输油管道清防蜡技术研究综述

官琳悦，王卫强

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

输油管道清防蜡技术研究综述

官琳悦，王卫强

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

产自我国的原油大多属于石蜡基原油，在输送过程中，原油中的蜡不断结晶析出，沉积在管道内壁上，结蜡层厚度逐渐增加，导致管道内的有效通流截面减小，使输油过程变得困难，这不仅会降低输量，而且严重时还会堵塞管道，存在一定的安全隐患。在本文中，根据影响蜡沉积的因素，并结合油田清防蜡措施，总结了几种有关输油管道的清、防蜡技术。

蜡沉积；输油管道；清蜡；防蜡

随着现代工业的发展，石油管道工业也不断进步，为我国经济建设作出了卓越的贡献。近些年来，由于原油需求量的大量增加，管道工业迅速崛起，管道输送在我国有着举足轻重的地位。目前，在我国的原油管道运输中最常见的问题就是“结蜡”，也就是原油管道中的蜡沉积现象。而我国产出的原油，至少八成以上是含蜡易凝原油，原油在管道内流动的过程中，会析出一些石蜡、胶质、砂等混合物，并在管壁处沉积。若不及时清除这些混合物，则会影响管道的运输能力，甚至堵塞管道，加大原油管道的输送难度。在蜡的析出过程中，如果通过恰当的技术手段介入，就会抑制结蜡，保证管道正常运行。含蜡原油的运输需要更多的技术保障，为了降低运输过程中的能源消耗，保证运输的顺畅安全，给我国的管道运输行业提出了更高的技术要求。如何安全、经济地进行管输，是今后我国管输行业的研究目标。

1 管道蜡沉积的危害

原油长输管道的蜡沉积是一个复杂的过程，在原油组分、管材性质、杂质、流速、温度、压力等多种影响因素的共同作用下，使输送变得更加困难。

原油中的蜡在低温状态下会以片状晶体析出，易形成网状结构，硬度较大，使原油流速缓慢，降低原油的低温流动性[1]。随着管道的运行，结蜡层继续变厚，当达到一定的结蜡厚度时，管道的有效通流截面变窄，原油流动变慢，进而造成管线结蜡堵塞，抽油机负荷大，电流偏高，泵效降低，并容易发生卡脱事故。同时地面管线缩径，回压上升，管线经常出现穿孔。为了避免此类安全事故的发生，并提高管输效率，有必要对原油集输管道采取清防蜡措施，采取清、防蜡措施可以[2]：

（1）减少或避免蜡卡、凝管、停流等事故，提高管道工作效率；

（2）减轻对设备的腐蚀和损害；

（3）节约能源、提高经济效益。

2 影响管道蜡沉积的主要因素

2.1 原油的组成和性质

原油中所含的重质组分对结蜡效果有直接的影响，重质组分越多，原油中的蜡越不易溶解，蜡沉积倾向越严重。但原油中都含有一定的胶质和沥青质，这些成分对管道的蜡沉积有着特殊的影响。胶质是指原油中分子量较大的化合物，属于一种表面活性物质，在原油中呈半固态状分散，能在蜡刚开始结晶时吸附在其表面，起到隔离作用，阻止蜡晶继续长大。沥青质属于一种聚合物，以小颗粒的状态分散在原油中，能起到分散蜡晶的作用。随着胶质含量的增加，蜡析出温度降低，蜡晶分散均匀，且与胶质紧密结合［3,4］。然而，在胶质和沥青质存在的情况下，蜡沉积在管壁上更不容易随油流冲走。总之，一定程度上来说，胶质和沥青质的存在既可以减轻蜡沉积，又增加了蜡的结合强度而促进了蜡沉积。

2.2 原油中的机械杂质和水

原油中的机械杂质以及粗糙的表面有利于蜡分子的附着，促进结晶生成。原油中所含的机械杂质越多，管输过程中越容易发生蜡沉积。

2.3 管壁粗糙度及表面材质

管道结蜡会受到管道材质的影响：管道内壁越粗糙，输送过程中原油越容易挂在管道内壁，就越容易结蜡，相反，管壁越光滑，原油流动越顺畅，越不易结蜡。另外，对于管道内壁的材质，亲油的比亲水的材质更易造成结蜡。

2.4 温 度

结蜡受温度影响较大，温度较低时，高含蜡原油流动性降低，蜡分子运动减慢，易结晶析出。因此在原油温度较低，易结蜡。另外，受原油温度和管壁温度之间的温差影响，蜡会在管壁表面结晶，这也是导致管道蜡沉积的主要因素。

2.5 流 速

管道内油流速度越快，管壁的剪切应力增大，油流对管壁的冲刷作用增强，结蜡速率越低，原油中的蜡越不易沉积，管壁的结蜡厚度变薄。

2.6 运行时间

随着管道运行时间的增加，输送距离增加，结蜡层厚度越来越厚，当达到某一时间，增厚的程度逐渐减弱。这是由于结蜡层厚度增加，导致热阻变大，油温与管壁的传热系数减小，温差减小，蜡沉积增量会逐渐减少。

2.7 压 力

当管道压力低于原油饱和压力时,原油中的气相物质会从中游离出来，这不仅会降低原油中轻组分的含量,还会带走原油中的部分热量,双重因素最终导致结蜡量增加。

3 管道清、防蜡技术

为了有效避免石蜡沉积引起的生产安全事故，必须对蜡的沉积引起足够的重视。解决石蜡析出造成的油井和管线堵塞问题常用技术包括物理清防蜡和化学清防蜡两类。其中，物理方法包括清蜡器刮蜡、磁防蜡、超声波防蜡等[5]；化学方法主要是利用一些化学药剂减缓石蜡在油井和管线壁上的沉积，然后根据实际情况进行周期性地清蜡。而近几年又有一种新型清防蜡技术逐渐在我国得到应用，即微生物清防蜡技术。总的来说，为了达到清蜡防蜡的目的，必须先做好防蜡措施，再配合清蜡技术，双管齐下，保证管道的安全、正常运行。

3.1 物理清防蜡

3.1.1 机械清蜡

机械清蜡就是利用刮蜡刀、钻头等清蜡工具将油管壁上沉积的蜡刮除，使石蜡从管壁上脱离下来并随着油流流走。清蜡时，采用手摇或者电动绞车的方式，将刮蜡刀下到管道结蜡处，将粘附在管壁的蜡刮掉。管道进行清管时，一般选择软管清蜡和机械清管（携带跟踪器），需先摸清管道内情况，确保管线内无异常，再进行正常的清管作业。与其他的清蜡方式相比，机械清蜡方法操作简单、方便，减轻工人的劳动强度，成本低，是传统的、最直接、最常用的物理清蜡方式。但是该法也有一定的局限性，对有些特殊部位的结蜡清除不到，有时还会出现清蜡量不够的情况，并且对设备也有一定的损害。

3.1.2 热力清防蜡

热力清防蜡就是通过加热、向管道内注入热油等方法，利用热化学能提高油流和管壁蜡沉积物的温度，使石蜡软化熔化，随着油流流走，也改善了原油流动性，确保原油在管输过程中不凝、低粘，达到清蜡、防蜡的目的。随着管道的正常运行，油流不断地向外散热，油温下降。因此，为保证长距离管道的正常输送，还需要沿管道设置一些加热站，用以补充油品输送过程中损失的热量，维持适当的输送温度。加热输送工艺是管输的常用方法，该方法除蜡率较高，工艺简单，成本低。但是作用周期较短，热洗时需要停输，会影响输量；油品不好会损害地层；而且加热油品的过程中有轻质馏分损失，存在一定的安全隐患。

3.1.3 改变油管表面性质防蜡法

改变管材性质防蜡法就是把管内壁加工处理成不利于石蜡沉积的表面，增加管壁的光滑度，防止石蜡粘附在管壁上。具体方法比如在管道内壁涂上一层不易与蜡晶结合的涂料，就相当于涂上了一层极性膜，不利于石蜡等机械杂质的附着和沉积。或者直接采用塑料、玻璃等管道，塑料管道表面光滑不粗糙，原油较易通过，使蜡晶不易在管内壁聚集，但是易腐蚀；玻璃钢管表面光滑，亲水性好，原油流过时不易粘附在其表面，而且绝热性能好，使用期限大概在十年左右，但是在搬运过程中易损害。光靠改变管壁材质的方式只能在一定程度上缓解蜡沉积，并不能完全解决清蜡问题。因此，在改变管材性质的前提下，再使用其他清蜡方法，会达到更好的清蜡效果。

3.1.4 电磁清防蜡

电磁清防蜡技术就是对原油进行磁处理，使石蜡在油品中呈悬浮状态，阻碍原油中的蜡晶分子聚结，失去易附着在管道内壁的能力，进而达到防蜡的效果。磁防蜡器构造简单，通电后自动进入工作状态，防蜡效果明显，基本不需要现场监控和维护保养；使用寿命长，可达十年；节能、耗电低；可广泛应用于各种类型的含蜡原油，既可用于井下举升管柱，也可用于地面输油管线。由于磁防蜡器的结构参数受到诸多因素的影响，例如原油组分、流动方向、管道压力、输送方式等因素，所以在选择上有一定的困难，直接影响防蜡效果[6]。

3.1.5 超声波清防蜡

超声波防蜡技术是利用原油的空化现象，使蜡在未凝结之前就被分散成细小的颗粒而悬浮在原油中，阻碍了蜡对管壁的沉积，无法形成固相的石蜡晶体，也在一定程度上降低了原油的表面张力，从而降低了原油流动阻力。该技术见效快、效果明显；工艺简单，无污染；节能、成本低；适用范围较广，也可以和其他清防蜡技术一并使用，达到更好的清防蜡效果。

3.2 化学清防蜡

化学清防蜡技术就是在管输过程中通过在油品中加入化学药剂,起到降低结蜡速率、改变原油流动性的作用，进而达到清蜡防蜡的目的。化学药剂加入到油品中，会改变蜡晶结构，使原本致密的蜡晶结构变的疏松，丧失了附着在管道内壁的能力，易被油流携带，不会在管壁大量沉积。

化学清、防蜡剂种类繁多，主要分为油基、水基、乳液型以及固体清、防蜡剂，既可单独使用，也可将几种复配使用[7]。乳液型清防蜡剂的优势较突出，这种清蜡剂是油基、水基溶剂与具有综合效能的多种表面活性剂复配，它功能作用多，既有一定的润滑作用又能渗透于油品中，既能分散蜡晶又能溶解石蜡，故既有良好的清蜡能力，也有一定的防蜡效果。化学清防蜡方法经济有效，且易操作，还可以降粘、解堵，所以得到广泛应用。但由于技术的局限性，在某些方面也不能完全适应当前清蜡的需求。使用化学清防蜡剂时，要根据不同情况选择不同的药剂，通用性不高、复杂，而且使用过程中，会对地层造成损害，污染环境，因此若能克服这些阻力，生产出安全、绿色、环保、通用性高的水基乳液型清蜡剂将会给原油清防蜡领域带来巨大贡献。

3.3 生物清防蜡

微生物清防蜡技术是一种新兴技术，起初在美国、加拿大等国家率先得到应用，直到20世纪90年代初 ，国内一些油田开始引进并应用。该技术是针对原油中含蜡的特点，培育并筛选出能降解石蜡或改变蜡晶结构的菌种注入到井筒或管道内，以达到防蜡、清蜡的目的[8]。该方法应用于油田，会产生增油效果；应用于输油管道，会对管道有一定的维护作用。这是由于微生物本身可以改变蜡晶结构，阻碍了蜡的进一步沉积，并且能粘附在金属管道表面繁殖生长，形成一层亲水疏油的微生物保护膜，在阻碍结蜡的同时也对管道起到了保护作用；另外，微生物在新陈代谢的过程中会产生表面活性剂等物质，能乳化原油，对原油有降粘的作用，改善了原油流动性。该方法操作简单，只需向油品或管道中加入微生物菌种或试剂，不需要额外投入设备，费用较低。相比于常用的化学清蜡技术来说，不会影响油品品质，安全环保，对地层无损伤和污染。但是，由于前期在筛选和培育微生物菌种上的困难，加上微生物菌种会受到一定的温度限制，不易存活，使得该技术的发展受到了制约，但可以通过一些现代科学技术手段来克服这些问题。

4 结 论

（1）为了有效避免石蜡沉积引起的生产事故，必须对蜡沉积引起足够的重视，以防为主，清防结合，防患于未然才是最佳措施。

（2）根据近几年的趋势来看，微生物清防蜡技术在油田的现场实践已经发挥了优势，并取得了一定成效，值得广泛推广应用，逐渐替代传统的热力清防蜡和化学清防蜡技术，应加大研究力度，应用于管道输送中。

（3）清防蜡技术有很多种，既可单独应用，也可几种方法结合应用，不同的技术适用条件也不同，所以选择清防蜡技术也要结合现场实际情况，多方面考虑，选取高效、安全、环保、经济的方法，最终达到清蜡防蜡的目的。

［1］蒲欢，梁光川．集输油管道中的结蜡与防蜡[J]. 石油化工腐蚀与防护，2008，6(6)：53-55．

［2］贾红霞．缓慢释放型长效防蜡技术研究[D].青岛：中国石油大学(华东)，2007．

［3］刘伟．油井清防蜡探讨[J]. 化工管理，2008，24(8)：17．

［4］谷艳娇.水基清防蜡剂的研制与应用[D]. 石家庄：河北科技大学，2011．

［5］张刚.临盘油田盘40新区的清防蜡技术研究与应用[D].青岛：中国石油大学(华东)，2011．

［6］王伯君.井下固体防蜡防垢技术的研究[D].大庆：东北石油大学，2006．

［7］金伟，杨斌．热油管道的结蜡与清蜡[J]. 广西轻工业，2009，12(7)：23-24．

［8］张鹰．油井清、防蜡技术现状研究[J].中国石油和化工标准与质量，2013，24(13)：67．

Research on Paraffin Removal and Control Techniques for Oil Pipelines

GUAN Lin-yue，WANG Wei-qiang
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Most of the crude oil produced in China is paraffin-based oil. In its transportation process, wax in the crude oil crystallizes and separates out from the crude oil continuously, and deposits on the pipe wall, the wax layer thickness is increasing gradually, which reduce the pipe effective flowing cross-section, so that the oil transportation process becomes difficult, which will not only reduce the transportation quantity, but also stop up the pipe when it’s serious, so there are some security risks. In this paper, based on the factors affecting the wax deposition, combined with measures of paraffin removal and control in the oil field, several techniques of paraffin removal and control for the crude oil pipeline were summed up.

Wax deposition; Oil pipeline; Paraffin removal; Paraffin control

TE 832

A

1671-0460（2014）12-2693-03

2014-11-09

官琳悦（1990-），女，辽宁盘锦人，硕士，就读于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：长距离管道输送。E-mail：guanlinyue90@163.com。