西安石油大学高职毕业设计（论文） 11 蜡的化学结构特征组成1.1 蜡的定义与结构石油主要是由各种组分的烃（碳氢化合物）组成的多组分混合物溶液各组分的烃的相态随着其所处的状态（温度和压力）不同而变化，呈现出液相、气液两相或气液固三相其中的固相物质主要是含碳原子个数为 16-64 的烷烃（即 C14H34- C64H130）,这种物质叫石蜡纯净的石蜡为白色、略带透明的结晶体，密度为 880-905ｋｇ／ｍ３，熔点４９－６９Ｏ℃在油藏条件下一般处于溶解状态，随着温度的降低其在原油中的溶解度降低，同时油越轻对蜡的溶解性越强对于溶有一定量石蜡的原油，在开采过程中，随着温度、压力的降低和气体的析出，溶解的石蜡便以结晶体析出、长大聚集和沉积在管壁等固相物质表面上，即出现的结蜡现象各油田不同的原油，不同的生产条件所结出的蜡，其组成和性质都有较大的差异蜡的典型化学结构式如图 1-1(a)所示，但是，广义地讲，高碳链的异构烷烃和带有长链烷基的环烷烃或芳香烃也属于蜡的范畴，其结构如图 1-1(b)、(c)、 (d)所示。
由此可见，生产过程中结出的蜡可以分为两大类，即石蜡和微晶蜡(或称地蜡 )正构烷烃蜡称为石蜡，它能够形成大晶块蜡，为针状结晶，是造成蜡沉积而导致油井堵塞的主要原因支链烷烃、长的直链环烷烃和芳烃主要形成微晶蜡，其相对分子质量较大，主要存在于罐底和油泥中，当然也会明显影响大晶块蜡结晶的形成和增长一般来说蜡的碳数高于 20 都会成为油井生产的威胁图 1-1 石蜡的典型化学式1.2 蜡的特征石蜡和微晶蜡的特征主要是碳数范围、正构烷烃数量、异构烷烃数量、环 西安石油大学高职毕业设计（论文） 2烷烃数量不同，具体区别见表 1-1由表 1-1 中可以看到，石蜡是以正构烷烃为主，而微晶蜡是以环烷烃为主表 1-1 石蜡及微晶蜡的组成项目 石蜡 微晶蜡正构烷烃， % 80-90 0-15异构烷烃， % 2-15 15-30环烷烃，% 2-8 65-75熔点范围，℃ 50-65 60-90平均相对分子量范围 350-430 500-800典型碳数范围 16-36 30-60结晶度范围， % 80-90 50-65蜡的晶型常常受蜡的结晶介质的影响而改变，在多数情况下，蜡形成斜方晶格，但改变条件也可能形成六方晶格，如果冷却速度比较慢，并且存在一些杂质(如胶质、沥青或其他添加剂)，也会形成过渡型结晶结构。
斜方晶结构为星状(针状 )或板状层 (片状 )，这种结构最容易形成大块蜡晶团，石蜡的主要晶型如图 1-2 所示图 1-2 石蜡的主要晶型国内部分油田原油中所含的蜡，其正构烃碳数占总含蜡量的比例各有不同，从总体上看都呈正态分布，碳数高峰值约在 25 左右，清防蜡比较容易 西安石油大学高职毕业设计（论文） 32 油井结蜡现象和影响结蜡的因素2.1 油井结蜡现象不同油田，原油性质有较大差异，油井结蜡规律也不同，为了制定油井清防蜡措施，必须研究油井结蜡现象国内各油田的油井均有结蜡现象，油井结蜡一般具有下列现象：(1)原油含蜡量愈高，油井结蜡愈严重原油低含水阶段油井结蜡严重，一天清蜡 2~3 次，到中高含水阶段结蜡有所减轻，2~3 天清蜡一次甚至十几天清蜡一次2)在相同温度条件下，稀油比稠油结蜡严重3)开采初期较后期结蜡严重4)高产井及井口出油温度高的井结蜡不严重，或不结蜡；反之结蜡严重5)油井工作制度改变，结蜡点深度也改变，缩小油嘴，结蜡点上移，反之亦然6)表面粗糙的油管比表面光滑的油管容易结蜡；油管清蜡不彻底的易结蜡。
7)出砂井易结蜡8)自喷井结蜡严重的地方即不在井口也不在井底，而是在井的一定深度上图 2-3 为某井的结蜡剖面图 2-1 某油井结蜡剖面图2.2 油井结蜡的危害原油含蜡量越高，油层渗透率就越低原油开采过程中，结晶出来的蜡，通过沉积会堵塞产油层、使油井产量下降，严重的甚至会造成停产通道中的 西安石油大学高职毕业设计（论文） 4结蜡会造成油井油流通道减小，从而增大油井负荷，井口回压升高，严重时甚至会造成蜡卡、抽油杆断脱等油井结蜡在很大程度上会影响油井产油量，因此寻求更合理的方法去解决油气生产中遇到的这些问题，便成为油田开发中急需解决的课题，油井的防蜡和清蜡是油井管理的重要内容2.3 影响结蜡因素的分析通过对油井结蜡现象的观察及结蜡过程的研究，影响结蜡的主要因素是原油的组成( 蜡、胶质和沥青的含量)、油井的开采条件(温度、压力、气油比和产量)、原油中的杂质( 泥、砂和水等)、管壁的光滑程度及表面性质其中原油组成是影响结蜡的内在因素，而温度和压力等则是外部条件2.3.1 原油的性质和含蜡量原油中所含轻质馏分越多，则蜡的结晶温度就降低，即蜡不易析出，保持溶解状态的蜡量就越多。
图 2-2 是三种不同的油中，温度与石蜡溶解量的关系图 2-2 温度对石蜡溶解度的影响1—比重 γ=0.7351 的汽油中 2—比重 γ=0.8299 的原油中3—在比重 γ=0.8816 的脱气原油中由图看出，轻质油对蜡的溶解能力大于重质油的溶解能力蜡在油中的溶解量随温度的降低而减小图 2-2 也说明原油中含蜡量高时，蜡的结晶温度就高在同一含蜡量下，重油的蜡结晶温度高于轻油的结晶温度原油中所含轻质馏分越多，则蜡的结晶温度就降低，即蜡不易析出，保持溶解状态的蜡量就越多蜡在油中的溶解量随温度的降低而减小原油中含蜡量高时，蜡的结晶温度就高在同一含蜡量下，重油的蜡结晶温度高于轻油的结晶温度2.3.2 原油中的水和机械杂质的影响原油中的水和机械杂质对蜡的初始结晶温度影响不大，但油中的细小沙粒及机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心，促使石蜡结晶的析出，加剧了结晶过程油中含水量增加后对结蜡过程产生两方面的影响：一是水的热容量(比热)大于油的热容量，故含水后可减少油流温度的降低；二是含水量增加后易在管壁上形成连续水膜，不利于蜡沉积在管壁上所以出现了油井随着含水量的增 西安石油大学高职毕业设计（论文） 5加，结蜡过程有所减轻的现象。
2.3. 3 原油中的胶质和沥青质实验表明，随着胶质含量的增加，蜡的初始结晶温度降低这是因为，胶质为表面活性物质，它可以吸附在石蜡结晶的表面，阻止结晶体的长大沥青质室胶质进一步聚和，它不溶于油，而是以极小的颗粒分散在油中，可称为石蜡结晶的中心，对石蜡结晶起到良好的分散作用根据观察，胶质、沥青质的存在使蜡结晶分散得均匀而致密，而与胶质结合得较紧密但有胶质、沥青质存在时，在管壁上沉积的蜡的强度将明显增加，而不易被油流冲走因此原油中的胶质、沥青质对防蜡和清蜡既有有利的一面，也有不利的一面2.3.4 压力和溶解气压力和溶解气油比对蜡的初始结晶温度的影响如图 2-3 所示从图中可以看出，在压力高于饱和压力的条件下，压力降低时，原油不会脱气，蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低压力（MPa）图 2-3 蜡的初始结晶温度与压力、溶解气油比的关系曲线曲线 1-油层油；曲线 2-脱气油；R-溶解气油比；条件：油层油饱和压力 9.8MPa；含蜡量 4.51%；含胶质 2.58%在压力低于饱和压力的条件下，由于压力降低时原油的气体不断脱出，气体分离与膨胀均使原油温度降低，降低了原油对蜡的溶解能力，因为使蜡的初始结晶温度升高。
在采油过程中，原油从油层流动到地面，压力不断降低在井筒中，由于热交换，油流温度也不断降低当压力降低到饱和压力以后，便有气体分出气体边分离边膨胀，发生吸热过程，也促使油流温度降低所以采油过程中，气体的析出降低了原油对蜡的溶解能力，降低了油流温度，从而加重了蜡晶的析出和沉积2.3.5 液流速度与管子表面粗糙度及表面性质的影响油井生产实践证明，高产井结蜡情况没有低产井严重这是因为在通常情况下，高产井的压力高、脱气少、蜡的初始结晶温度低；同时液流速度大，井筒流体在流动的过程中热损失小，从而使液流在井筒内保持较高的温度，蜡不易析出；另一方面由于液流流速高 ，对管壁的冲刷大，单位时间内通过管道某位置的蜡量增加，加剧了结蜡过程，因此，液流速度对结蜡的影响有正反两方面的作用油井生产实践表明，由于油流流速高，对管壁的冲刷作用强，蜡不易沉积在管壁上油管的材料不同，结蜡量也不同管壁越光滑，越不易结蜡另外， 西安石油大学高职毕业设计（论文） 6管壁表面的润湿性对结蜡有明显的影响，表面亲水性越强越不易结蜡总之，原油组成是影响结蜡的内在因素，而温度和压力则是外部条件。
由于原油组成复杂，因此对油井结蜡过程和机理的认识，目前还处于继续深入的阶段随着新的防蜡措施的研究，对结蜡过程和机理的认识也在不断提高 西安石油大学高职毕业设计（论文） 73 油井清防蜡技术油田常用的油井清防蜡技术，主要有机械清蜡技术，热力清防蜡技术，表面能防蜡技术( 内衬和涂料油管)，化学药剂清防蜡技术，磁防蜡技术和微生物清防蜡技术 6 大类3.1 油井防蜡技术根据生产实践经验和对结蜡机理的认识，为了防止油井结蜡，应从三个方面着手：(1)阻止蜡晶的析出在原油开采过程中，采用某些措施（如提高井筒流体的温度等） ，使得油流温度高于蜡的初始温度，从而阻止蜡晶的析出2)创造不利于石蜡在管壁上沉积的条件由于管壁愈粗糙，表面愈亲油和油流速度愈小，就愈容易结蜡因此，提高管壁的光滑度，改善表面的润湿性是防止结蜡的一条重要途径3)抑制石蜡结晶的聚集在油井开采的多数情况下，石蜡结晶析出几乎是不可避免的，但从石蜡结晶开始析出到蜡沉积在管壁上还有一个使结晶长大和聚集的过程因此，在含蜡油中加入防止和减少石蜡聚集的化学药剂——抑制剂，或者利用物理场抑制蜡晶的析出与长大是防止结蜡的一条重要途径。
常用油井防蜡方法有下述几种3.1.1 油管内村和涂层防蜡这类方法的防蜡作用主要是通过光滑表面和改善管壁表面的润湿性，使蜡不易在表面沉积，以达到防蜡的目的应用较多的是玻璃衬里油管及涂料油管油管内壁上玻璃衬里油管就是在油管内壁上由(SiO 2(74.2%),Na2O(14%)， CaO(5.3%),A12O3(4.5%)，B 2O3(1%))等氧化物烧结而成的衬里，因其表面被羟基化二具有憎油亲水特性玻璃衬里的厚度为 0.5-1.0mm其防蜡原理是：利用玻璃衬里油管表面具有亲水憎油特性，在原油含水的情况下，管壁被水优先润湿形成一层水膜，使蜡不易附着而被液流携走；同时，玻璃表面十分光滑，不利于蜡的沉积；玻璃具有良好的绝热性能，使含水油井有一定的效果，但在低产井、不含水油井或稠油井中应用效果较差为防止玻璃衬里被腐蚀，玻璃衬里不应与含有氢氟酸的介质接触涂料油管就是在油管油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水强的物质，其防蜡原理与玻璃衬里油管相似目前这类物质的研究很广，最早使用的是普通清漆，但由于其在管壁上粘合强度低、效果差而逐渐被淘汰目前应用较多的是聚氨基甲酸酯类的涂料涂料油管有一定的防蜡效果，特别是对于新油管的防蜡效果较好，使用一段时间以后，由于表面蜡清除不净，以及石油中活性物质可使管壁表面性质发生变化而失去防蜡效果。
涂料油管主要用于自喷井防蜡和注水井防腐3.1.2 微生物防蜡技术微生物防蜡技术是近。