井筒结蜡理论及防蜡技术

蒲泓旭 沈骏峰 齐凯

摘要：原油富含蜡，原油开采过程中结蜡问题一直伴随。然而井筒结蜡问题对我们油井生产有着严重影响，进行油井结蜡防蜡研究直接关系到油井生产效益。油井井筒结蜡主要影响会造成油管内，油流通道减小，流动阻力也会随之增加，抽油杆在上下行程中阻力也会增大，并且严重的结蜡会造成油井停产。本文主要对油井井筒结蜡相关理论及机理进行研究，并针对这些理论提出一定的防蜡措施，进而优化油井生产。

关键词：原油;结蜡;阻力;防蜡措施

一、油井结蜡基本理论

本节我们对油井结蜡理论进行简要分析，油井结蜡过程相对来说比较复杂，其结蜡因素是因其原油组分的多样性，其中原油组分的不同对蜡的沉积也有一定的影响，另一方面，热传递、流体流动、蜡的溶解与重新结晶、蜡的沉积影响等都对结蜡有一定的影响。

（一）溶解度影响理论

蜡的溶解度决定了蜡是否溶解与溶解的多少。随着体系温度的不断升高，蜡在原油中的溶解度不断增大，当体系温度升至某一临界温度时，蜡完全溶于原油，体系变为单一液相;随着体系温度的不断降低，蜡的溶解度不断减小，当体系温度降至某一临界温度即析蜡点时，体系呈过饱和状态，开始有蜡晶析出，体系变为液-固两相分散态。随着体系温度的进一步降低，析出的蜡量增多，蜡晶颗粒由分散相向连续相转变，逐渐形成蜡晶网络，随后又被包裹在网络结构内，当其强度达到一定值時，分散介质被分割成分散相而包围在其中，只有在一定外力的作用下才能使原油发生流动。[1]

（二）蜡的结晶理论

原油中蜡的析出通过结晶方式体现，结晶过程是由无序相向有序固体结构转变的过程。当原油体系的温度降至原油的析蜡点时，开始有蜡晶出现。在冷却结晶过程中，原油中的非极性高分子进入蜡晶结构内与蜡共晶，而极性高分子在蜡晶表面吸附，使蜡晶不断沉积聚集。

依据结晶理论，结蜡包括3个过程：①晶核形成;②晶体成长;③晶体连接形成结构。

（三）扩散理论

热量交换机温度变化是造成结晶的原因，井筒中的原油与地层周围进行热量交换，随着油流不断流动，其温度也在缓慢下降，当温度逐步降低至蜡的析出点时，蜡晶就开始析出。然而由于井筒温度差异性，析出的蜡会在油管壁上形成浓度阶梯，促使蜡晶或蜡分子通过径向扩散、剪切弥散及布朗运动向管壁处运移，并依靠分子间作用力在管壁处沉积，结蜡形成。

（四）相对平衡理论

原油中的气、液、固三相在一定的温度条件下是存在一定的热力学平衡的。如果其中任何一项发生变化，那么热力学平衡就会被打破，平衡点的破坏改变了蜡晶在原油中本来的溶解度，利用相对平衡理论我们就能判断井筒内是否形成蜡。

二、空心杆热洗清蜡技术的应用

现有清防蜡技术多样化，每一种清蜡防蜡技术都各有利弊，本文将结合现有清蜡防蜡技术提出空心杆热洗清蜡技术及微生物防蜡技术。目前我们采用的机械清蜡技术施工相对比较复杂，每次清蜡需要提出油杆，这样会进一步影响原油的正常生产;利用化学 清蜡要根据油井采取相应的清蜡剂;而电磁清蜡作用有效距离较短，清蜡效果并不理想。结合上述的清蜡技术利弊，我们提出了空心杆热洗清蜡技术，它作为热洗清蜡技术的一种，不仅工艺简单，热洗效率高，且不影响油井产量，有效地避免了套管热洗对油层造成的污染。

（一）技术原理

空心杆热清蜡技术的主要技术原理是利用底部带有清洗阀的空心杆与实心杆相互连接，将连接好的杆下入井内，空心杆、井下单流阀和油管之间形成循环流动的通道。如果该油井需要热洗时，我们只需要将地面洗井管线接在井口清洗接头上，利用压力作用将热洗介质通过空心杆打入油管内，清洗的液体通过管杆环空回到地面，实现内循环热洗清蜡。

（二）空心杆深度确定意义

该项技术对空心杆的下入深度有一定的要求，深度不同对油井产生的影响也就不同。如果空心杆下入深度过深，则会进一步造成油井载荷增加，这样的话油井的生产能耗就会对影增大，弱下入过浅，油井内部的蜡不能被完全清理，造成清蜡效果不佳。因此在实施该项技术时要确定其下入深度，选择合理的下入深度对热洗效率的提高具有重要意义。

三、微生物防蜡技术的应用

下面我们对比一下各种防蜡技术的优缺点，在众多防蜡技术中，磁防蜡技术受温度影响相对比较大;声波防蜡技术对井内温度梯度变化要求较高，往往防蜡效果不理想;利用超声波防蜡，对井下声学参数设定往往不能做到精准;若采用涡流震荡技术，成本过高。因此我们提出微生物防蜡技术。该技术具有施工成本低、操作简便、安全环保，不仅能维护油井，还能增产。

微生物防蜡技术的主要作用机理就是向井内加入优选的菌种。利用高效菌种抑制蜡的形成。这类菌种制剂主要是多种好氧及兼性厌氧菌组成的石蜡烃类降解混合菌，这些混合菌种能够分解蜡组分，迫使长链烃断裂，产生脂肪酸、类脂体等多种生物表面活性剂，通过改变粘土矿物或金属表面的润湿性来阻止蜡晶的析出和聚集，从而达到防蜡的目的。

结论

本文对油井井筒结蜡理论进行简要介绍，根据现有结蜡理论，结合现有清蜡、防蜡技术进一步提出了空心杆热洗清蜡技术及微生物防蜡技术。并对两种技术的作用机理进行介绍。通过这些介绍进一步推进今后的清蜡防蜡技术，具有一定的指导意义。

参考文献：

[1] 刘竟成. 油井井筒结蜡机理及清防蜡技术研究[D]. 重庆大学，2012.