清防蜡技术在胡尖山油田的应用及效果分析

1、清防蜡技术在胡尖山油田的应用及效果分析李登运长庆油田分公司第三采油厂胡尖山采油作业区摘要：在原油生产过程中，油井结蜡问题普遍存在，若该问题不能得到有效处理，将会严重影响油井的正常生产，给油田开采企业带来重大的经济损失。本文阐述了油井结蜡的机理和规律性，查阅了国内外目前所应用的清防蜡技术，并对胡尖山油田目前使用的清防蜡技术进行了分析及评价。关键字：油井结蜡；热洗；化学清防蜡油田开发进入中后期，制约油井高产、稳产的诸多不利因素日益显著，比如砂、蜡、气、以及含水的上升等。而油井结蜡则是众多因素中最显著的一个。随着原油从井底向上运动，其温度和压力逐渐降低。当温度和压力降到一定程度时，原油中溶解的蜡开始

2、析出，并逐渐富集在油管壁和抽油杆上，使得抽油机载荷增加、泵效降低、油井产量下降、采油时率降低，甚至直接堵死油管，造成油井停产。每年由于结蜡严重而导致的油井上修在维护性作业中所占比例逐渐增加，修井费用也增高；同时，井筒结蜡造成抽油杆长期超负荷运行，影响到抽油杆的使用寿命。因此，如何进行油井的防蜡、清蜡，是油田生产管理中的一个不可忽视的问题。1 油井结蜡机理及规律1.1 结蜡机理及其影响因素1蜡在地层条件下通常以液体形式混溶在原油中。然而在生产过程中，随着温度和压力的降低以及轻质组分的不断逸出，原油溶蜡能力逐渐降低，达到一定条件时,蜡就会不断地结晶、析出并聚集和沉淀在套管、油管、抽油杆、抽油泵或地

3、面管道和设备上，此现象称为结蜡。实际上，采油过程中结出的蜡并非是纯净的白色蜡晶体，而是一种与原油中高碳正构烷烃混在一起的，既含有其他高碳烃类，又含有沥青质、胶质、无机垢、泥砂、铁锈和油水乳化物等的半固态和固态的黑色混合物质。然而影响油井结蜡的因素主要有以下几个方面：1原油性质与含蜡量对结蜡的影响原油中轻质馏分越多，溶蜡能力越强，析蜡温度也就越低，越不容易结蜡。含蜡量越高，越容易结蜡。2温度对结蜡的影响原油结蜡具有一个临界温度，当温度保持在临界温度以上时，蜡不会析出，就不会结蜡，而温度降到临界温度以下时，则蜡结晶开始析出，温度越低，析出的蜡就越多。3压力对结蜡的影响压力对原油结蜡也有一定影响。当

4、原油生产过程中井筒内压力低于原油饱和压力时，溶解在原油中的气相从原油中脱出，一方面降低了原油中轻组分的含量，使原油溶解蜡的能力降低。同时，气体膨胀带走了原油中的一部分热量，引起原油自身温度降低，更促进结蜡。因此，结蜡段一般存在于距井口300-600米井段。4原油中的机杂和含水对结蜡的影响机杂和水的微粒都会成为结蜡核心，加速结蜡。但随着含水上升，同样的流量，井下温度会上升，析蜡点上移，结蜡现象会减轻。矿场实践和室内试验证明，当含水上升到70%以上时，会形成水包油的乳化物，阻止蜡晶的聚积，在油管壁上也会形成水膜，使析出的蜡不容易沉积，减缓结蜡。5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

5、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。6流速和管壁特性对结蜡的影响室内试验证明，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，析出来的蜡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。1.2 结蜡规律性根据上述结蜡影响因素分析可得出如下规律：（1）原油中含蜡量越高,油井结蜡越严重；（

6、2）油井开采后期较开采前期结蜡严重；（3）高产井及井口出油温度高的井结蜡不严重；（4）高含水井结蜡严重；（5）表面粗糙或不干净的设备和油管易结蜡；（6）出砂井容易结蜡；（7）油层、井底和油管下部不易结蜡（300-600m 结蜡严重）；（8）井口附近很少结蜡。2 油井的清防蜡技术2,3目前油田上常用的清防蜡技术主要有物理清防蜡技术、化学清防蜡技术和微生物清防蜡技术三大类。而在清防蜡工作中最早使用的就是机械刮蜡的方法，随后逐渐演变为采用蒸汽热洗或热油进行热力清蜡的方法，常见的有水泥车、清蜡车以及锅炉车等设备。近些年来，随着我国科学技术水平的快速发展，各种类型的清防蜡剂也都应运而生了，以化学方式为主

7、的清防蜡技术也得到了大力的推广和应用，随后又出现了细菌清蜡的技术。 2.1 物理清防蜡技术1机械清蜡法机械清蜡就是用专门的刮蜡工具或清蜡工具，把附着于油管壁上的蜡清除干净，同时将原油和蜡共同带到地面，这是一种既简单又直观的清蜡方法。该方法虽然成本较低，但是这些工具很容易受到损坏，并且固定工具时比较费时费力。2. 热力清蜡法这种方法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。现阶段油田开发过程中常用的方法有锅炉车蒸汽清蜡、电热清蜡、水泥车常规热洗清蜡和超导车热油循环清蜡。3磁防蜡技术在原油开采过程中，磁技术主要应用于油井防

8、蜡。原油中的正构烷烃（C18H38）经磁场处理后，粘度降低50%左右，凝固点下降2-7，析蜡点下降1-3。所结蜡的孔隙较多，比较松散，在原油流动的过程中易于冲刷清除。磁防蜡器主要有电磁式和永磁式两大类。在油井应用中，由于电磁式装置操作比较复杂，投资高，耗能高，因而很少应用。而永磁式防蜡器是采用由永磁体构成磁场方式，不需要电源等附属设备，安装使用方便，我国主要使用永磁式防蜡器。4. 超声波防蜡技术1在超声波的作用下，机械振动会加速原油分子的相对运动，这将增加原油分子之间的摩擦力，从而使长链的石蜡烃以及沥青质大分子链出现断裂，通过破坏分子团来影响石蜡的沉积速度和数量。超声波振动产生了次级效应，并引

9、发剪切应力，从而抵制石蜡晶的结合力，使石蜡晶体的网状结构遭到破坏；超声波具有空化作用，由此产生的强大冲击力与高速射流能量，将对石蜡晶体网状结构造成严重破坏，使其破碎成非常小的一些颗粒，从而提高其溶解度；超声波具有热作用，热作用与声波的振动频率和振幅有关，频率越高，防蜡作用就弱。通过超声波的热作用，可以有效地防止石蜡晶体的析出。5. 表面处理防蜡技术这类方法的防蜡作用主要是创造不利于蜡结晶沉积的条件，如提高表面的光滑度，改善表面的润湿性，使其亲水憎油，或提高井筒流体的流速。比如使用内衬油管或者涂料油管等。2.2 化学清防蜡技术用化学药剂对油井进行清蜡和防蜡是目前油田应用比较广泛的一种清防蜡技术，

10、这是因为用化学药剂进行清防蜡，通常是将药剂从环形空间加入，不影响油井正常生产和其他作业，除可以收到清蜡防蜡效果外，使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果。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，彼此不互相叠加，而悬浮于原油中。根据作用机理不同可将化学防蜡剂分为油基清防蜡剂、水基清防蜡剂、乳液型清防蜡剂和固体防蜡剂四类。2.3微生物清蜡技术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。微生物种类很多，有细菌、放线菌和真菌（包括霉

11、菌和酵母菌）几大类。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。油井清蜡用微生物能在温度为110，压力为49.2MPa 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，如CO2，N2，H2，使原油膨胀降粘，达到清蜡、降粘、增产的目的。3 胡尖山油田清防蜡技术应用及效果分析胡尖山油田属特低渗油藏，主要生产层位有侏罗系的延9、延10和三叠

12、系的长1、长2、长8、长9油层。开发层系多，储层物性及采出液物化性质差异较大，结蜡情况也各不相同。目前胡尖山采油区油井开井数297口，其中60%以上的油井存在结蜡现象。而针对全区油井普遍结蜡问题，主要采取了化学清蜡技术、锅炉车蒸汽清蜡、水泥车常规热洗清蜡和超导车热油循环清蜡等。 3.1 化学清防蜡技术采油三厂本着结蜡重在预防的原则, 对几种水溶型清防蜡剂进行实验室数据对比与评价，最终认为CX-3型清防蜡剂的溶蜡速度快， 在相同时间内溶蜡量最多,防蜡效果优于其它防蜡剂，比较适合在全厂推广应用。就胡尖山采油区而言，2014年全年共有135口油井投加CX-3型清防蜡剂。本文选取了历次修井中结蜡严重的

13、4口油井进行对比，从表1中可以看出投加CX-3型清防蜡剂后，最大电流均有所下降，油井检泵周期也有所延长，而且没有出现一次蜡卡，说明使用效果较好。表1 油井加CX-3型清防蜡剂前后对比序号井号加药前生产情况加药后生产情况效果检泵周期/d日产液/m3日产油/t最大电流/A日产液/m3日产油/t最大电流/A加药前加药后1砖38-1111.231.9616.7710.811.7612.83有2353452砖44-918.237.2320.3216.266.4619.32有2153063砖39-1117.263.3121.5415.242.9721.03有2793014砖39-1316.233.5425

14、.4315.523.2125.15有211248此外，针对部分下封隔器的油井来说，从套管口投加CX-3型清防蜡剂显然是不可行的。为此，胡尖山采油区对下有封隔器的油井下入固体防蜡器，其可在井底温度下逐步溶解而释放出药剂并溶入油中。经试验分析，固体防蜡器在前期具有一定的效果，但随着时间延长，清防蜡效果逐渐减弱。3.2 物理清防蜡技术胡尖山采油区目前使用的物理清防蜡技术主要包括热力清蜡法和磁防蜡技术两大类。 3.2.1 锅炉车蒸汽清蜡蒸汽洗井是清除油井结蜡的方法之一，其清蜡机理是：将锅炉车加热的高温水蒸汽，不断地从井口注入油套管环形空间，自上往下，蒸汽的高温逐渐传递给油管，从而使井筒内的结蜡逐步熔化

15、，并利用抽油泵的正常工作，使熔化了的蜡随着油流带出井筒，从而达到油井清蜡和恢复产能的目的。2014年全年，胡尖山采油区共采用蒸汽热洗114井次，其中对部分井进行了效果跟踪，洗井时间保持在3-4h，蒸汽温度保持在130-140，并及时记录了洗井前后的电流、示功图、产液量等资料，通过对比来评价洗井效果，如表2。表2 油井蒸汽热洗前后参数对比序号井号蒸汽热洗前蒸汽热洗后效果日产液/m3最大电流/A最大载荷/kN日产液/m3最大电流/A最大载荷/kN1砖45-610.8116.432.710.8112.731.2好2砖45-914.2126.733.914.1624.234.6较好3砖36-1315.

16、6323.849.315,6519.750.7较好4砖平36.1320.551.56.1221.452.1差5砖39-1115,2321.553.115.2421.453.4较好6砖40-112.4620.359.42、4621.261.3差由表2可以看出，蒸汽热洗对液量大的井效果较好，对液量小的井效果不佳。分析其原因，在其他条件相同情况下，产液量越低，原油在油管内的流速就越慢，滞留时间久，结蜡井段也较长。然而蒸汽的传热深度有限，越往深处，蒸汽热能损失越多，下部油管壁上的蜡难以彻底熔化；同时在洗井过程中，从上部油管壁上熔化脱落下的蜡难以带出井筒。除油井产液量对蒸汽热洗具有影响外，套管气、结蜡程

17、度、蒸汽温度、洗井用时也是影响蒸汽热洗效果的重要因素。3.2.2 超导车热油循环清蜡超导车热洗井筒是采用超导传热技术，以柴油为热源，将油井产出液加热成高温液体后注入油套环形空间，使油管内的产出液温度逐渐升高，油管杆上的结蜡自上而下逐渐融化，随产出液进入地面。从而减少内阻，达到清蜡、降耗、节约成本、不污染油层的目的。2014年全年，胡尖山采油区采用超导热洗共计135井次，有效率达96.3%，主要热洗区块为元162区块。由于超导热洗对井组液量的要求较高，本文以元162区块定591-18井组为分析对象，测出热洗前后的相关数据如表3。表3 油井超导热洗前后参数对比序号井号超导热洗前超导热洗后效果日产液

18、/m3最大电流/A最大载荷/kN日产液/m3最大电流/A最大载荷/kN1定591-1813.1824.658.413.3820.457.2好2定591-1911.2219.744.611.2215.743.7好3定591-2011.4517.653.211.4615.451.8好4定589-208.7619.655.28.7616.155.1较好5定591-2111.3419.457.211.3516.556.3好6定591-226.1423.660.36.0219.659.9较好由表3可以看出，超导车热油热洗有效率非常高，具有较好的清蜡效果。但是对于液量小的油井来说，超导热洗很难达到预期的清

19、蜡效果。3.2.3 水泥车常规热洗清蜡水泥车常规热洗是利用水泥车加热污水或油水混合液后注入油套环形空间，通过热量传递，溶化掉油管、抽油杆上的积蜡，在抽油机的协作下进行循环热洗。2014年全年，胡尖山采油区采用水泥车热洗共计98井次。据分析，水泥车热洗也能取得较好的热洗清蜡效果。只是水泥车热洗需要一台水泥车和一辆罐车配合，比较麻烦，且费用高。同时，水泥车热洗使用的水一般为不同区块采出来的污水，通过加温后给不同区块的油井热洗会造成油层污染，降低油井产能或导致油井不出液的情况。此外，由于胡尖山采油区区域广阔，油井分散，导致洗井准备工作时间较长，容易影响热洗质量。3.2.4 磁防蜡技术随着电磁场理论的发展，地面电磁防蜡技术应运而生。该技术是将电磁防蜡装置安装于地面，而效果作用于井下。据实际资料统计，目前生产的电磁防蜡器的有效距离大概在30