原油含蜡机理及清防蜡方法的研究

董娟++余杰+刘勇

摘 要： 我国的原油含蜡比较多，在石油开采过程中，随着原油向井筒运移过程中温度下降，出现原油中的蜡析出并聚集在近井地带，引起井筒堵塞或管柱蜡卡等问题，影响油井的正常生产。本文针对油井结蜡的现象，探讨原油含蜡的机理，并提出一些主要的清防蜡方法。

关键词： 原油 清防蜡 降粘降凝

1.引言

我国与世界上多数产油国有所不同，生产的原油以易凝原油为主，因易凝原油含蜡量较高，常称“含蜡原油”。据统计，蜡的质量分数超过10%的原油几乎占整个产出原油的90%，并且大部分原油中含蜡在20%以上，有的甚至高达40%-50%[1]。含蜡原油具有凝点高、流变性复杂等特点，使其在生产、储存和运输过程中出现很多问题[2]。因此，通过研究原油含蜡的机理，提出有针对性的清防蜡方法显得至关重要。

1.原油含蜡的机理

1.1.原油含蜡的特点

原油是一种天然生成的复杂烃类化合物的混合物，并含有少量氧、氮、硫等化合物[2]，主要以含氧化合物为主。含蜡原油是一种蜡含量比较高的组成复杂的混合物，其中蜡的组成、含量、性质及其在原油中的形态等是导致原油流变性复杂化的根本原因。在不同的温度下，原油中的蜡处于不同形态，使原油呈现出不同的流变特性。

1.2原油结蜡的过程

在油层条件下石蜡通常以溶解态存在，但在原油开采过程中随着压力降低和轻质组分的逸出和温度的下降，原油沿着油管上升过程中蜡便结晶析出，并不断沉积。由于油管壁不光滑，蜡晶沉积于油管壁上，随着原油温度的继续降低、蜡晶不断长大，逐渐在油管壁上形成厚厚的固体石蜡，阻止原油的流动，影响油井的正常生产，甚至卡井[3]。

1.3影响结蜡的因素

造成原油中蜡结晶析出的原因有多种，温度和压力的变化对其影响最大。原油温度下降是促使石蜡从原油溶解状态中分离出来的主要原因。造成原油温度下降的原因是多方面的，除了地表地层温度呈梯度递减造成井筒液体温度随液流上升而降低以外，随着井筒液体向上运移，系统压力降低，原油中轻质成分以气态的形式从原油中溢出并膨胀，气体膨胀需要吸收大量热量，致使原油温度降低。

1.4.结蜡危害

原油中蜡含量越高，油层渗透率越低。沉积析出的蜡堵塞产油层，降低油井产量，严重时造成油井停产。油井管道结蜡会造成输油通道减小、油井负荷增大、井口回压升高，严重时甚至造成蜡卡、抽油杆断脱等问题。油井结蜡极大影响油井产油量，因此寻求更合理的方法解决原油开采中遇到的这些问题，便成为急需解决的课题。

2.清防蜡方法

常用的油井清防蜡方法有机械清蜡、热力清蜡、强磁防蜡、化学剂清防蜡和最新的微生物清防蜡。

2.1机械清蜡

机械清蜡是用专门的工具刮除油井管壁上的蜡，然后通过液流将刮除下的蜡带出地面。机械清蜡有不需停井、不影响产量、对地层无污染等优点，但其稳定性不强，费时费力，目前已基本不应用。

2.2热力清蜡

热力清蜡是通过提高液流和沉积表面温度，溶解沉积在井壁上蜡的一种清蜡方法。热洗方法具有清蜡效果好的优点，但受到地层压力低的影响，洗井液在洗井过程中进入地层致使地层遭到破坏，同时对油层造成了严重的污染。

2.3强磁防蜡

强磁防蜡是利用磁场的作用使得原油分子和分子团之间的聚合性减弱，当原油从强磁防蜡器中通过时，受到洛伦兹力的作用，蜡晶之间、蜡晶与胶体分子之间的黏附力削弱，蜡晶的聚结破坏，使得蜡晶以细小的颗粒状悬浮在原油中，从而随液流流出井口。

2.4化学剂清防蜡

化学剂清防蜡是通过将药剂从油套环空中加入或通过空心抽油杆加入，从而达到清防蜡的效果。这种清防蜡技术具有设备投入少和不伤害地层的优点，但其缺点是影响油品质量，有效期短。

2.5微生物清防蜡

微生物清防蜡是针对原油中含蜡的特点，利用微生物自身具有黏附在金属或黏土矿物表面生长，能够在金属和黏土矿物表面形成一层微生物保护膜的特点，把筛选出的合适细菌注入井筒，从而阻止石蜡结晶[5]，同时缓解或者防止井筒结蜡的一种新兴技术，具有清防蜡效果好，价格便宜，无污染等优点。

2.5.1微生物清防蜡技术

微生物清防蜡技术是利用微生物裂解重质烃类和石蜡，代谢产生的气体能溶于原油而使原油黏度下降；以烷烃作碳源的细菌大量繁衍，产生表面活性物质和部分菌群分解胶质使稠油乳化，从而降低原油黏度[6]。该技术由于利用微生物连续产生生物化学剂，克服了热处理和化学处理等常规技术存在的一些缺点，如作用周期短，沉积的高分子石蜡进入地层引起孔喉堵塞造成产量损失、热油或热水处理加重地层损害等问题。

2.5.2微生物对原油黏度的影响

影响原油产量的一个关键因素是原油黏度。原油黏度越低，流动性越好，越容易被采出地面。许多研究结果表明，某些微生物与原油发生作用后引起原油黏度的降低，可能有以下三个方面的原因：一是微生物对原油的降解作用，破坏了原油中胶质、沥青质等作为质点形成的网状结构，也就是降低了原油中重质组分的相对含量，改善了原油的流动性；二是微生物在繁殖代谢过程中产生一些有机溶剂，对原油产生稀释作用；三是微生物代谢产生的表面活性物质对原油发挥了乳化作用，形成水包油性型乳状液，从而降低原油黏度[7]。

3.结语

原油含蜡使其在开采过程中受温度、压力等变化的影响，原油中的蜡结晶析出，并不断沉积在输油管壁上，引起一系列问题，影响了原油的正常生产和输送。因此，研究原油含蜡机理，针对此问题提出解决对策，比较各种清防蜡方法，发现微生物清防蜡因其具有节能环保的优点，有望成为原油清防蜡的研究方向。

参考文献：

[1]金伟，杨斌.热油管道的结蜡与清蜡[J].广西轻工业.

[2]张志强.胶州湾石油烃和其它环境因子的时空分布及其相关性研究[D].中国海洋大学硕士论文.

[3]邵本东.微生物与生物表活剂在欧31块油井清防蜡中的应用研究[D].大庆石油学院硕士论文.

[4]肖进军.油井结蜡及清防蜡技术探讨[J].化学工程与装备.

[5]杨前杰，朱平，杨国强，梁飞.微生物降黏清防蜡技术应用[J].科技情报开发与经济.

[6]肖稳发，刘锡建，张红，徐菁利，陈思浩，刘则华.微生物技术在油气田开发中的研究与应用进展[J].化学与生物工程.

[7]董智勇，王明勇，黄文辉.高蜡原油开发中的防蜡清蜡技术进展[J].能源与节能.

[8]白新宇，郗妮妮.采油微生物菌种的实验评价方法[J].实验室科学.