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摘要:随着经济的发展,能源的供应越来越重要,我国是原油储量较大的国家,油田开采是一项重要的工程,但是在油田开采的过程中,由于油田含蜡原油的产量较大,油井在原油开采过程中经常出现蜡卡现象,致使原油产出过程繁杂、消耗时间多、采油的成本变高。如何保证采油过程中简化程序,提高效率是油井清防蜡技术的应用目标,本文将就油井清防蜡技术的应用进行相关探讨。
关键词:油井;清防蜡;应用;技术;效益
一、油井结蜡现象的影响问题
1、油井结蜡概况
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。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,生产过程中结出的蜡可以分为两大类,即石蜡和微晶蜡。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。
2、油井结蜡规律
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。
3、油井清防蠟的原理和重要性
(1)降低油蜡晶体的析出。在原油开采的过程中,充分利用提升油管温度、增加压力等措施,使原油流动的温度高于原油中蜡的温度,从而阻止油蜡的析出,防止油蜡产生。
(2)提高油管表面的光滑度。摩擦力是阻碍物体流动速度的重要因素,由此而言,油管表面越粗糙,原油的流动速度就减缓,越容易造成蜡的沉积。因此要创造不利于蜡在油管表面沉积的条件,提升油管表面的光滑度,及时清理油管表层,抑制油腊的产生。
(3)利用化学方法和物理方法相结合的方式抑制油井结蜡。在油井开采过程中,蜡的沉积和析出问题是不可避免的,但是油蜡形成过程中又有很长的沉积阶段,在此阶段中可以充分利用蜡的沉积条件,加入防止油蜡聚集的抑制剂。或者是利用增加原油稠度、提高管道温度等物理方式抑制蜡的析出与沉积,降低沉积速度。
二、清防蜡技术的应用现状及发展
油田常用的油井清防蜡方法主要有机械清防蜡、热力清防蜡、表面能防蜡、化学剂清防蜡、超声波清防蜡、强磁清防蜡和微生物清防蜡技术等。
1、机械清蜡技术
将清蜡工具下入井内,刮除油管壁上的蜡,并靠液流将蜡带至地面。在自喷井中采用的清蜡工具主要由刮蜡片和清蜡钻头等。一般情况下采用刮蜡片,如果结蜡严重,则用清蜡钻头。有杆抽油井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。常用尼龙刮蜡器,在抽油杆相距一定距离(一般为冲程长度之半)两端固定限位器,在两限位器之间安装尼龙刮蜡器,它随抽油杆在油管中作上下往复运动,刮掉油管和抽油杆上的蜡,并随液流带走,达到清蜡的目的。
2.热力清防蜡技术
热力清防蜡技术是利用热能提高井筒流体温度达到清防蜡的一种方法。对于含蜡原油,当原油温度超过析蜡温度时,则起油井防蜡作用;当温度超过蜡的熔点时,则起到油井清蜡作用。对于高凝油及稠油,则利用其流动性对温度敏感的特性,通过井筒加热达到降粘降阻的目的。热力清防蜡技术根据其加热介质不同分为热载体循环和电加热两大类。
3.化学药剂清防蜡技术
用化学剂对油井进行清防蜡是目前油田应用较为广泛的一种技术,这是因为通常将药剂从油套管环形空间注入,不影响油井正常生产和其它作业,除可以收到清防蜡效果外,使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果。目前,化学清防蜡剂有油溶型、水溶型和乳液型三种液体清防蜡剂,此外还有固体防蜡剂。
4.油管内衬和涂层防蜡
油管内衬和涂层防蜡可提高管壁的光滑度,改善表面润湿性使蜡不易沉积,从而达到防蜡的目的。应用较多的是玻璃衬里油管及涂料油管。玻璃衬里油管是在油管内壁衬上由SiO2、Na20、CaO、A1203、B203等氧化物烧结而成的玻璃衬里,其玻璃表面十分光滑且具有亲水憎油特性,同时也具有良好的隔热性能。涂料油管是在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质,目前应用较多的是聚氨基甲酸酯类的涂料。涂料油管不耐磨,不适用于有杆泵和螺杆泵抽油井,主要用于自喷井和连续气举井防蜡。
5.超声波一电热清防蜡技术
目前油田采油中所用的超声波技术主要是利用超声波的声能击碎原油和石蜡高分子链,使之变为低分子链,提高了流动性,但其利用的电能一部分转为声能而另一部分转为热能,而转为热能的部分则白白地浪费了。超声波一电热清蜡装置既利用了电能转换成的声能,又利用了电能在传输过程中释放的热能,对能源进行了综合利用。
6.超声波复合防蜡技术
超声波复合防蜡技术是把固体清蜡剂防蜡与超声波振荡器防蜡有机结合起采的一种防蜡新工艺。超声波振荡器是依据超声波原理设计、当油流通过时,振荡产生的声化作用可有效地破坏和延缓石蜡结晶,还可降低原油的表面张力,同时它还起到充分搅拌混合固体防蜡剂与原油的作用,提高了防蜡效果。
7.环空超声波清防蜡技术
环空超声波技术是在借鉴现有超声波清防蜡解堵技术的基础上结合偏心井口的实际情况所设计出的一种新型清蜡技术。在编心井实际清蜡时,首先利用车载发电机组向发射机提供所需电能,然后将小直径换能器用特种电缆与车载超声波 射机连接,并将换能器通过连接电缆从痛心井口的测试闸门工作孔下入油套环空850m,过理论结蜡点位置后开机,利用超声波和电热清除结在抽油杆、油管和套管壁上的积蜡,从而达到清蜡的目的。
8.强磁防蜡技术
当石蜡分子结晶时,诱导磁矩与分子间的力相互干扰并破坏了石蜡分子中瞬间极的取向,削弱了石蜡分子结晶时的色散力,抑制了石蜡结晶核的生产,阻止了石蜡结晶体的生长和聚集,从而达到防蜡的目的。一旦原油在磁处理前已有石蜡析出,由于原油中的蜡晶带有电荷,当这种含有蜡晶的原油经磁场处理时,受到洛仑兹力的作用,破坏了晶体原有的定向生长速度,使结晶畸形,以细小的颗粒状悬浮在原油中。影响磁防蜡器应用效果的主要因素有井内流体速度、磁场强度、原油及蜡的性质、油井的含水量和环境温复等。
9.微生物清防蜡技术
微生物清防蜡技术是近年来发展起来的一种技术,在我国已逐步推广应用,目前已在大庆、中原和冀东等油田开展了试验和现场应用。微生物种类很多,有细菌、放线菌和真菌等。用于清防蜡的微生物主要有两种:一种是食醋性微生物,一种是食胶质和沥青质微生物。
三、结语
油井清防蜡技术的最终目标是防止油井蜡卡,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。今后应该向以防蜡技术为主,以清蜡技术为辅的清防蜡技术总体方向发展。开发研制环保、高效、多功能的清防蜡剂以满足我国不同含蜡油田的开采需要,将成为未来清防蜡剂的发展方向。
关键词:油井;清防蜡;应用;技术;效益
一、油井结蜡现象的影响问题
1、油井结蜡概况
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。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,生产过程中结出的蜡可以分为两大类,即石蜡和微晶蜡。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。
2、油井结蜡规律
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。
3、油井清防蠟的原理和重要性
(1)降低油蜡晶体的析出。在原油开采的过程中,充分利用提升油管温度、增加压力等措施,使原油流动的温度高于原油中蜡的温度,从而阻止油蜡的析出,防止油蜡产生。
(2)提高油管表面的光滑度。摩擦力是阻碍物体流动速度的重要因素,由此而言,油管表面越粗糙,原油的流动速度就减缓,越容易造成蜡的沉积。因此要创造不利于蜡在油管表面沉积的条件,提升油管表面的光滑度,及时清理油管表层,抑制油腊的产生。
(3)利用化学方法和物理方法相结合的方式抑制油井结蜡。在油井开采过程中,蜡的沉积和析出问题是不可避免的,但是油蜡形成过程中又有很长的沉积阶段,在此阶段中可以充分利用蜡的沉积条件,加入防止油蜡聚集的抑制剂。或者是利用增加原油稠度、提高管道温度等物理方式抑制蜡的析出与沉积,降低沉积速度。
二、清防蜡技术的应用现状及发展
油田常用的油井清防蜡方法主要有机械清防蜡、热力清防蜡、表面能防蜡、化学剂清防蜡、超声波清防蜡、强磁清防蜡和微生物清防蜡技术等。
1、机械清蜡技术
将清蜡工具下入井内,刮除油管壁上的蜡,并靠液流将蜡带至地面。在自喷井中采用的清蜡工具主要由刮蜡片和清蜡钻头等。一般情况下采用刮蜡片,如果结蜡严重,则用清蜡钻头。有杆抽油井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。常用尼龙刮蜡器,在抽油杆相距一定距离(一般为冲程长度之半)两端固定限位器,在两限位器之间安装尼龙刮蜡器,它随抽油杆在油管中作上下往复运动,刮掉油管和抽油杆上的蜡,并随液流带走,达到清蜡的目的。
2.热力清防蜡技术
热力清防蜡技术是利用热能提高井筒流体温度达到清防蜡的一种方法。对于含蜡原油,当原油温度超过析蜡温度时,则起油井防蜡作用;当温度超过蜡的熔点时,则起到油井清蜡作用。对于高凝油及稠油,则利用其流动性对温度敏感的特性,通过井筒加热达到降粘降阻的目的。热力清防蜡技术根据其加热介质不同分为热载体循环和电加热两大类。
3.化学药剂清防蜡技术
用化学剂对油井进行清防蜡是目前油田应用较为广泛的一种技术,这是因为通常将药剂从油套管环形空间注入,不影响油井正常生产和其它作业,除可以收到清防蜡效果外,使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果。目前,化学清防蜡剂有油溶型、水溶型和乳液型三种液体清防蜡剂,此外还有固体防蜡剂。
4.油管内衬和涂层防蜡
油管内衬和涂层防蜡可提高管壁的光滑度,改善表面润湿性使蜡不易沉积,从而达到防蜡的目的。应用较多的是玻璃衬里油管及涂料油管。玻璃衬里油管是在油管内壁衬上由SiO2、Na20、CaO、A1203、B203等氧化物烧结而成的玻璃衬里,其玻璃表面十分光滑且具有亲水憎油特性,同时也具有良好的隔热性能。涂料油管是在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质,目前应用较多的是聚氨基甲酸酯类的涂料。涂料油管不耐磨,不适用于有杆泵和螺杆泵抽油井,主要用于自喷井和连续气举井防蜡。
5.超声波一电热清防蜡技术
目前油田采油中所用的超声波技术主要是利用超声波的声能击碎原油和石蜡高分子链,使之变为低分子链,提高了流动性,但其利用的电能一部分转为声能而另一部分转为热能,而转为热能的部分则白白地浪费了。超声波一电热清蜡装置既利用了电能转换成的声能,又利用了电能在传输过程中释放的热能,对能源进行了综合利用。
6.超声波复合防蜡技术
超声波复合防蜡技术是把固体清蜡剂防蜡与超声波振荡器防蜡有机结合起采的一种防蜡新工艺。超声波振荡器是依据超声波原理设计、当油流通过时,振荡产生的声化作用可有效地破坏和延缓石蜡结晶,还可降低原油的表面张力,同时它还起到充分搅拌混合固体防蜡剂与原油的作用,提高了防蜡效果。
7.环空超声波清防蜡技术
环空超声波技术是在借鉴现有超声波清防蜡解堵技术的基础上结合偏心井口的实际情况所设计出的一种新型清蜡技术。在编心井实际清蜡时,首先利用车载发电机组向发射机提供所需电能,然后将小直径换能器用特种电缆与车载超声波 射机连接,并将换能器通过连接电缆从痛心井口的测试闸门工作孔下入油套环空850m,过理论结蜡点位置后开机,利用超声波和电热清除结在抽油杆、油管和套管壁上的积蜡,从而达到清蜡的目的。
8.强磁防蜡技术
当石蜡分子结晶时,诱导磁矩与分子间的力相互干扰并破坏了石蜡分子中瞬间极的取向,削弱了石蜡分子结晶时的色散力,抑制了石蜡结晶核的生产,阻止了石蜡结晶体的生长和聚集,从而达到防蜡的目的。一旦原油在磁处理前已有石蜡析出,由于原油中的蜡晶带有电荷,当这种含有蜡晶的原油经磁场处理时,受到洛仑兹力的作用,破坏了晶体原有的定向生长速度,使结晶畸形,以细小的颗粒状悬浮在原油中。影响磁防蜡器应用效果的主要因素有井内流体速度、磁场强度、原油及蜡的性质、油井的含水量和环境温复等。
9.微生物清防蜡技术
微生物清防蜡技术是近年来发展起来的一种技术,在我国已逐步推广应用,目前已在大庆、中原和冀东等油田开展了试验和现场应用。微生物种类很多,有细菌、放线菌和真菌等。用于清防蜡的微生物主要有两种:一种是食醋性微生物,一种是食胶质和沥青质微生物。
三、结语
油井清防蜡技术的最终目标是防止油井蜡卡,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。今后应该向以防蜡技术为主,以清蜡技术为辅的清防蜡技术总体方向发展。开发研制环保、高效、多功能的清防蜡剂以满足我国不同含蜡油田的开采需要,将成为未来清防蜡剂的发展方向。