清防蠟技術具有設備投入少和不傷害地層的優點，但其缺點是影響油品質量，有效期短。

2.5微生物清防蠟

微生物清防蠟是針對原油中含蠟的特點，利用微生物自身具有黏附在金屬或黏土礦物表面生長，能夠在金屬和黏土礦物表面形成一層微生物保護膜的特點，把篩選出的合適細菌注入井筒，從而阻止石蠟結晶[5]，同時緩解或者防止井筒結蠟的一種新興技術，具有清防蠟效果好，價格便宜，無污染等優點。

2.5.1微生物清防蠟技術

微生物清防蠟技術是利用微生物裂解重質烴類和石蠟，代謝產生的氣體能溶于原油而使原油黏度下降；以烷烴作碳源的細菌大量繁衍，產生表面活性物質和部分菌群分解膠質使稠油乳化，從而降低原油黏度[6]。該技術由于利用微生物連續產生生物化學劑，克服了熱處理和化學處理等常規技術存在的一些缺點，如作用周期短，沉積的高分子石蠟進入地層引起孔喉堵塞造成產量損失、熱油或熱水處理加重地層損害等問題。

2.5.2微生物對原油黏度的影響

影響原油產量的一個關鍵因素是原油黏度。原油黏度越低，流動性越好，越容易被采出地面。許多研究結果表明，某些微生物與原油發生作用后引起原油黏度的降低，可能有以下三個方面的原因：一是微生物對原油的降解作用，破壞了原油中膠質、瀝青質等作為質點形成的網狀結構，也就是降低了原油中重質組分的相對含量，改善了原油的流動性；二是微生物在繁殖代謝過程中產生一些有機溶劑，對原油產生稀釋作用；三是微生物代謝產生的表面活性物質對原油發揮了乳化作用，形成水包油性型乳狀液，從而降低原油黏度[7]。

3.結語

原油含蠟使其在開采過程中受溫度、壓力等變化的影響，原油中的蠟結晶析出，并不斷沉積在輸油管壁上，引起一系列問題，影響了原油的正常生產和輸送。因此，研究原油含蠟機理，針對此問題提出解決對策，比較各種清防蠟方法，發現微生物清防蠟因其具有節能環保的優點，有望成為原油清防蠟的研究方向。

參考文獻：

[1]金偉，楊斌.熱油管道的結蠟與清蠟[J].廣西輕工業.

[2]張志強.膠州灣石油烴和其它環境因子的時空分布及其相關性研究[D].中國海洋大學碩士論文.

[3]邵本東.微生物與生物表活劑在歐31塊油井清防蠟中的應用研究[D].大慶石油學院碩士論文.

[4]肖進軍.油井結蠟及清防蠟技術探討[J].化學工程與裝備.

[5]楊前杰，朱平，楊國強，梁飛.微生物降黏清防蠟技術應用[J].科技情報開發與經濟.

[6]肖穩發，劉錫建，張紅，徐菁利，陳思浩，劉則華.微生物技術在油氣田開發中的研究與應用進展[J].化學與生物工程.

[7]董智勇，王明勇，黃文輝.高蠟原油開發中的防蠟清蠟技術進展[J].能源與節能.

[8]白新宇，郗妮妮.采油微生物菌種的實驗評價方法[J].實驗室科學.