油田清防蜡工艺简述与研究

安党玺

（陕西省西安市西安石油大学，陕西 西安 710000）

0 引言

油井结蜡是国内外油田开采都会遇到的难题之一，这一问题也是各石油工程师迫切所要解决的，根据蜡自身的元素结构，以及地层中岩石性质等各方面考虑，油田中常用的几种清防蜡技术都是近几十年来此领域的专家教授在实践中总结出的具有较高清防蜡效果的工艺技术。对主要的10种清防蜡工艺做出简述，对其在油田中的使用方法以及利弊作为本文研究的重点。

1 结蜡机理

井筒中沉积的蜡可分为两类：石蜡和微晶蜡。在开采过程中，井筒的稳定从内部向外梯度递减，只有当筒壁的温度开始低于原油析蜡点时，石蜡就会如下图所示筒壁优先析出，因此在筒的中心与筒壁之间蜡分子会形成浓度差，蜡分子就会从中间向筒壁扩散，为筒壁继续结蜡创造有利条件[1-2]。

图1 结蜡过程示意图

2 影响结蜡因素

（1）原油自身的温度：当油温较高时，筒壁的温度也相对较高石蜡不易沉积，但当油温降低时，相较而言筒壁的温度下降幅度大则此处的原油粘度会升高，蜡分子扩散至筒壁形成沉积[3]。（2）原油流速：原油流动速度越快结蜡速率会减小，这是因为筒内热损耗减少，对筒壁冲刷增强。（3）原油含水率：含水率增加使得筒内蜡分子在单位体积的流体中的含量降低，并且会在筒壁形成连续水膜，这些都不利于石蜡沉积。（4）原油压力：压力降低原本溶解在原油中的气体析出，使得蜡分子难以维持溶解状态从而不断析出结晶[4]。（5）机械杂质：原油本身存在的一些机械杂质，会给蜡沉积提供必要的晶核，使其更容易结晶[5]。

3 石蜡沉积对油井造成的危害

在开采过程中，油管，抽油泵，抽油杆等设备的管壁容易出现结蜡情况，这就会使得油井产量降低，并且会增加能源消耗，甚至会减少设备使用寿命，增加地面运输系统负荷，对泵危害巨大，影响悬点的载荷，甚至会使油田停产[6]。

4 油井清防蜡技术的种类

4.1 物理清防蜡技术

（1）机械清蜡。将专业的清蜡工具直接下入到抽油井筒内，刮除管壁和抽油杆上的蜡，然后靠液流的方法将刮下的积蜡带回到地面。当蜡沉积不严重时用刮蜡片，若结蜡严重将换作清蜡钻头。但是机械清蜡时革除下来的蜡块易落入井底造成阻碍，设备长期使用会造成严重磨损。

（2）电加热清防蜡。电加热采油技术主要是利用电能转化为热能提高筒内温度的方法来实现清蜡和防蜡。将电缆通过空腹抽油杆下到井下，电缆通电加热抽油杆，达到加热油管内原油的效果，管壁的温度逐渐升高可融化掉积蜡，一直加热井筒内温度保持在析蜡点之上，如此以来既清除了积蜡也起到了防蜡沉积的作用[7-8]。国内首选的方法是热载体循环洗井、电热自控电缆加热、电热抽油杆加热和热化学清蜡。

（3）表面能防蜡。主要有两种工艺油管玻璃内衬和涂层防蜡，这样做的目的是给石蜡沉积带来阻碍，它的防蜡机理是使管壁相较之前更光滑，使管壁表面达到亲水憎油的性质。油管内衬是在管壁上衬一层玻璃衬里达到提高表面光滑度以及亲水的效果，起到防蜡作用。涂层油管是在管壁上涂一层能使管壁变光滑的物质，例如聚氨基，酯类等涂料。

（4）声波防蜡。声波防蜡的作用机理是声波发生器在井下产生较高频率的声波，当含蜡原油通过声波发生器时蜡分子随之产生剧烈振动，使得结蜡的大分子链断裂，声波的振动使原油中的胶质，沥青质和蜡分子搅拌均匀，降低了蜡分子间相互碰撞的机会，蜡分子间的网状结构遭到破坏，从而起到防蜡作用[9]。此方法适用于低含水量的油井。

（5）磁防蜡。在磁场的作用下蜡分子发生极化，抑制了蜡晶的析出，并且使已经析出的蜡晶无法聚集在一起，从而避免蜡沉积在管壁上。磁防蜡的工艺相对简单，但是选择磁防蜡装置难度大，其影响因素有很多，例如原油性质，油管压力，地层流体分布情况等，适用于低含水油井。

（6）微生物清防蜡。微生物清防蜡是近几年国内外的新兴技术，是根据油井地层沉积物组分来筛选出相适应的微生物。它们能以石蜡为食，破坏其长碳链结构，释放出轻质组分可溶解在原油中，使得原油中的蜡不易析出，微生物的本体和一些代谢产物具有表面活性剂的性质，可以改变管壁润湿性[10]，使得蜡分子不易结晶沉积，起到防蜡作用。

（7）热洗清防蜡。是以水或者油为热载体把热能传递到井筒内，使井筒温度升高，将沉积在管壁，抽油泵等地方的蜡融化，并通过流体带出井筒的方法，实现清防蜡的目的。热油比热水清蜡效果更好，因为热洗后油井含水率不会上升，对地层伤害小，溶蜡速度快。

4.2 化学清蜡剂

（1）油基清防蜡剂。油基清防蜡剂的配方主要是由对蜡有较强溶解能力的溶剂油，表面活性剂和少量聚合物组合而成的[11-12]。利用表面活性剂的润湿、渗透、分散作用，为溶剂油与蜡增加接触面积，这样做能使得蜡快速溶解，加入聚合物是为了与原油中析出的晶体成为共晶体 ，其分子中既有亲油基团也有亲水基团，亲油基团与蜡共晶而亲水基团在外侧，有效阻止蜡形成网目结构，以此来达到降凝降粘效果，最终实现一定的清防蜡目的。

（2）水基清防蜡剂。主要是由水和多种表面活性剂组成的，表面活性剂包括稳定剂，互溶剂等。利用表面活性剂的润湿反转特性吸附在有油管表面促进蜡从油管表面脱落，蜡结构变得松散，表面张力变小，活性分子将很容易将其溶下来，来达到清防蜡的效果。

（3）乳液型清防蜡剂。此清防蜡剂采用的是乳化技术，在有机溶剂中加入水，乳化剂，稳定剂，快速搅拌成的乳状液。内相是有良好清蜡效果的有机溶剂，外相是表面活性剂，配制而成水包油型的乳液。将乳液加入油井后，在井底达到破乳温度从而释放出对蜡有较好溶解性的有机溶剂，直接高效清除积蜡。

（4）固体防蜡剂。主要成分是高压聚乙烯和EVA，高压聚乙烯是一种高分子，非结晶型防蜡剂，它的分子量在20000左右，是支链线型结构。防蜡剂中的 EVA，含有的一些元素组成极性基团，又有与蜡分子结构相似的-（-CH2-CH2-）-n链接，当原油温度降低时它与蜡产生共晶作用，极性基团延伸在外抑制住蜡晶的生长[13]。由于高压聚乙烯和石蜡链节相似，在温度降低时高压聚乙烯首先析出，其后析出的石蜡易附着在其网络结构上，聚乙烯是高分支型的，它们之间彼此游离，不相互聚集成团，所以不会在油套管内壁表面沉积，从而达到防蜡目的。

5 研究总结

我国油田再生产过程中油井都存在着不同程度的结蜡现象，油管结蜡在原油生产以及运输中都带来许多工艺，经济的难题，因此发展油井清防蜡工艺是一项很重要的建设。文章中已经总结了当前国内广泛应用的几种清防蜡技术，根据不同油井的特性，结蜡的影响因素，油藏属性，选择最适合当下油井所需的清防蜡技术是开采过程中非常重要的一步。

机械清蜡：最常使用的是尼龙刮蜡器，质量轻，操作简单，成本较低，不污染油层，比较适合短周期油井清蜡，缺点是刮蜡器会使得油管表面粗糙，容易再次形成结蜡，是自喷井和抽油井常用的除蜡方法。

电加热清防蜡：加热温度可受人为控制，加热迅速，热能能够充分使用，容易掌握使用方法，大部分油田都比较适用，但是不适用井斜角比较大的井。缺点是经济投入比较大，对地层会造成一定程度的伤害。

表面能防蜡：使用寿命长，成本低，更耐腐蚀，延长检泵周期，缺点是内衬涂料易损坏，对于井下作业要求高，适合自喷井和气举井，不适用于稠油井和低产井。

声波防蜡：防蜡效果跟机械防蜡效果相比更好，有效期长，可重复利用，缺点是只可以接在泵下，而且也不能多级串联，不适用于井底温度变化较大的油井。

磁防蜡：使蜡质发生变化，可延长结蜡周期，磁场的作用距离长范围大，适用于抽油机井和自喷井，缺点是对温度有要求，温度不能过高，不同井需选不同的磁防蜡器，在防蜡后期还需配合化学清防蜡剂使用，防蜡效果更好。

微生物清防蜡：这个技术最大的优点就是环保，对地层伤害小，由于微生物的繁殖性用量也不大，可适当改变油藏渗透性，对油井的适用范围也比较广，但对技术要求比较高，筛选和培育也比较复杂。

热洗清防蜡：工艺简单，清蜡比较彻底，无论原油什么性质，蜡沉积性质如何，都可以有效清除，适用于低产井，低压井，低含水井，边远井，缺点是成本设备费用高，对参数要求高，耗时耗能都高。

油基清防蜡剂：与原油可以很好的融合，溶蜡速率快，国内常用的溶剂油有二硫化碳、四氯化碳、氯仿、苯、二甲苯、汽油、煤油、柴油、凝析油和石油醚等[11，14]，由于溶剂油的凝点低，所以也适用于冬天使用，是油田中常用的化学清防蜡剂，缺点是油剂燃点低易着火，有些溶剂油有毒性，可能会对地层造成不可逆的损害。

水基清防蜡剂：表面活性剂种类有多种国内常用的有甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇单丁醚，二乙二醇乙醚，丙酮等[15]，燃点高不易着火，因为无味无毒环保高效，所以可以安全使用，适用于含水率高的油井，缺点是药剂所需造价高，对复配要求高，清防蜡见效慢。

乳液型清防蜡剂：是油基和水基的结合，具有它们全部的优点，溶蜡速率快，还安全无毒，缺点是储存运输困难较大，对破乳的时间和温度有严格的条件限制。

6 结语

在原油开采过程中，油井的清防蜡是必不可少的步骤，在清防蜡过程中也不是只使用单一的技术，通常是物理清防蜡和化学清防蜡组合使用，达到更好的效果。化学清防蜡技术在油田使用中效果明显，同时还具有降凝、降粘等作用，是未来清防蜡技术主攻方向，所以我们需要不断优化现有的化学清防蜡剂，创新复配方案，研究开发环保高效的清防蜡剂，使我国的原油开采有质的飞跃，造福人民，提高经济效益。