含蜡原油管道结蜡机理及清蜡技术研究

董衍运

新疆准东石油技术股份有限公司 新疆 阜康 831511

1 管壁蜡沉积机理

一般情况下，原油在管道内流动的时候，都会在管道内部留存诸多的混合物质，久而久之就会形成一定厚度的结蜡层。管道内出现结蜡层情况是非常常见的，如果不能对结蜡层进行及时的处理势必会对管道的运输能力造成损坏，并且也会对输送产品的质量产生不良影响，使得管道的运输效率逐渐下降。长时间的遭到结蜡层的腐蚀会对管道内壁结构造成损坏，甚至会威胁到仪器仪表的正常运行。当前对蜡沉积形成的根源的解释有四种，即：分子扩散、剪切分散、布朗扩散和重力沉降4种。但是人们普遍认同的是分子扩散是导致蜡沉积问题的主要根源。并且大部分的额资料中在对蜡沉积进行分析的时候往往只会对分子扩散模型加以分析。分子扩散机理其实质就是说含有蜡成分的原油在管道内流动的时候，油体的问题会逐渐的降低，在油体温度降低到特定的温度的时候，因为管道内部温度往往都是低于尤其温度的，这样就会导致与管道壁接触的石蜡温度在短时间快速下降，最终达到一个饱和的状态，这个时候如果油体的温度还在下降，石蜡就会产生过饱和的情况，最终会借助管道内壁存在的结晶而被析出。这一情况的发生会导致其浓度逐渐降低，最终会在管道壁上出现浓度的梯度。正是因为浓度梯度的出现而导致溶液在原油中的石蜡分子会从管道中心逐渐的朝着管道壁不断的扩散，这样就会导致管道壁结蜡的情况越发的严重。结合扩散原理来说，油体中存在的石蜡分子能够利用浓度梯度朝着管道壁的方向运动，并且在管道内壁沉积下来。结合这一情况，如果油体流动温度高出管道壁的温度的时候，只要管道壁的温度不高于油体析出蜡的界点的时候就会发生蜡析出的情况。

2 影响管壁结蜡的因素

2.1 油品成分

原油中存在的轻质馏分的占比与蜡结晶的效果存在密切的关联，原油中含有的低分子烃占比较高的时候，会使得蜡的溶解度逐渐提升，蜡结晶的析出温度会保持在较低的状态。高分子量的蜡溶解度较低，其结晶的温度就会达到较高的状态，蜡沉积物质的硬度也会随之较高。

2.2 油品温度

通常情况下，在析蜡点和临近凝固点之间都会存在一个结蜡较为明显的温度范围，在这个温度范围之内，油管截面中的浓度梯度较为明显的时候，油体流动浓度较低，这样就使得分子的扩散能力较强，形成结蜡的概率相对较高。

2.3 油品与管壁温差

管道内壁的结蜡量会受到管道壁的温度的变化而不断的变化，管道壁的温度变化较为剧烈那么结蜡量就会更多。导致这一问题的根源主要是因为管道壁的温度与油体流动的温度差异较大，石蜡分子的浓度梯度也会随之逐渐增加，分子扩散情况就会逐渐的加剧。管道壁温度保持相对稳定的时候，原油温度不固定，管道壁温度变化较为明显的时候，析蜡温度、析蜡高峰温度以及析蜡潜在热能都会逐渐的提高。原油与管道壁之间的温度差异的大小不但与油体温度和相关介质温度存在关联，并且也与管道的热阻力参数存在密切的联系。油体与管道结构的温度差异较大的时候，结蜡概率较高。在一些位置散热程度较大的结构位置，地下水位高并存在渗漏的地方，保温层损坏的的管道结构，或者是埋设较浅的管道出现结蜡的情况十分严重。

如果油体的流动速度不断增加，那么结蜡的情况就会有所削弱。相对来说层流的时候出现的结蜡问题比紊流的时候更加的明显。这主要是因为在油体流动速度不断提升的过程中，油体与管道内壁温度差异较小，管道内部的剪切应力会不断的增加，最终导致油体流动对管道内壁造成的冲刷作用不断增加，这样也会对管道内壁的结蜡层造成冲刷。经过大量的数据分析我们发现，在油体流动速度达到一定的范围的时候，管道内壁出现结蜡的情况概率较低。

3 常用含蜡原油管道清蜡方法

3.1 利用清防蜡剂

防蜡剂其实质就是能够对原油中蜡进析出情况起到一定限制的化学试剂，将防蜡剂加以切实的运用能够较好的对蜡层的形成产生缓解作用，并且部分药剂能够对油体起到降低凝结点的作用。通常时候，借助防蜡剂以及防蜡方法效果是十分显著的，进而是现如今油田中使用最为频繁的一种防蜡技术 。

3.2 热洗清蜡

热清洗蜡是现如今油田中使用最为频繁的一种清除蜡层的方法，其因为具备较强的灵活性，受到了人们的广泛喜爱。

3.3 微生物清防蜡技术

通常被人们运用在清防蜡的微生物可以划分为两种类型，即：食醋性微生物和食胶质和沥青质微生物。微生物清防蜡技术其实质就是借助微生物自身具备的能够吸附在金属或者是矿物质表层的特殊性质，在金属或者是矿物质表层构成一层保护膜，这一层膜能够对结晶问题加以缓解。

3.4 机械清蜡技术

机械清蜡技术在实际操作的时候相对较为简便，其实质就是借助专业的刮蜡工具将管道内壁形成的蜡层进行清除。在针对原油管道内壁实施机械清除蜡层工作的时候，就是借助刮蜡器对蜡层实施多次反复刮除操作，一直到将蜡层清除干净为止。并且会借助油体的流动将刮掉的石蜡输送到管道外部，最终实现将油管内壁蜡层清除的目的。机械清防蜡技术也是最常用的一种方法，用手播或电动绞车将连接在钢丝上的刮蜡片下到结蜡管段刮掉油管内壁的结蜡。一般多采用“8”字形刮蜡片有时采用舌形刮蜡片。若结蜡严重但尚未堵死，可用麻花钻头。若结蜡很硬或已堵死，则用矛刺钻头清蜡 。

4 结束语

(1)管道结蜡在含蜡原有运输中出现的概率较大，并且分子扩散是导致这一问题的主要根源。（2）油体中石蜡成分的占比与结蜡的效果存在一定的关联，并且油体的成分，油体温度，油体流动速率等都与管道内壁结蜡问题相关。（3）现如今机械清除和预防结蜡是最为常见的、最为有效地清除蜡层的方法。