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1、第八章 防蜡剂- 128 - 第八章 清防蜡剂第一节基本性质原油中含蜡量高是造成油井结蜡的根本原因。油井结蜡如不及时清除就会造成油管堵塞、使油井产量下降、 严重时还会堵死油井。所以防蜡和清蜡啊是油井日常管理的一项重要和经常性的工作。合理及时的清防蜡措施是油井正常生产的重要保证。油井清防蜡方法很多，在油田开发过程中，曾先后试验推广过机械清蜡、热力清蜡、磁防蜡、?化学清防蜡等油井清防蜡措施，这些措施的试验和推广，都在一定程度上促进了油井清防蜡水平的提高，保证了油井的正常生产。?随着油田化学助剂理论研究的深入和发展，化学清防蜡在各种清防蜡措施中占据了主导地位，具有工艺简单、现场应用方便、 清防蜡效率
2、高、清防并重，并且不影响油井正常生产等优点。但是，由于原油物性及油井开采状况的复杂性，不同区块、不同油井、 油井开采的不同时期，油井的结蜡状况也各不相同，油井的清防蜡工艺也应随时调整，况且不同的清防蜡措施对油井具有不同的适应性，因此， 应根据不同的区块，不同的油井状况选择合理的清防蜡措施，并且应结合现场中出现的新问题研究开发新型化学清防蜡剂。一、 蜡的化学组成及性质油管内凝结的蜡其化学成分主要是固体烃类化合物，是由C16H24到C64H120的烷烃和环烷烃类化合物所组成，其次蜡中还夹杂着胶质、沥青质、水及机械杂质等。没有经过提纯的蜡是有颜色的，这是因为蜡质里含有胶质、沥青质及含硫化合物等。纯蜡
3、是无色、无味的。蜡不溶于水和酒精中，但能溶于四氯化碳、苯及石油产品（石油醚、汽油、柴油及煤油）中。二、 油井结蜡的危害各油田生产的原油含蜡量多少不一，据有关资料表明：我国和世界各国生产的原油含蜡量大多数超过2% 。渤海 BZ34油田含蜡量在10%.以上，渤西油田含蜡量达14%.，其中 4DS 井含蜡量高达21%.。大庆油田原油含蜡也在20% 以上。原油中的石蜡在油层中处于一定温度、压力及溶解气量的条件下，溶解在原油中。 在油田开发过程中，原油从油层流向井底，由井底流向地面的生产过程是压力和温度下降的过程。当蜡从原油中析出就有可能粘附在油层岩石颗粒表面上，减小甚至堵塞油流通道，增加油流阻力，影响
4、油井正常生产。结蜡严重时还会使井下及地面设备内结蜡甚至堵死而被迫停产。有些结蜡严重的油井，每天需清蜡34次，每次需清蜡12小时这给采油工作带来很大的工作量，油井结蜡也严重影响油井的生产水平，给油井生产的自动化管理增添新课题。三、 油井结蜡的影响因素第八章 防蜡剂- 129 - 1 原油组分和温度的影响原油中所含轻质馏分愈多则蜡的结晶温度就越低，蜡不易析出， 保持溶解状态的蜡量就越多。图 8-1为汽油、原油、渣油在不同温度下溶解蜡试验。图8-1 三种不同溶解度蜡量和温度的关系曲线由图中可以看出，在同一温度条件下，轻质油对蜡的溶解能力大于重质油的溶解能力。任一种油对蜡的溶解量随着温度降低而减少。因
5、此，在高温时溶解的蜡量，在温度降低时将有一部分蜡要凝析出来。同时也可以说明在同一含蜡量下，重油的蜡结晶温度高于轻油的结晶温度。2 压力和溶解气的影响在压力高于地层饱和压力的条件下，原油中的溶解气和轻质成分不易挥发，压力降低时也不会脱气，蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低，如图8-2 曲线的 AB 段；在压力低于饱和压力的条件下，由于压力降低时油中的气体不断分离出来，降低了对蜡的溶解能力，使初始结晶温度升高，如图8-2 曲线的 AC段。压力愈低，蜡结晶温度增加得愈高，这是由于初期分出的轻组分气体甲烷、乙烷等，后期分出的是丁烷等重组分气体，后者对蜡的溶解能力的影响较大，因而使结晶温度明显偏高。另外
6、溶解气从油中分出时还要膨胀、吸热，使油流温度降低有利于蜡晶析出。第八章 防蜡剂- 130 - 图8-2 初始结晶温度与压力、溶解气的关系（图中曲线 1-底层油，曲线 2-脱气油， R-溶解油气比，底层油含蜡量4.51%，胶质 2.85%）3 原油中胶质和沥青质的影响原油中都不同程度地含有胶质、沥青质， 尤其在高凝、高粘原油中含量相当高，胶质和沥青质影响着蜡的初始结晶温度和蜡的析出过程及结在管壁上的蜡性。实验证明， 随着原油中胶质含量的增加，蜡结晶温度降低， 见表 8-1 ，因为胶质为表面活性物质，它可吸附于石蜡表面上，从而阻止结晶继续增大。沥青质是胶质的进一步聚合物，它不溶于油， 而是以极小的
7、微粒分散于油中，对石蜡晶体起着良好的分散作用。在显微镜下观察，由于胶质、沥青质的存在，石蜡晶体在油中分散得比较均匀且与胶质结合的紧密，不易聚集结蜡，但是当沉积在管壁上的蜡中含有胶质、沥青质时将形成硬蜡，不易被油流冲走。表8-1 胶质含量对蜡的初始结晶温度的影响含量， % 初始结晶温度， 蜡胶质煤油8 0 92 18.5 8 1 91 17 8 2 90 16.5 4 原油中机械杂质和水的影响原油中机械杂质和水对蜡的初始结晶温度影响不大，但油中的细小砂粒和机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心，石蜡晶体易于聚集长大，加速了结蜡的过程。油中含水增高时，由于水的热容量大于油，可减少液流温度的降低，另外由于
8、含水量增加后易在油管壁形成连续水膜，而不利于蜡沉积到管壁上。第八章 防蜡剂- 131 - 因此随着油井含水量的增加，结蜡程度有所减轻，当含水量高于35时，结蜡量已经很少。如图8-3 蜡沉积与原油含水量的关系。但是含水量低时结蜡就比较严重，因为水中的盐类析出沉积于管壁有利于晶体的聚集。此图是利用“管式结蜡仪”测得的室内实验结果，水中含1% 的水溶性防蜡剂。图8-3 蜡沉积与原油含水量的关系5 液流速度、管子表面粗糙度和表面性质的影响油井生产实践表明高产井没有低产井结蜡严重，这是因为一般高产井的压力高，脱气少， 初始结晶温度较低，同时液流速度大，井筒中热损失小，使油流在井筒内保持较高的温度，蜡不易
9、析出，即使有蜡晶析出也被高速油流带走不易沉积在管壁上。另外油管壁的表面性质对结蜡也有很大影响。管壁粗糙蜡晶体容易粘附在上面形成蜡，管壁越光滑越不易结蜡。管壁表面亲水性越强越不容易结蜡。在同样条件下，玻璃油管比普通钢管油管的防蜡效果要好。这是因为在光滑表面上蜡的结晶不易粘附因此不易结蜡。四 油井结蜡规律(1) 油井含蜡量越高，油井结蜡越严重。(2) 油田开采后期较开采初期结蜡严重。(3) 高产井及井口出油温度高的井结蜡不严重，反之结蜡严重。(4) 油井见水后，低含水阶段油井结蜡严重，而含水上升到一定程度后，结蜡有所减轻。(5) 表面粗糙的管壁比表面光化的管壁容易结蜡。油管清蜡不彻底的容易结蜡。(
10、6) 出砂井容易结蜡。第八章 防蜡剂- 132 - (7) 自喷井结蜡严重的地方不是井口，而是在油管的一定深度上。抽油井最容易结蜡的地方是在深井泵的阀罩和进口处，或在泵筒以下尾管处。五 防止油井结蜡的方法防止油井结蜡一是要防止石蜡从油中析出，二是防止析出的蜡晶体聚集和粘附在管壁上。防止蜡从石油中析出就要防止油流的温度、压力降低以保持油对蜡的溶解能力不下降，通常只能控制井底压力以减少蜡的析出。更多的防止结蜡方法是防止蜡晶体聚集和粘附在油管壁上。主要有以下方法。1 增加油流速度自喷井用较小直径的油管采油，在产量不变的条件下使流速增加，把更多的蜡晶体带出油井减少油井结蜡， 这种方法适用于小产量的自喷
11、井。抽油井可采用空心抽油杆采油来提高油流速度，这种方法受到设备材料的限制，不能广泛采用。增加油流速度也有不利的方面，就是流速增加将会使压力损失加大，石油中溶解气大量逸出，油流温度下降，将有更多的蜡从油中析出，给防蜡带来困难。2 玻璃衬里油管及涂料油管防蜡玻璃衬里油管就是在油管内壁上衬一层0.5 1.0mm 的工业玻璃， 玻璃衬里是 SiO2、Na2O、CaO 、 Al2O3、B2O3等氧化物烧结而成，玻璃表面是羟基化的，具有亲水憎油性能，再加上绝热性能好和表面光滑，蜡不容易粘附在上面，可延缓结蜡速度，延长清蜡周期。使用时不应与含氢氟酸的介质接触，以防止玻璃衬里被腐蚀。涂料油管就是在油管内壁涂一
12、层固化后表面光滑、亲水性强， 与管壁粘合牢固不易脱落的涂料。聚氨基甲酸酯是目前应用较多的一种涂料，它可延缓结蜡速度，延长清蜡周期。 玻璃油管和涂料油管的防蜡作用主要是使管壁表面光滑和改善管壁表面的润湿性（达到亲水憎油），可延长油管的结蜡周期，但不能解决抽油杆的结蜡问题。3 强磁防蜡器防蜡磁化技术在油田防蜡方面的应用是根据磁学理论，首先从原油被磁化后粘度与温度关系的变化，发现其降粘与防蜡效果。磁化防蜡是一种物理方法，在60年代原苏联进行了大规模的研究与试验，见到了好的效果。原苏联在油井中进行了永磁体反交变电磁场的防蜡试验，都有一定的效果，室内试验表明，磁化后石蜡初始结晶温度明显降低，对石蜡抑止率
13、达20 25。原苏联和美国的研究成果都表明，防蜡效果主要取决于磁场强度，即应当有高性能的永磁材料。关于磁防蜡的机理研究得少尚无统一理论认识，仅就其基本理论进行分析。3.1 强磁防蜡原理分析第八章 防蜡剂- 133 - 原油经过磁化处理后，使本来没有磁矩的反磁物质(石蜡 ) ，在磁场的作用下产生了附加磁矩，干扰和破坏了石蜡分子中瞬间的取向，削弱了石蜡分子间的作用力，抑制了石蜡晶核的生成，阻止了石蜡晶体的生长使其不易搭成骨架，破坏了蜡晶间的聚结，达到防蜡目的。3.2 强磁防蜡器的分类和应用范围目前国内外采用的磁防蜡器主要有电磁式和永磁式两大类。在油田中应用无论是自喷井或抽油井，由于电磁式装置操作复
14、杂，因而使用很少。 永磁式防蜡器是采用由永磁体构成磁场的方式，不需要电源等附属设备，安装使用方便，倍受现场欢迎，目前我国各油田均使用永磁式防蜡器。强磁防蜡一般适用于油井产量高、结蜡严重、清蜡周期短的中低含水井。4 化学防蜡油井结蜡可分为三个阶段，第一阶段是蜡晶在一定条件下从石油中析出，这一阶段称为蜡析出阶段；第二阶段是析出的蜡结晶在一定条件下聚集长大，这一阶段称为蜡聚集长大阶段；第三阶段是聚集的蜡块在管壁上沉积，这一阶段称为蜡沉积阶段。当然结晶的蜡也可以在油管壁上析出，而后聚集长大直至堵死油管。根据结蜡过程可采用不同化学药剂进行防蜡。4.1 抑制蜡结晶析出法（溶剂型防蜡剂）蜡从油中析出主要是由
15、于油井压力、温度及溶解气等条件的变化，减弱了油对蜡的溶解能力，石蜡在油中的溶解度降低因而过多的蜡从油中析出。如果能提高油对蜡的溶解能力，蜡结晶就不会从油中析出。溶剂法就是抑制蜡结晶析出的最有效的方法，目前国内外采用的溶剂有二硫化碳、四氯化碳、苯、二甲苯、汽油、混合芳烃、凝析油、煤油等纯溶剂型防蜡剂。在此基础上又发展了乳剂型及溶剂和表面活性剂复配型的清蜡剂。4.2 抑制蜡结晶聚集长大法（改变蜡结晶状态法）4.2.1 稠环芳香烃型防蜡剂稠环芳香烃是指那些有两个或两个以上苯环分别共用两个相邻碳原子而成的芳香烃。例如第八章 防蜡剂- 134 - 等都是稠环芳香烃，它们主要来自煤焦油。稠环芳香烃的衍生物
16、，如：等都有稠环芳香烃的作用。稠环芳香烃型防蜡剂主要通过参加组成晶核，从而使品核扭曲，不利于石蜡结晶的继续长大而起防缩作用。稠环芳香烃可溶于溶剂中再加到原油中使用，也可加入加重剂袱后成型，做成棒状或粒状，投入井中使用。为了控制防蜡剂在油中的溶解速度，可将稠环芳香烃及它的衍生物适当复配。4.2.2 表面活性剂型防蜡剂这一类型防蜡剂有两类活性剂，即油溶性活性剂相水溶性活性别。油溶性活性剂是通过改变蜡晶表第八章 防蜡剂- 135 - 面的性质而起作用的。当这种类型的防蜡剂加入油井后，能够吸附在蜡结晶表面，便它变成极性表面( 图84)形成极性表面薄膜，防止晶体微粒聚集长大，使微粒处于分散的油中可被油流带走，不利蜡分子的进一步沉积， 达到防蜡目的。 水溶性活性剂是通过改变结蜡表面( 如油管、 抽油杆和设备表面) 的性质而起作用的。 由于溶于水的活性剂可吸附在结蜡表面，使它变成极性表面并有一层水膜，不利蜡在其上沉积。 可见， 活性剂是通过改变百蜡表面或结蜡表面的性质来达到防线的目的。油涪性活性剂型防蜡剂主要为石油磁酸盐和胺型活性剂。水溶性活性剂型防蜡剂主要是季铵盐型、平平
