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摘要：油井在开采期间，最常见也最难处理的问题就是油井结蜡。文中对油井井筒的结蜡原因、过程及影响因素进行了分析，并提出了相关的清防蜡技术，指出对于井筒的结蜡现象采取相对应的技术是保证油田稳产的最主要手段。
关键字：油井井筒 结蜡 清防蜡
中图分类号：TE358.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0094-01
一、 油井井筒结蜡原理
油井在油田开发过程中，常常伴随着结蜡现象。一旦结蜡，油井的出油管道就会被蜡堵塞，使得管道直径变窄，造成油外流受阻，不顺畅，蜡厚度大。结蜡厚度通常在1mm-5mm之间，也存在少数的油井蜡层厚度达7mm-10mm。蜡层厚度越大就越容易堵住输油管道，令油井无法作业，结蜡多的就会使得输油管道彻底堵住，不仅难以维持稳产，甚至还会令油井难以出油而造成停产。
1.1 油井结蜡原因及过程
油井作业时，当油井温度与井内压力下降或有气体排出时，原油里的石蜡就到了一定的凝固点，这时的石蜡就会持续结晶，这些结晶体被析出后就依附与沉淀在油井井筒壁表面上，这就是结蜡现象。
油井井筒结蜡就是在井筒内壁上逐渐沉积一定厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其它机械杂质的混合物，蜡沉积的主要机制为分子扩散。其形成机理为当井筒壁处的温度低于原油析蜡点温度并且低于油流温度时，靠近管壁上的原油中的蜡分子借助于井筒壁上的结晶中心结晶析出，并造成该处原油中溶解的蜡分子浓度低于油流中的蜡分子浓度，于是油流中的蜡分子便借助于浓度梯度往管壁附近迁移，并进而沉积下来形成结蜡。井筒结蜡的过程如下图所示，
1.2 影响油井结蜡的因素
油井结蜡的特征通常是带有规律性的。原油本身的石蜡含量越高，油井含水量越高，就会导致油井的蜡层越厚，此外油井后期的开采结蜡厚度要比前期严重。通常，高产、稳产的油井以及有高温出油的井口，结蜡情况相对较轻；抽油机、输油管道以及相关施工设备的表面不光滑、不光洁的，都很容易结蜡；出砂量越多的油井越易结蜡。井口、井底、油层以及输油管底端都极少结蜡。具体来说，影响油井结蜡的因素主要有以下几个方面：
（1）油性质与含蜡量对结蜡的影响：油井结蜡的内在因素是因为原油中溶解有石蜡，在其他条件相同的前提下，原油中含蜡量越高，油井就越容易结蜡。
（2）温度对结蜡的影响：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時，开始析出蜡结晶，温度越低，析出的蜡越多。
（3）原油中胶质和沥青质对结蜡的影响：随着胶质含量增加，析蜡温度降低，胶质本身是活性物质，可以吸附在蜡晶表面，阻止蜡晶长大。而沥青质是胶质的进一步聚合物，不溶于油，呈极小颗粒分散于油中，对蜡晶起到良好的分散作用。但是，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，又促进了结蜡。
（4）流速和管壁特性对结蜡的影响：室内实验证明，开始随流速升高，结蜡量随之增加，当流速达到临界流速以后，由于冲刷作用增强，析出的腊晶不易沉积在管壁上，从而减缓了结蜡速度，结蜡量反而下降。管材表面性能不同，结蜡量也不同，管壁越光滑越不容易结蜡，表面亲水的比亲油的更不容易结蜡。
（5）压力和溶解气油比的影响： 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。在压力低于饱和压力的条件下，由于压力降低时原油中的气体不断脱出，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，因而使蜡的初始结晶温度升高。
二、 清防蜡技术研究
油田常用的清防蜡技术，主要有机械清蜡技术、热力清防蜡技术、表面处理防蜡技术、化学药剂清防蜡技术、微生物清防蜡技术。
2.1 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，把附着于油管内壁上的蜡刮掉。并靠液流将蜡带至地面。常用的有自喷井机械和有杆泵抽油井机械。
自喷井机械清蜡一般采用刮蜡片，刮蜡片依靠铅锤的重力作用向下运动刮蜡，上提时靠绞车拉动钢丝绳经过滑轮拉动刮蜡片上行，如此反复定期刮蜡，并依靠液流将刮下的蜡带到地面，达到清除油管积蜡的目的。如果结蜡严重时，则用清蜡钻头。
有杆泵抽油井机械清蜡是利用安装在抽油杆上的活动刮蜡器清除油管和抽油杆上的蜡，目前油田常用的是尼龙刮蜡器，成圆柱体状，外围有若干螺旋斜槽。在抽油过程中，做往复运动的抽油杆带动刮蜡器作上下移动和转动，从而不断地清除抽油杆和油管上的蜡。
2.2 热力清防蜡技术
热力清防蜡技术是利用热能提高抽油杆、油管和液流的温度，当温度超过析蜡温度时，则起防止结蜡的作用，当温度超过蜡的熔点时，则起清蜡作用。常用的有以下两种方式
（1）井下自控热电缆清防蜡。井下自控热电缆的工作原理是内部有两根相距约10mm平行导线，两根线间有一半导电的塑料层，是发热元件。电流由一根导线流经半导电塑料至另一根导线返回，半导电塑料因而发热。由于该半导电塑料有热胀冷缩的特性从而改变其电阻，造成随温度不同半导电塑料通过的电流大小就会随着温度而变化，导致自动控制发热量，保持井筒内恒温。当温度达到析蜡温度以上时，则起防蜡作用，但要连续供电保持温度。
（2）热载体循环洗井清蜡。一般采用热容量大，对油井不会伤害的，经济性好而且比较容易得到的载体，如热油、热水。用这种方法将热能带入井筒中，提高井筒温度，使其超过蜡的熔点，从而使蜡溶化达到清蜡的目的。
2.3 表面处理防蜡技术
表面处理防蜡技术主要是创造不利于石蜡沉积的条件，如提高表面的光滑度，改善表面润湿性，使其亲水憎油，或提高井筒流体的流速。其主要有玻璃内衬油管和涂料油管两种方式。
2.4 化学清防蜡技术
一般化学清防蜡是基于两种机理，其一是使用一种（或多种）药剂能在金属表面上形成一层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，彼此互不相叠加，而悬浮于原油中。清蜡剂的作用过程是将已沉积的蜡溶解或分散开，使其在油井原油中处于溶解或小颗粒悬浮状态而随油井液流流出油井。
2.5 微生物清蜡技术
用于清蜡的微生物主要有两种：一种是食蜡性微生物，一种是食胶质和沥青质性微生物。油井清蜡用的微生物能在温度为110℃的厌氧环境中生存，以石蜡为食物从而降低原油含蜡量，降低原油凝固点。微生物注入油井后，它主动向石蜡方向游动，猎取食物，使蜡和沥青质降解。同时微生物中的硫酸盐还原菌会大量繁殖，产生表面活性剂，降低油水界面张力，增加水油流度比，改善驱油效果，微生物中还有产气菌，可以生成溶于油的气体，使原油膨胀降粘，达到清蜡、降粘、增产的目的。
三、 总结
油井井筒结蜡的蜡层厚度以及结蜡多少都会直接影响油井能否稳产、高产，还严重威胁到油井的正常作业，大大拖延了工时。所以，采取有针对性的，切实有效的清防蜡手段，能够有效地缩短抽油时长，提高输油产量，延长设备的使用年限。所以，油井井筒的清防蜡工作，对于油田的长期发展具有重要的意义。
关键字：油井井筒 结蜡 清防蜡
中图分类号：TE358.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0094-01
一、 油井井筒结蜡原理
油井在油田开发过程中，常常伴随着结蜡现象。一旦结蜡，油井的出油管道就会被蜡堵塞，使得管道直径变窄，造成油外流受阻，不顺畅，蜡厚度大。结蜡厚度通常在1mm-5mm之间，也存在少数的油井蜡层厚度达7mm-10mm。蜡层厚度越大就越容易堵住输油管道，令油井无法作业，结蜡多的就会使得输油管道彻底堵住，不仅难以维持稳产，甚至还会令油井难以出油而造成停产。
1.1 油井结蜡原因及过程
油井作业时，当油井温度与井内压力下降或有气体排出时，原油里的石蜡就到了一定的凝固点，这时的石蜡就会持续结晶，这些结晶体被析出后就依附与沉淀在油井井筒壁表面上，这就是结蜡现象。
油井井筒结蜡就是在井筒内壁上逐渐沉积一定厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其它机械杂质的混合物，蜡沉积的主要机制为分子扩散。其形成机理为当井筒壁处的温度低于原油析蜡点温度并且低于油流温度时，靠近管壁上的原油中的蜡分子借助于井筒壁上的结晶中心结晶析出，并造成该处原油中溶解的蜡分子浓度低于油流中的蜡分子浓度，于是油流中的蜡分子便借助于浓度梯度往管壁附近迁移，并进而沉积下来形成结蜡。井筒结蜡的过程如下图所示，
1.2 影响油井结蜡的因素
油井结蜡的特征通常是带有规律性的。原油本身的石蜡含量越高，油井含水量越高，就会导致油井的蜡层越厚，此外油井后期的开采结蜡厚度要比前期严重。通常，高产、稳产的油井以及有高温出油的井口，结蜡情况相对较轻；抽油机、输油管道以及相关施工设备的表面不光滑、不光洁的，都很容易结蜡；出砂量越多的油井越易结蜡。井口、井底、油层以及输油管底端都极少结蜡。具体来说，影响油井结蜡的因素主要有以下几个方面：
（1）油性质与含蜡量对结蜡的影响：油井结蜡的内在因素是因为原油中溶解有石蜡，在其他条件相同的前提下，原油中含蜡量越高，油井就越容易结蜡。
（2）温度对结蜡的影响：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時，开始析出蜡结晶，温度越低，析出的蜡越多。
（3）原油中胶质和沥青质对结蜡的影响：随着胶质含量增加，析蜡温度降低，胶质本身是活性物质，可以吸附在蜡晶表面，阻止蜡晶长大。而沥青质是胶质的进一步聚合物，不溶于油，呈极小颗粒分散于油中，对蜡晶起到良好的分散作用。但是，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，又促进了结蜡。
（4）流速和管壁特性对结蜡的影响：室内实验证明，开始随流速升高，结蜡量随之增加，当流速达到临界流速以后，由于冲刷作用增强，析出的腊晶不易沉积在管壁上，从而减缓了结蜡速度，结蜡量反而下降。管材表面性能不同，结蜡量也不同，管壁越光滑越不容易结蜡，表面亲水的比亲油的更不容易结蜡。
（5）压力和溶解气油比的影响： 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。在压力低于饱和压力的条件下，由于压力降低时原油中的气体不断脱出，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，因而使蜡的初始结晶温度升高。
二、 清防蜡技术研究
油田常用的清防蜡技术，主要有机械清蜡技术、热力清防蜡技术、表面处理防蜡技术、化学药剂清防蜡技术、微生物清防蜡技术。
2.1 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，把附着于油管内壁上的蜡刮掉。并靠液流将蜡带至地面。常用的有自喷井机械和有杆泵抽油井机械。
自喷井机械清蜡一般采用刮蜡片，刮蜡片依靠铅锤的重力作用向下运动刮蜡，上提时靠绞车拉动钢丝绳经过滑轮拉动刮蜡片上行，如此反复定期刮蜡，并依靠液流将刮下的蜡带到地面，达到清除油管积蜡的目的。如果结蜡严重时，则用清蜡钻头。
有杆泵抽油井机械清蜡是利用安装在抽油杆上的活动刮蜡器清除油管和抽油杆上的蜡，目前油田常用的是尼龙刮蜡器，成圆柱体状，外围有若干螺旋斜槽。在抽油过程中，做往复运动的抽油杆带动刮蜡器作上下移动和转动，从而不断地清除抽油杆和油管上的蜡。
2.2 热力清防蜡技术
热力清防蜡技术是利用热能提高抽油杆、油管和液流的温度，当温度超过析蜡温度时，则起防止结蜡的作用，当温度超过蜡的熔点时，则起清蜡作用。常用的有以下两种方式
（1）井下自控热电缆清防蜡。井下自控热电缆的工作原理是内部有两根相距约10mm平行导线，两根线间有一半导电的塑料层，是发热元件。电流由一根导线流经半导电塑料至另一根导线返回，半导电塑料因而发热。由于该半导电塑料有热胀冷缩的特性从而改变其电阻，造成随温度不同半导电塑料通过的电流大小就会随着温度而变化，导致自动控制发热量，保持井筒内恒温。当温度达到析蜡温度以上时，则起防蜡作用，但要连续供电保持温度。
（2）热载体循环洗井清蜡。一般采用热容量大，对油井不会伤害的，经济性好而且比较容易得到的载体，如热油、热水。用这种方法将热能带入井筒中，提高井筒温度，使其超过蜡的熔点，从而使蜡溶化达到清蜡的目的。
2.3 表面处理防蜡技术
表面处理防蜡技术主要是创造不利于石蜡沉积的条件，如提高表面的光滑度，改善表面润湿性，使其亲水憎油，或提高井筒流体的流速。其主要有玻璃内衬油管和涂料油管两种方式。
2.4 化学清防蜡技术
一般化学清防蜡是基于两种机理，其一是使用一种（或多种）药剂能在金属表面上形成一层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，彼此互不相叠加，而悬浮于原油中。清蜡剂的作用过程是将已沉积的蜡溶解或分散开，使其在油井原油中处于溶解或小颗粒悬浮状态而随油井液流流出油井。
2.5 微生物清蜡技术
用于清蜡的微生物主要有两种：一种是食蜡性微生物，一种是食胶质和沥青质性微生物。油井清蜡用的微生物能在温度为110℃的厌氧环境中生存，以石蜡为食物从而降低原油含蜡量，降低原油凝固点。微生物注入油井后，它主动向石蜡方向游动，猎取食物，使蜡和沥青质降解。同时微生物中的硫酸盐还原菌会大量繁殖，产生表面活性剂，降低油水界面张力，增加水油流度比，改善驱油效果，微生物中还有产气菌，可以生成溶于油的气体，使原油膨胀降粘，达到清蜡、降粘、增产的目的。
三、 总结
油井井筒结蜡的蜡层厚度以及结蜡多少都会直接影响油井能否稳产、高产，还严重威胁到油井的正常作业，大大拖延了工时。所以，采取有针对性的，切实有效的清防蜡手段，能够有效地缩短抽油时长，提高输油产量，延长设备的使用年限。所以，油井井筒的清防蜡工作，对于油田的长期发展具有重要的意义。