采油井结蜡原因分析与清防蜡技术研究

摘要：原油中含有多种组分，包括石蜡、沥青质、环烃。在原油的开采过程中，由于压力及温度等降低导致原油中轻质馏分的逸出，使得石蜡在原油中的溶解性大大降低，在向井口的流动过程中会在管道内壁及抽油杆等部位产生石蜡，使得原油的产出效率降低，严重时会导致堵井，给石油工业带来巨大的维修成本。

关键词：抽油机；油井；结蜡原因；清防蜡；措施

在原油的生产过程中，石蜡在原油中的溶解度与温度、压力及轻质馏分呈正比例关系，当温度及压力等达到一定条件时石蜡析出并附着在管道内壁及抽油杆等地方。油井结蜡后使得出油井筒半径减小，流动阻力增大，极大地影响油井产能。一般情况下，结蜡严重部位既不是井口也不是井底，而是在油井中间的某个部位。

1.井结蜡的影响因素

1.1原油性质

原油性质是原油结蜡的根本影响因素。石蜡本质上是长链碳氢化合物的混合物，碳数从18到65不等。沉积蜡的量受原油中石蜡、轻馏分和成核或抑制物质的浓度的影响，其沉积速率也会与原油的含量成正比关系。

1.2原油与周围环境的温度差

原油与周围环境的温度差是对于原油结蜡现象影响最大。试验证明，在以温度为自变量保证其他条件不变的情况下，结蜡程度先增大后减小，有一个结蜡严重的区间。油温分为中心油温和井壁附近油温，蜡沉积的产生主要与靠近井壁的油温与原油的中心温度有关。油壁温差越大，石蜡分子的浓度梯度就越大，沉积速率就越快。

1.3压力及轻质组分

轻质组分的含量影响石蜡在原油的溶解度并呈正比关系。原油从井底向井口流动时，压力逐渐降低导致轻质组分的逸出，当达到析蜡条件时结蜡现象就会发生。这个过程也会带走一部分的热量，导致原油的温度处在一个比较低的状态，促进蜡质层的生成。

1.4原油中的胶质及沥青质

原油中含有一定数量的胶质与沥青质。胶质属于活性物质，通过附着在管道内壁或沉积层表面阻碍结蜡。研究表明，当胶质与沥青质同时存在时，在管壁、抽油杆等其他位置易形成密实的结蜡层；当原油中单独含有胶质时，对管壁的结蜡过程无明显影响。原油中还含有树脂组分，沥青质的稳定性取决于树脂的存在。树脂在原油中的浓度降低，则沥青质在原油中的沉淀增加。

1.5原油中所含水分及杂质

原油中的含水量增加，沉积速率降低。原油含水量高时，一方面由于水的比热容较大，原油不会很快地降低温度达到石蜡的析出点；另一方面，会形成水包油的特性，该特性不能够提供很好的析蜡条件，阻止石蜡的形成。原油中的杂质容易成为蜡结晶的核心，为析蜡现象的发生创造条件。

1.6原油流速与管壁特性

原油流速较快时，结蜡效果不明显，主要是由于高速原油对于管道沉积蜡的冲刷作用会带走蜡沉积表面的部分未完全凝结的蜡。在端流情况下，原油与管壁的换热程度小，会削弱结蜡效果。管壁在结蜡过程中提供发生环境，壁面结构与性质影响蜡结晶的速率及难易程度。管壁越粗糙，亲水性越差，越容易结蜡。

2油井清防蜡工艺

2.1物理清防蜡工艺

2.1.1热力清防蜡

热力清防蜡是目前油井清防蜡工程中应用最普遍的清防蜡工艺，其利用其他介质增加热力学能，提高井筒内的温度及原油的温度达到石蜡的融化温度，以此溶解清除沉积在管壁的石蜡。目前较为常用的热力清蜡方法有油井热洗技术、自能热洗清蜡技术及电加热清防蜡技术。

油井热洗技术应用较为广泛，一般的方法是通过热洗车将热水或高温蒸汽注人油井，提高井筒温度来起到清防蜡的效果，该方法效果显著，但是不安全。通过对采油井口装置进行优化，增加循环与过滤装置，既保证清蜡剂充分利用，还减少了机械杂质卡泵的危险。

自能热洗清蜡技术是油田中应用的一种新技术，其工作原理是以套管内的天然气或油田伴生气为燃料，以抽油机从油井中抽出的液体作为介质，油井产出液经过超导设备快速加热升温后，进人套管空间，以加压泵为动力，将高温液体回注到油井中，以此循环往复,使整个环形套管空间温度升高。

电加热清防蜡技术是将电缆下人井筒内，将电能转化为热能，来溶解沉积在管壁的石蜡并提升油井内的原油温度，保证原油的正常流动。

2.1.2机械清防蜡

机械清防蜡技术是借助机械工具清除沉积在管道内壁的石蜡，刮除下来的石蜡会随着原油的流动带至井口。该技术主要优点是定点清除，操作简单，见效快，缺点是费时费力。老式刮蜡片的强度小，可靠性差，在遇到顽固石蜡沉积时容易损伤刮蜡片，对刮蜡片进行改进，在刮蜡器底部设置碎蜡刀片，能将大的顽固石蜡切割成小块，设置了导流槽，便于石蜡颗粒随油井产出液的排出，能够有效减少刮蜡作业时刮蜡器等设备损坏的风险。

2.1.3电磁清防蜡

电磁清防蜡技术是目前较为先进的工艺，该技术以防为主，配合其他清防蜡工艺共同作用，其工作原理是通过外加磁场，电能转化为磁能，在高强度磁场的作用下，石蜡分子重新排列，改变蜡晶性质，克服石蜡分子相聚集的凝聚力，降低原油的黏度，使得原油的流动性增强，石蜡颗粒就不会沉积在管壁表面。该技术的缺点是会对泵产生磁化作用。在使用磁防蜡技术时需要考虑油田磁场方向和强度。

2.1.4超声波清防蜡

超声波清防蜡技术是一种新型除蜡工艺，目前应用不是较为成熟。超声波工作原理是通过超声波振动配合清蜡剂共同作用，通过增大分子间的摩擦，使得沉积在管内壁上的石蜡缓慢脱落并对蜡的形成起到抑制作用。在超声波的振频以及振幅影响下，会产生热作用，能够有效地预防石蜡析出。该技术与传统清防蜡方法相比具有安全系数高、不需要向储层注人特定的材料、精确选择油井的位置、环境污染低等诸多优点。

2.1.5防蜡涂层技术

防蜡涂层技术是通过改变管壁的润湿性与光滑度，提高油管表面的亲水性，创造出不利于蜡沉积的条件进而起到防蜡的作用，其主要方法是在管道内壁和抽油管表面涂一层不饱和树脂。这种涂层具有表面绝热性，在进行热力清洗除蜡时能够对整个体系的温度保持恒定，减少热量损失。防蜡涂层技术消耗费用低，节能环保，具有很大的发展潜力，该技术在高含蜡油井应用效果不理想，应用具有局限性。

2.2化学清防蜡工艺

2.2.1化学药剂清防蜡

化学药剂清防蜡技术是向油井中注人化学药剂，与石蜡反应改善含蜡原油的流动性能，降低原油中蜡的析出温度及对冷管壁的附着力，从而有效地防止蜡的沉积；另一方面是利用化学反应所生成的热量对油井升温，融化沉积的蜡。

2.2.2固体防蜡块清防蜡

固体防蜡块清防蜡工艺是属于化学清防蜡技术的一种，在油井应用时，将固体防蜡块安装在抽油泵下的合适位置，原油向井口流动时冲刷防蜡块，由于原油的温度影响，固体防蜡块会缓慢溶解，溶解后的防蜡块颗粒能够阻碍蜡分子的结晶与聚集，并且在蜡分子表面形成一层水膜，使得蜡分子处于分散状态，随着原油的流动达到井口，从而达到防蜡的目的。

2.3微生物清防蜡工艺

微生物清防蜡工艺是最近几年新型的应用技术，主要是利用微生物的生长繁殖破坏原油中蜡分子的内部结构，改变蜡颗粒的成分，阻碍蜡分子的结晶来抑制石蜡分子的沉积。目前的油井清防蜡工艺中对于微生物防蜡的措施使用较少，分析其原因是由于微生物培养及其存活时间的局限性使得该技术不能很好地发展。对于小断块油藏，尤其是产能低的井该技术适应性强，应用前景广阔。由于微生物的高温失活，需要严格控制原油的温度，以确保微生物能够发挥最大作用效果。 

3.结论

（1）油井结蜡规律的分析对于保证原油的稳定输出具有重要意义，以原油对于蜡的溶解效能为出发点改善结蜡机理，分析影响原油中石蜡析出的因素。

（2）建立合适的模型是在进行预防原油结蜡研究中的一个重要因素。在清蜡防蜡的实际应用生产过程中还需要具体问题具体分析，对于不同地区的原油分析其成分，根据当地环境、输油安全性采用最优的方案。

（3）清防蜡技术在实际的应用中为提高清蜡效率，一般是多种清防蜡方式共同作用，在未来的研究中可以倾向对组合清防蜡技术的研究，进一步改进清防蜡工艺，探索出高效益、低污染清防蜡工艺。