清防蜡工艺技术的研究及应用

清防蜡工艺技术的研究及应用
摘要：河南油田分公司第一采油厂江河油矿油井结蜡、出砂严重，油井经常被蜡卡。

通过采用热载体循环洗井清蜡技术、化学清防蜡技术、微生物清防蜡技术、机械清蜡技术、磁防蜡等技术，其中以化学清防蜡技术为主、热洗为辅工艺技术，使整个油矿的清防蜡工作大有改观，取得了较好的经济效益。

对今后的清防蜡研究提出了发展方向。

关键词：油井防蜡清蜡化学热采微生物分析
一、概述
清防蜡是油井生产管理中的一个重要课题。

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、区块开采的不同时期，油井的结蜡状况各不相同，油井的清防蜡工艺也应随时调整。

1.蜡的性质及其对生产的影响
蜡可分为两种，一种是石蜡，常为板状或鳞片状或带状结晶，相对分子质量为300～500，分子中的c原子数是c16～c35，属正构烷烃，熔点为500c左右；另一种是微晶蜡，多呈细小的针状结晶，相对分子质量为500～700，分子中的原子数是c36～c63，熔点是60～900c。

石蜡能够形成大晶块蜡，是造成蜡沉积而导致油井堵塞的主要原因。

微晶蜡由于其熔点高且蜡质为粘性，清蜡防蜡都很困难。

油田开发过程中油井结蜡，严重影响了油井的正常生产。

井筒与地面管线结蜡，增大油流阻力，造成回压升高，产量降低，增加抽
油机负荷，造成抽油杆蜡卡，严重时会造成断脱；地层射孔炮眼和泵入口处结蜡，降低泵效；油层内部结蜡会大幅度降低其渗透率，使油井大幅度减产甚至不出。

2.影响油井结蜡的主要因素
蜡在地层条件下一般以液体存在，然而在开采过程中，随着温度和压力的下降以及轻质组分不断逸出，原油的溶蜡能力会降低，蜡开始结晶、析出、聚集、堵塞井筒和地面管道。

实际上，采油过程中结出的蜡并不是纯净的蜡，它是原油中那些与高碳烷烃混在一起的，既含有其它高碳烃类，又含有沥青质、胶质、无机垢、泥沙和油水乳化物等半固态和固态物质。

影响结蜡的主要因素有：
2.1原油性质与含蜡量：原油中轻质馏分越多，溶蜡能力越强，析蜡温度越低，越不容易结蜡。

2.2温度：当温度保持在析蜡温度以上时，蜡不会析出，就不会结蜡，而温度降到析蜡温度以下时，开始析出蜡结晶，温度越低，析出的蜡越多。

但是析蜡温度会随开采过程中原油组分变化而变化。

值得注意的是，析蜡温度是随开采过程中原油组分变化而变化的，应当根据预测的开发过程原油组分变化情况，用高压物性模拟试验的方法测试析蜡温度变化。

对小油田也可以借用类似的数据。

2.3压力：原油生产过程中井筒内的压力低于饱合压力时，溶解在原油中的伴生气从原油中脱出，使原油溶蜡能力降低，同时气体膨胀带走了原油中的一部分热量，引起原油自身温度的降低，促使结蜡。

2.4原油中胶质和沥青质：胶质和沥青质对结蜡起着两方面的作用，一方面可以吸附在蜡晶表面，阻止蜡晶长大，对蜡晶起到分散作用；另一方面有胶质沥青质存在时，沉积的蜡强度明显增加，不易被油流冲走，沉积的蜡硬度比较大。

2.5原油中的杂质和垢：杂质和水中的微粒都会成为结蜡核心，加快结蜡。

但随着含水上升，同样流量，越往上，温度会越低，析蜡点上移，结蜡现象会增加。

室内试验证明，江河区当含水上升到60%以上时，会形成水包油的乳化物，阻止蜡块的聚积，在油管壁上也会形成一张保护水膜，使析出的蜡不易附着在管壁上。

2.6流速和管壁特性：室内试验证明，结蜡量在开始时随流速升高而增加，当流速达到一定值时，冲刷作用会增强，从而延缓了结蜡的速度。

管材表面光滑度越强越不容易结蜡，表面亲水的管材与亲油的比也不易结蜡。

3.油田常用的清防蜡方法比较
3.1热载体循环洗井清蜡
3.1.1高温热洗清蜡。

优点：融蜡排蜡速度快，清蜡彻底。

缺点：易污染地层，特别是对地层漏失量大及水敏强的油井；另外拉到井场洗井液的温度不达标，造成清蜡不彻底。

3.1.2高温超导热洗清蜡。

优点：污染地层轻，影响生产小，只要温度够，循环时间有保障，溶蜡比较好.缺点是溶化的蜡不能及时的排出，造成液体中的蜡可能处于饱合状态，温度下降后蜡重新析出聚集在管壁上，结的蜡变得更致密更坚硬。

3.1.3利用油井高温产出液洗井清蜡。

优点：成本低，对地层伤害小。

缺点：应用范围受限制。

电加热清蜡。

优点：清蜡及时，对地层伤害小。

缺点：一次投资大，且运行费用高。

3.2化学清防蜡：用各类化学药剂对油井进行清防蜡是目前江河矿油井清防蜡的一种技术，它不仅不影响油井正常生产，而且可以具有清防蜡、降粘、降凝和解堵的作用。

3.2.1机理：一般化学清防蜡剂基于两种机理，其一是使用一种（或多种）药剂能在金属表面形成一种极性膜以影响金属表面的润湿性，从而减少蜡的沉积。

其二是加入一种（或多种）药剂使其改变蜡晶结构或使蜡晶处于分散状态，彼此不互相叠加，而悬浮于原油中。

3.2.2清、防蜡剂分类
防蜡剂：一般根据防蜡机理，将化学防蜡剂分为两种类型：表面活性剂型和高分子聚合物（又称蜡晶改进型）
3.2.2.1表面活性剂型防蜡剂
这种类型的防蜡剂具有破乳、润湿等多性能的复合表面活性剂。

如各种磺酸盐、铵盐等。

这种复合物加入后在井筒内能迅速破乳使一部分水脱出，从而使水成为外相，在管壁上形成一层保护性水膜，致使部分蜡块不易粘附在管壁上。

可以使石蜡晶块以细碎块态被油流带走而达到防蜡的目的；此类药剂比较适合低含水的油井。

3.2.2.2高分子化合物型防蜡剂
这些化合物通常是具有石蜡结构链节的支链型高分子聚合物。

石油中蜡是这样沉积的：当温度降低至原油浊点时，原油中开始析出蜡的微晶，温度继续降低，蜡晶增加并逐渐连成网状结构，把油包在其中，而高分子溶于原油后形成遍及整个石油组织的网络结构，若原油中析出蜡微晶则吸附在网络结构上，干扰了蜡晶的形成，改变了石蜡的晶形，使其不易聚结粘附，从而达到防蜡目的。

此类药剂的适应面较广。

清蜡剂：可以分为：油基清蜡剂、水基清蜡剂、乳液型清蜡剂三种类型。

油基清蜡剂：能将已形成的蜡溶解。

它在使用时通常配有表面活性剂，以提高清蜡剂的分散、渗透、清洗作用。

但这类清蜡剂毒性较大，不建议使用。

水基清蜡剂
水基清蜡剂是以水为分散介质、以表面活性剂为主、溶剂为铺，它主要是破坏蜡分子和油管壁间的粘结力，导致蜡从油管壁脱落。

从而将其从管壁上清除，但对结蜡较厚的油井不太适合。

乳液型清蜡剂
由于以上两种清蜡剂在使用过程中均有局限性，近年来国内外研制出乳液型清蜡剂。

它克服了以上两种清蜡剂的不足。

有很好的应用空间。

化学清防蜡方式：常用方式是定期或连续将药剂从套管环形空间加入、井下下固体防蜡块、挤注防蜡等三种方式。

优点：不影响油井正常生产和其它作业，不会对地层造成伤害。

缺点：须找到一种有针对性的药剂，药剂量与加药周期不易科学量化确定，日常加药工作量较大。

3.3微生物清蜡技术。

微生物清防蜡就是将微生物从油套空间注入后，利用其活性，降解原油中碳氢化合物、沥青质，降低原油中的含蜡量，从而抑制石蜡的沉积。

该技术具有施工简单，有效期长；减少污染；改善油层的润湿性，提高油层渗透率等优点，但对温度、酸碱性要求严格。

3.4磁防蜡技术
永磁技术应用于防蜡。

正构烷烃c18h38经磁场处理后，粘度降低50 %左右，凝固点下降2～7℃，析蜡点下降1～3℃。

磁效应保持时间约为48h；有电磁式和永磁式两大类。

3.5机械清蜡技术
机械清蜡就是用专门的刮蜡工具或清蜡工具，在自喷井和有杆泵抽油井中广泛应用。

优点：既简单又直观；缺点：仅在自喷井和有杆泵抽油井中应用。

二、清防蜡方面做的工作
1.在洗井方式上
首选串洗，它是通过对计量站工艺流程改造，从高温油井进站油管线上，连接分支至掺水母管，然后通过单井掺水管线将高温油井高温介质输送至低温油井井口，导入油套环空内进行洗井的一种方法。

这种方法减少油层污染伤害，同时节约费用；并交换使用洗井
方式，利用串洗的优势——污染小，费用低；超导洗井的优势——高温，污染小，锅炉洗井的优势——排量大，携带能力强（可以将聚集在井筒和泵座内的机杂或胶结物携带出来），发挥各洗井方式的优点。

实施过程中，因洗井介质流量（压力）、温度对洗井效果，含水恢复期起着重要作用，由此确定洗井的基本原则是：
1.1洗井介质入井瞬时流量不大于4立方米/每小时，
1.2低产低能井入井介质总量加上该井日常产液量控制在理论排量70%以下；
1.3集油管线大于300米的油井洗井，必须对掺水管线进行预热处理。

2.在洗井周期上
可以利用一下三种方法来确定：①根据电流的变化来确定洗井周期，但不同的油井，变化范围不一样，一般在2-3个之间。

②通过功图对比来确定动态洗井周期，主要是对比最大负荷，通过多年的实验，发现最大负荷上升4-5kn时，必须进行洗井。

③根据回压的变化进行洗井，回压上升0.3-0.4mpa必须安排洗井。

3.在药剂选择上
一般有两种情况，对于容易结蜡的油井，加清防蜡剂，而油稠，含蜡量也高，但不易形成蜡快的油井，一般加降粘剂即可。

同时我们还做了药剂残留浓度和沉没度、产液量的关系试验。

发现：
3.1相同沉没度、不同产液量、加药数量也不同，一般是产液量
大，加药就多。

3.2相同产液量、不同沉没度、加药量也不同，一般是沉没度大，加药就多。

3.3在沉没度和产液量不变的情况下增加药剂加入量对药剂有效浓度的维持时间影响不大，因此靠增加加药量来维持药剂作用时间意义不大；
3.4现场加药后必须进行冲洗，否则药剂会残留在管壁上，其不到加药的效果，但应该严格控制冲洗时的排量和时间。

过大过快都不利于药剂在环形空间的缓慢稀释。

从而制定了“多次少量，清防结合，以防为主，以清为辅”的清防蜡原则，要求每口井每次加药周期控制在3-7天，加药量平均控制在1 kg/d左右，根据每口井的情况加药量适当浮动。

三、体会与认识
油井清防蜡技术的最终目标是防止油井蜡卡，尤其抽油杆断脱，最大限度的发挥油井产能，提高采油时率，获得最高的经济效益。

清防蜡是一项最基础也最难做好的工作，近几年虽然在清防蜡工作方面取得了许多进展，提升了管理水平，外界也有各类新产品新方法不断涌现，但由于认识水平、条件与经历等有限，仍存在许多技术难点，所以提出来希望有人给与指导或帮助解决，这也是我们下步攻关的方向。

主要是：
1.针对不同油品（凝固点、含蜡量、胶质沥青质含量、轻组分含量等）、不同产状油井（日产液量、含水、温度、泵深、沉没度、
地温梯度、油层温度）的量化洗井加药方案（加药周期与加药剂量、浓度；洗井方式、周期、瞬时排量、压力、温度、时间等）。

我们也在探索。

2.固体防蜡剂的应用技术有待完善推广，若有实用性与推广性较好的该技术，将会带来巨大的经济效益。