淺談原油含蠟機理及清蠟防蠟方式

摘 要：隨著新型冠狀病毒的爆發，原油價格的暴跌，嚴重影響石油行業的發展。原油結蠟現象阻礙了原油生產，增加了流體的流動阻力，增加了抽油機的運行負荷，提高了原油采油成本。隨著結蠟原理的不斷深入，我國已經研制了多種清防蠟的工藝，因地制宜的采用相應措施，可以減緩原油結蠟現象，為原油生產節約了成本，應對當前的形式。

關鍵詞：原油;結蠟原理;清防蠟的工藝;成本控制

1 油井結蠟機理及危害

1.1 原油結蠟現象

對于含蠟的原油，在開采過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的蠟便以結晶析出、長大聚集和沉積在油管，抽油桿，抽油泵等固相表面上，即出現所謂的結蠟現象。

1.2 油井結蠟的機理

原油在地層中處于高溫高壓狀態，蠟在原油的溶解度大，析蠟溫度低，當原油從地層中抽入到井筒，隨著地層深度變淺原油壓力，溫度下降，蠟在原油的溶解度變小，析蠟溫度升高，在到達析蠟點的時候就會出現分子擴散運動、蠟從原油中析出，伴隨著紊流作用，重力作用，蠟會逐步在油管管壁，抽油桿，等處沉積形成固體蠟。

1.3 油井結蠟的危害

①當蠟在油管內壁、抽油桿外側、油泵入口處聚集時，會縮小原油的流動橫截面，降低了原油的產量，降低了泵效，嚴重時甚至停產;②阻礙著抽油設備的正常運轉，蠟在抽油機系統內聚集，增加了抽油機的運行負荷。提高了油井維護成本，降低油井的使用效率。

2 油井結蠟影響因素

2.1 原油的性質及含蠟量

①原油中所含輕質餾分越多，蠟在原油的溶解度越大，則蠟的初始結晶溫度就越低，保持溶解狀態;原油中所含重質餾分越多，蠟在原油的溶解度越小，則蠟的初始結晶溫度就越高，蠟越容易析出;②原油中含蠟量越高，析蠟溫度越高，油井就越容易結蠟。我廠大部分原油都屬于高蠟原油。

2.2 原油中的膠質、瀝青質

膠質溶于油，其表面可以吸附初始結晶蠟，使其溶解于原油中，阻止蠟的繼續結晶，瀝青質是膠質的進一步聚集物。不溶于油，而是以極小的顆粒分散在油中，可成為石蠟結晶的中心，加速了蠟的結晶速度，因此在蠟初結晶階段，膠質阻礙蠟的結晶，又在結蠟后瀝青質使沉積蠟黏結強度增大而不易被油流沖走。

2.3 原油中的機械雜質

機械雜質對蠟的初始結晶溫度影響不大。原油中的細小砂粒及機械雜質將成為石蠟析出的結晶核心，而促使石蠟結晶的析出，加劇了結蠟過程。

2.4 壓力的影響

壓力降低，氣體從原油中不斷溢出，導致原油的粘度增加，原油的流動性降低，為原油結蠟提供了物理條件。

2.5 溫度的影響

地層中存在溫度梯度，在我廠溫度梯度2-3℃/100m，以2000m的井為列，井底的溫度高于40-60℃。當原油從井底被抽油泵抽到地面時，溫度不斷降低，當溫度低于析蠟溫度，蠟便在油管，抽油桿上析出。

2.6 含水率的影響

原油的結蠟程度隨著原油含水上升成下降趨勢，二者呈相反狀態。原油含水高時，在井筒內形成的水包油乳化液，在油管管壁內形成一層水膜，石蠟是親油物質，不易在管壁上聚集結蠟;當原油含水降低時，形成油包水的乳化液，在油管管壁內形成一層油膜，對于親油的石蠟來說，當石蠟從原油中析出后，可以吸附到管壁上，利于石蠟的析出，加大了原油中蠟的結晶速度。

3 油井清蠟防蠟方式

常見的油井清蠟防蠟方式有機械清蠟、熱力清洗、化學防蠟、微生物防蠟、涂層防蠟、磁防蠟等。

3.1 機械清蠟

機械清蠟是一種常見的清除蠟的方法，對于不同采油方式，清蠟方式不同。自噴井主要利用清蠟鉆頭或者刮蠟片，抽油井則通過在抽油桿上安置可以多角度活動的刮蠟器進行刮蠟。利用清蠟裝置把蠟刮落在原油中，并伴隨著原油排除井筒。達到清蠟效果。

3.2 熱力清洗

早期的熱洗清蠟采用的是以熱水為介質，采用反洗，熱水從套管閘門進，提高油管的溫度，高于析蠟溫度時，蠟液化后脫落到原油中，隨著原油的不斷抽吸排出地面。但熱水從射孔和壓裂后的孔道進入油氣層，容易污染地層，當大量的水進入地層，原油的含水率上升，很難降低到原來的含水率。后期開發的蒸汽熱洗法，采用100℃的熱蒸汽為介質，將熱蒸汽由套管閘門注入井筒內，關閉閘門，蒸汽先凝結為100℃的水，此時物質由氣體轉化液體，發生物態變化，釋放大量的潛熱。當變成100℃的水，再繼續放熱。兩者相比，相同的熱量下，需要的蒸汽量很少，對地層的污染降低。恢復正常的生產周期僅需要0.5-1天。

3.3 化學藥劑方法

化學清蠟防蠟應用十分廣泛，不僅在于其清洗能力強大，而且具備良好的預防效果，并且還能起到降凝解堵的作用。主要是在原油中添加化學劑，使其充分溶解，改變石蠟結晶的化學結構，使其難以聚合，這種類型的化學劑在預防上具備很好的作用，通常被稱為“水溶性清防蠟化學劑”，此外還有油溶性和乳液性以及固體化學用劑。一些化學劑還被用來噴射在油管內壁上，形成一層連續的保護層，與物理涂層一樣具備良好的預防結蠟效果。

3.4 微生物清蠟

微生物主要有嗜蠟厭氧菌、嗜膠質微生物、嗜瀝青質微生物。嗜蠟厭氧菌以蠟為食嗜，破壞了蠟的結構，嗜蠟厭氧菌在新陳代謝時，形成氮氣、二氧化碳，有機酸，溶于原油中，降低原油的粘度，增加蠟在原油中的溶解程度，但是對于經過酸化處理的部分油井，以及油井產出液較低時，微生物防蠟、清蠟技術應用效果不佳。嗜膠質微生物、嗜瀝青質微生物在使用中污染小，效果良好，但是在使用微生物清蠟時，技術要求高，原油溫度，油層壓力，要嚴格把控。

3.5 涂層防蠟

在油管內壁刷一層涂層，表面光滑，具有親水性，降低蠟在油管內壁上吸附，但是作業時，易于碰傷管壁。導致油管表面粗糙，失去防蠟的效果。

3.6 磁防蠟

在使用磁防蠟時，還需綜合考察油田磁場方向、強度。常見磁防蠟技術為電磁式、永磁式，兩者從成本、耗能方面差別較大。要根據油田的具體的情況來選擇防蠟的形式。

4 結論

原油結蠟阻礙了油田的生產，針對不同情況的油井結蠟，我們要根據具體的情況，選擇合適的清防蠟方式，或者單一使用，或者多種結合使用，在選擇合適的清防蠟方式，要合理科學操作，降低蠟對油田的危害性：①化學清蠟防蠟效果較好，但是成本較高，可以選用產量高、含水率低、油井結蠟嚴重的油井，進行化學防蠟清蠟。針對水溶性化學藥劑和油溶劑化學藥劑要進行室內配伍實驗，和清蠟防蠟效果對比，選擇適合的化學藥劑;②熱力清蠟有效井段為油井的上部井段，下部井段清蠟效果并不好，蒸汽清蠟效果優于熱水清蠟，對地層的危害小;③磁防蠟，改變了蠟晶體運動方向，在磁場強的油田效果明顯，在磁場強的油田效果不好;④油井見水后，低含水階段結蠟嚴重，含水上升到一定程度結蠟減輕;⑤對于出砂的油井，砂充當了蠟結晶的核心，加劇了結蠟程度。

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作者簡介：

朱麗（1984- ），女，陜西省延安市人，工程師，本科，主要從事注水工藝研究。