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油井清防蜡方法

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  
油井清防蜡方法
为了防止油井结蜡,可以从阻止蜡晶析出,抑制石蜡结晶的聚集长大和创造不利于石蜡沉积的条件三个方面入手。油田常用的油井清防蜡方法主要有机械清蜡、热力清防蜡、表面能防蜡(内衬和涂料油管)、化学剂清防蜡、磁防蜡和微生物清防蜡方法等。其中热力清防蜡方法与开采稠油和高凝油所用井筒加热方法基本相同,将在第9章第四节中介绍。值得注意的是清防蜡措施往往不是单一的,而是复合的。
1.机械清蜡(knife well)
将清蜡工具下入井内,使其上下活动,将结在油管壁上的蜡刮下,并依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,在整个结蜡段的抽油杆柱上相距一定距离(稍小于1/2冲程长度)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。但是,它不能清除抽油杆接头和限位器上的蜡,所以还要定期辅以其它清蜡措施,如热载体循环洗井或化学清蜡等措施。
2.油管内衬和涂层防蜡
油管内衬和涂层防蜡是提高管壁的光滑度,改善表面润湿性(达到亲水憎油),使蜡不易沉积,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(glass liner tubing)是在油管内壁衬上由SiO2、Na2O、CaO、Al2O3、B2O3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(plastic coated tubing)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。
3.强磁防蜡
磁防蜡技术的基本原理是:原油通过磁防蜡器时,石蜡分子在磁场作用下定向排列做有序流动,克服了石蜡分子之间的作用力,而不能按结晶的要求形成石蜡晶体;对于已形成蜡晶的微粒通过磁场后,石蜡晶体细小分散,并且有效地削弱了蜡晶之间、蜡晶与胶体分子之间的粘附力,抑制了蜡晶的聚集长大。另外,磁场处理后还能改变井筒中的结蜡状态,使蜡质变软,易于清除。
磁防蜡技术虽已在油田中应用,但其作用机理及如何改善其效果仍需进一步研究。
4.化学剂清、防蜡
用化学剂对油井进行清蜡和防蜡是目前油田应用比较广泛的方法。通常将药剂从油套环空中加入或通过空心抽油杆加入,不会影响油井的正常生产和其他作业。除可以起到清防蜡效果外,使用某些药剂还可以起到降凝、降粘、解堵的作用。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,此外还有一种固体清、防蜡剂。
1)油溶型清防、蜡剂
其作用以清蜡为主,现场使用的油溶型清、防蜡剂配方很多,主要由有机溶剂、表面活性剂和少量的聚合物组成,例如大庆Ⅱ号清、防蜡剂的配方为铂重整塔底油30%、120号直馏溶剂汽油66.6%、聚丙烯酰胺0.3%,T—渗透剂0.3%。其中有机溶剂主要是将沉积在管壁的蜡溶解,加入表面活性剂的目的是帮助有机溶剂沿沉积蜡中缝隙和蜡与油井管壁的缝隙渗入以增加接触面,提高溶解速度,并促进沉积在管壁表面上的蜡从管壁表面脱落,使之随油流带出油井。部分油溶型清、防蜡剂加入高分子聚合物的目的是希望聚合物与原油中首先析出的蜡晶形成共晶体。由于所加入的聚合物具有特殊结构,分子中具有亲油基团,同时也具有亲水集团,亲油基团与蜡共晶,而亲水集团则伸展在外,阻碍其后析出的蜡与之结合成三维网目结构,从而达到降粘、降凝的目的,也阻碍蜡的沉积并起到一定的防蜡效果。
油溶型清、防蜡剂的优点是:对原油适应性较强;溶蜡速度快,加入油井后见效快;产品凝固点低,便于冬季使用。其缺点是:相对密度小,对高含水油井不太合适;燃点低,易着火,使用时必须严格防火措施;一般这类清、防蜡剂具有毒性。
2)水溶型清防、蜡剂
水溶型清、防蜡剂是由水和许多表面活性剂组成。现场使用的配方是根据各油田原油性质、结蜡条件不同而筛选出来的。但都是在水中加入表面活性剂、互溶剂和碱性物质。常用的有磺酸盐型、季胺盐型、平平加型、聚醚型四大类。这种清、防蜡剂可以起到综合效应。其中,表面活性剂起润湿反转作用,使结蜡表面反转为亲水性表面,表面活性剂被吸附在油管表面有利于石蜡从表面脱落,不利于蜡在表面沉积,从而起到防蜡效果。表面活性剂的渗透性能和分散性能帮助清、防蜡剂渗入松散结构的蜡晶缝隙里,使蜡分子之间的结合力减弱,从而导致蜡晶拆散而分散于油流中。互溶剂的作用是提高油(蜡)与水的互溶程度,可用的互溶剂有醇和醇醚,如甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚等。碱性物质可与蜡中沥青质等有机极性物质反应,产生易分散于水的产物,因而可用水基清、防蜡剂将它从结蜡表面清除,常用的碱性物质有氢氧化钠、氢氧化钾等碱类和硅酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠等一类溶于水,使水呈碱性的盐类。
水溶型清、防蜡剂的优点是:相对密度较大,对高含水油井应用效果较好;使用安全,无着火危险。其缺点是:见效较慢;显然其凝固点可达-20~―30℃,但在严寒的冬天使用,其流动性仍然有待改进。
3)乳液型清、防蜡剂
乳液型清、防蜡剂是将油溶型清、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。
乳液型清、防蜡剂具有油溶型清、防蜡剂溶蜡速度快的优点。由于这种清、防蜡剂其乳液的外相是水,因而又像水溶型清、防蜡剂那样使用安全,不易着火且相对密度较大。它的缺点是在制备和贮存时必须稳定,而到达井底后必须立即破乳,这就对乳化剂的选择和对井底破乳温度有着严格的要求,制备和使用时间条件要求较高,否则就起不到清防蜡作用。
制备乳液型清、防蜡剂常用的乳化剂为OP型表面活性剂,以及油酸、亚油酸和树脂酸的复合酯与三乙醇胺的混合物。
4)固体防蜡剂
固体防蜡剂主要由高分枝度的高压聚乙烯、稳定剂和EVA(乙烯-醋酸乙烯酯聚合物)组成,它可以制成粒状,或混溶后在模具中压成一定形状(如蜂窝煤块状)的防蜡块,将其置于油井一定的温度区域或投入井底,在油井温度下逐步溶解而释放出药剂并溶于油中。作为防蜡剂用的聚乙烯要求相对分子量为5000~30000,最好在20000左右,相对密度为0.86~0.94,熔点在102~107℃之间,且结晶比较少,或非结晶型为宜。
防蜡剂中的EVA,由于具有与蜡结构相似的(CH2—CH2)n链节,又具有一定数量的极性基团,它溶于原油中。当冷却时它与原油中的蜡产生共晶作用,然后通过伸展在外的极性基团抑制蜡晶的生长。而溶解在原油中的聚乙烯,当油温降低时,它会首先析出,成为随后析出的石蜡晶核,蜡的晶粒被吸附在聚乙烯的碳链上,由于分枝的空间障碍和栏隔作用也阻碍晶体的长大及聚集,并减少EVA与蜡晶体之间的粘结力,从而使油井的结蜡减少,达到防蜡的目的。
固体防蜡剂其优点是作业一次防蜡周期较长(一般长达半年左右),成本较低;其缺点是它对油品的针对性较强,其配方必须根据油井情况和原油析蜡点具体筛选。
5)化学剂的加入方法
化学清、防蜡剂的配方、浓度和用量必须根据油井情况、原油和石蜡性质具体筛选。重要的是采用合适的加药方法保证清、防蜡剂在原油中的浓度长期始终符合设计要求。总的原则是防蜡时加药方法要保证防蜡剂始终不间断地与石蜡接触,清蜡时要保证清蜡剂有一定时间与石蜡接触,使石蜡溶解和剥离。为此要针对具体情况采取合适的加药方法。
(1) 自喷井化学清防蜡。由于井口压力比较高,一般采用高压加药罐加药。将足量清、防蜡剂加入高压加药罐内。清蜡时,将清蜡剂压入油管内进行清蜡;防蜡时,通过调节套管阀的开度来控制单位时间的加药量,实现向油套环形空间连续加药和断续加药。但是要注意加药周期,可用示踪剂测试求得合理的加药周期。
(2)抽油井化学清防蜡。抽油井油管不通,只能从套管加药。清蜡时开大连通阀,将清蜡剂一次加入油套环空,计算好清蜡剂到达结蜡井段时停机溶蜡。防蜡时与自喷井大同小异。也可用光杆泵进行连续加药。
(3)活动装置加药法。利用专用加药罐车和车上的加药泵向井内一次注入清蜡剂或防蜡剂,要求同上。
(4)固体防蜡剂加药法。将固体防蜡剂做成蜂窝煤式样,装入固体防蜡装置内,下到筛管或喇叭口等进油设备与深井泵之间,当油流经过时逐步溶解防蜡剂,达到防蜡目的。也有在泵的进油口以下安装一个捞蓝,将固体防蜡剂制成球状或棒状,从油套环空投入,待防蜡剂溶解完了(可用试踪剂监测)以后再投。
5. 微生物清蜡
微生物清蜡是近年来发展的一种新技术,在我国已逐步推广应用。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其形状为长条螺旋状体长度为1~4μm,宽度为0.1~0.3μm。该类微生物能降低原油凝固点和蜡含量,以石蜡为食物。微生物注入油井后,它主动向石蜡方向游去,猎取食物,使蜡和沥青降解,微生物中的硫酸盐还原菌的增殖,产生表面活性剂,降低油水界面张力,同时微生物中的产气菌还可以生成溶于油的气体,如CO2、N2、H2,使原油膨胀降粘,由此达到清蜡的目的。

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