油井清防蜡技术(培训)

油井清防蜡技术戈壁能源公司工程部2017年4月第一章绪论1、蜡的定义通常把C16H34~C63H12的烷烃称为蜡。其中C18~35为正构烷烃，通称为软蜡；C35~64为异构烷烃，通常称为硬蜡。纯蜡是白色的，而采油过程中结出的蜡并不是纯净的石蜡，其颜色呈现黑色或棕色。2、蜡的分类蜡可以分为两大类：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。支链烷烃、长直链环烷烃和芳烃主要形成微晶蜡，其相对分子质量较大。3、蜡的特性◆聚集特性：蜡在地层条件下通常以液体状态存在。但是在开采过程中，随着温度和压力下降以及轻质组分不断逸出，原油溶蜡能力降低，蜡开始结晶、析出、聚集；◆沉积特性：聚集的蜡会不断沉积、堵塞油管，直接影响油井生产。因此，油井的防蜡和清蜡是保证含蜡原油正常生产的一项十分重要的技术措施。第一章绪论4、结蜡过程结蜡过程可已分为三个阶段：⑴析蜡阶段：当温度降到析蜡点以下时，蜡以结晶形式从原油中析出。⑵聚集阶段：温度继续降低，结晶析出的蜡聚集长大。⑶沉积阶段：长大的蜡晶沉积在管壁表面上。第一章绪论5、影响结蜡因素影响油井结蜡因素很多，概括有：⑴原油性质对结蜡的影响⑵温度对结蜡的影响⑶原油中胶质和沥青对结蜡的影响⑷原油中的机械杂质和水对结蜡的影响⑸流速和管壁特性对结蜡的影响第一章绪论5、影响结蜡因素⑴原油性质对结蜡的影响: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。当压力下降，降到泡点压力以下时，天然气分离出来，降低了原油溶蜡能力，析蜡温度上升，结蜡较为严重。⑵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，也就不会结蜡。而温度降到析蜡温度以下时，开始有蜡晶析出，温度越低，析出的蜡越多。当压力降到泡点以下时，天然气开始分离出来，由于天然气的气化过程和压力降低、天然气膨胀都要吸热，使温度下降，更促进蜡的聚结。第一章绪论5、影响结蜡因素⑶原油中胶质和沥青对结蜡的影响：随胶质含量增加，析蜡温度降低。这是因为胶质本身是活性物质，它可以吸附在蜡晶表面，阻止蜡晶长大，而沥青是胶质的进一步聚合物,不溶于油,成极小颗粒分散在油中，对蜡晶起到良好的分散作用。因此，由于胶质沥青的存在，蜡晶虽然析出，但不容易聚合、沉积。但是，有胶质沥青存在时，沉积的蜡强度明显增加，不易被油流冲走，又促进了蜡的聚结。由此可见，胶质沥青对结蜡的影响是两方面的，既减缓结蜡，又促进结蜡。第一章绪论5、影响结蜡因素⑷原油中的机械杂质和水对结蜡的影响：有晶核存在时，会促进结晶加快，而机械杂质和水的颗粒都会成为结蜡核心，加速结蜡。但随着含水上升，会在管壁上形成水膜，使析出的蜡不容易沉积在管壁上，减缓结蜡。现场试验和室内实验证明，当含水增加到70%时，会形成水包油乳化液，油被水包住，阻止蜡晶聚积而减缓结蜡。第一章绪论5、影响结蜡因素⑸流速和管壁特性对结蜡的影响：随流速升高，结蜡量增加。当流速达到临界流速后，结蜡量会下降。因为流速刚开始增加时，单位时间流过的蜡量也增加，析出的蜡量也多，所以结蜡严重。而达到临界流速后，由于冲刷作用增强，析出的蜡晶不能沉积在管壁上，而减缓了结蜡速度。同时，管材不同，结蜡量也不同，管壁越光滑越不容易结蜡。表面亲水的管壁比亲油的管壁更不容易结蜡。第一章绪论5、影响结蜡因素影响油井结蜡因素很多，概括有：⑴原油性质对结蜡的影响⑵温度对结蜡的影响⑶原油中胶质和沥青对结蜡的影响⑷原油中的机械杂质和水对结蜡的影响⑸流速和管壁特性对结蜡的影响第一章绪论第二章油井清防蜡技术1.机械清蜡技术2.热力清蜡技术3.油管内衬和涂层防蜡技术4.化学清、防蜡技术5.强磁防蜡技术6.微生物清防蜡技术1.机械清蜡技术机械清蜡就是利用专门的刮蜡工具把附着于管壁上的蜡刮掉。这是一种既简单又直观的清蜡方法.在自喷井和抽油井中广泛应用。具有施工简单、成本低的特点。第二章油井清防蜡技术1.机械清蜡技术⑴自喷井机械清蜡:由机械清蜡设备组成。主要工具及设备包括绞车、钢丝、滑轮、刮蜡片和铅锤。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经过滑轮拉刮蜡片上行，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。采用刮蜡片清蜡时要掌握结蜡周期，使油井结蜡能及时清除，不允许结蜡过厚，造成刮蜡片遇阻下不去。第二章油井清防蜡技术1.机械清蜡技术自喷井机械清蜡是最早使用的一种清蜡方法。它是以机械刮削方式清除油管内沉积的蜡。这项技术比较成熟,而且已经形成了一系列的工具和设备(刮蜡片、麻花钻头、毛刺钻头等)以及技术规范。合理的清蜡制度必须根据每口油井的具体情况确定。首先要掌握清蜡周期，使油井结蜡能及时刮除，保证压力、产量不受影响,清蜡深度一般要超过结蜡点或析蜡点以下50米。第二章油井清防蜡技术尼龙刮蜡器结构图1.限位器2.刮蜡器3.限位器4.抽油杆⑵有杆泵抽油井机械清蜡：利用安装在抽油杆上的活动刮蜡器清除油管内和抽油杆上的蜡。目前通用的是尼龙刮蜡器。1.机械清蜡技术第二章油井清防蜡技术减缓了油井结蜡速度，同时对井斜起到扶正防磨作用能延长热洗周期，并不能彻底解决油井的结蜡问题不能完全替代热洗清蜡工艺尼龙刮蜡器表面亲水不易结蜡，摩擦系数小、强度高，耐冲击、耐磨、耐腐蚀。在抽油过程中，做往复运动的抽油杆带动尼龙刮蜡器做上下运动和转动，从而不断地清除抽油杆和油管上的结蜡。作用1.机械清蜡技术第二章油井清防蜡技术2.热力清蜡技术热力清蜡是利用热能将已析出的蜡晶体溶化并随同热洗介质返出地面或提高原油温度防止蜡晶析出，从而达到清蜡的目的。热力清蜡是油田抽油井最主要的清蜡方式，常用的方法有2种。2.1清蜡机理第二章油井清防蜡技术2.热力清蜡技术2.2常用方法热载体循环洗井清蜡：采用热容量大、经济、易得的载体将热能带入井筒中，提高井筒温度，超过蜡的熔点使蜡熔化达到清蜡的目的。一般有两种循环方法，一种是油套环空注入热载体，反循环洗井，边洗边抽，热载体连同油井产出液一起由泵抽出。另一种方法是空心抽油杆热洗清蜡。它将空心抽油杆下到结蜡点以下，热载体从空心抽油杆注入，对油井进行热洗。第二章油井清防蜡技术2.热力清蜡技术①费用高；②热洗周期短；③对套管和水泥环造成损坏；④对地层造成污染地层。优点缺点见效快、实用、清蜡彻底2.3特点第二章油井清防蜡技术这种方法的防蜡作用主要是创造不利于石蜡沉积的条件，如提高管壁表面的光滑度，改善表面的润湿性，使其亲水憎油，或提高井筒流体的流速，具体有：⑴油管内衬：是在油管内衬一层玻璃衬里。它具有亲水憎油、表面光滑的防蜡作用。特别是油井含水后油管内壁先被水润湿，油中析出的蜡就不容易附着在管壁上，同时内壁光滑，使析出的蜡不易黏附，比较容易被油流冲走，减缓了结蜡速度。3.油管内衬和涂层防蜡技术第二章油井清防蜡技术⑵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，其防蜡原理与玻璃衬里油管相似。最早使用的是普通清漆,但由于其在管壁上粘合强度低,效果差而逐渐被淘汰。目前应用最多的是聚氨基甲酸酯.涂料油管具有一定的防蜡效果，特别是新油管涂层质量高，防蜡效果好。使用一段时间后，由于表面蜡清除不净，以及石油中活性物质可使管壁表面性质发生变化而失去防蜡作用。3.油管内衬和涂层防蜡技术第二章油井清防蜡技术4.化学清、防蜡技术4.1清防蜡机理油井化学清、防蜡技术是在油井中加入化学清、防蜡剂达到清除油井已结出的蜡或防止油井结蜡的目的。化学清蜡剂的作用是将已经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流流出油井；化学防蜡剂通过与蜡晶结合在一起而干扰蜡晶生长，防蜡剂中的分子在原油中形成网络结构，蜡晶微粒被连在网络中处于分散状态，避免了蜡晶微粒之间相互接触长大，达到防蜡目的。第二章油井清防蜡技术4.化学清、防蜡技术4.2清防蜡剂分类⑴油溶性清、防蜡剂：⑵水溶性清、防蜡剂：⑶乳液型清、防蜡剂：⑷固体防蜡剂：第二章油井清防蜡技术4.化学清、防蜡技术4.2清防蜡剂分类⑴油溶性清、防蜡剂：主要由有机溶剂、表面活性剂和少量聚合物组成。其中的有机溶剂将沉积在管壁上的蜡溶解，加入活性剂是帮助有机溶剂沿沉积蜡中的缝隙和蜡与管壁的缝隙渗入进去以增加接触面，提高溶解速度，并促进沉积在管壁上的蜡从管壁脱落，随油流带出地面。优点：①对原油适应性强②溶蜡速度快、见效快③凝固点低，冬季使用方便。缺点：①密度小，对高含水井不太适合②燃点低，易着火第二章油井清防蜡技术4.化学清、防蜡技术⑵水溶性清、防蜡剂：由水和多种表面活性剂组成。表面活性剂起润湿反转作用使管壁反转为亲水性表面，不利于蜡在管壁上沉积，从而起到防蜡作用。优点：①相对密度较大，对高含水井应用效果好②使用安全，无着火危险。缺点：①加入油井见效速度慢②冬季使用，流动性有待改善。第二章油井清防蜡技术4.2清防蜡剂分类4.化学清、防蜡技术⑶乳液型清、防蜡剂：乳液型清、防蜡剂是将油溶性清、防蜡剂加入水和乳化剂及稳定剂后形成水包油乳状液。这种乳状液加入油井后，在井底温度下进行破乳而释放出对蜡具有良好溶解性能的有机溶剂和油溶性表面活性剂，从而起到清蜡和防蜡的双重效果。优点：①溶蜡速度快、见效快；②相对密度较大；③使用安全，无着火危险。缺点：制备和储存时必须稳定第二章油井清防蜡技术4.2清防蜡剂分类4.化学清、防蜡技术⑷固体防蜡剂：固体防蜡工艺技术是近几年发展起来的一项新技术。它是将室内筛选出的化学剂固化，置入专用的固体防蜡管中。防蜡管接在泵下。当原油流经固体防蜡剂时，固体防蜡剂（多数是由高分子聚合物与其它助剂复配而成）在油井温度下逐步溶解而释放出药剂并溶入油中，使原油中的蜡能在降温过程中与固体防蜡剂产生共晶，改变蜡晶聚集的结构，破坏蜡晶的生长，阻碍蜡晶在管柱表面的吸附，从而使油井的结蜡减少，达到防蜡的目的，同时可实现化学药剂的连续加入。第二章油井清防蜡技术4.2清防蜡剂分类5.强磁防蜡技术强磁防蜡技术是在油井中下入强磁防蜡器。当原油流过磁防蜡器时，原油中的石蜡分子在磁防蜡器产生的感应磁场的作用下，其分子间力受到干扰，不再按原来的结晶规律排列，使蜡晶的聚结速度和定向生长速度的平衡遭到破坏；石蜡质点在感应磁场的作用下，按照一定的方式聚结排列时，同样也受到分子间力的干扰，其结果是抑制了蜡晶的生长，使其不易达成骨架，破坏了蜡晶的聚结，达到防蜡目的。5.1防蜡机理第二章油井清防蜡技术5.强磁防蜡技术在07年6月采油工程部引进了抗石蜡析出器这一新技术，由物理防蜡改变了之前一直使用的化学防蜡。电磁转换部分安装在油井出口处通过法兰安装于油井与输油管线之间，磁场的作用不仅能降低原油的粘度，而且能有效地抑制原油结蜡。5.1第二章油井清防蜡技术连接法兰连接法兰方向指示设备主机管线电源接线盒输油管线输油管线连接法兰连接法兰连接电缆连接电缆设备电源控制柜输出电缆输入电缆抗石蜡析出器结构图示油流方向油流方向管线5.强磁防蜡技术5.2技术特点施工简便，操作方便；避免热洗液对地层的堵塞、伤害和热洗介质引起的地层粘土膨胀，解决了水敏性油藏油井的清防蜡问题。第二章油井清防蜡技术6.微生物清防蜡技术微生物清防蜡工艺技术是伴随着油田微生物学而发展起来的一项全新的油井清防蜡技术。目前对微生物防蜡的机理认识主要有以下几种观点：（1）降解作用：烃氧化菌类的微生物对原油中的高分子碳链（如石蜡等）具有一定的降解作用，它可以将高分子石油烃类物质降解为低分子石油烃类物质，从而降低了原油的粘度，提高了原油的流动性，减轻了原油在油管上的聚结，延长了清蜡周期，提高了油井产量；6.1防蜡机理第二章油井清防蜡技术（2）代谢作用：微生物的新陈代谢作用可以产生脂肪酸、糖脂、类脂体等多种生物表面活性物质。这类表面活性物质可以和蜡晶发生相互作用，改变蜡晶结晶状态，阻止蜡晶生长，从而降低原油中石蜡、沥青、胶质等重质组分的沉积；（3）吸附作用：烃氧化菌类的微生物自身分解产物具有粘附在金属或粘土表面的作用，能够在金属或粘土表面形成一层吸附层，从而阻止蜡晶在金属表面吸附生长；6.1防蜡机理6.微生物清防蜡技术第二章油井清防蜡技术