油井井筒結(jié)蠟規(guī)律與防蠟技術(shù)研究.docVIP

中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計（論文）中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）油井井筒結(jié)蠟規(guī)律與防蠟技術(shù)研究姓 名：郭永斌學(xué) 號：911723性 別：男專 業(yè): 石油工程批 次：1003次電子郵箱：1003聯(lián)系方式習(xí)中心：陜西靖邊奧鵬學(xué)習(xí)中心指導(dǎo)教師：張金芬2012年1月30日12目 錄第一章 前 言3第二章 油井井筒的結(jié)蠟規(guī)律及影響因素42.1 油井井筒結(jié)蠟的規(guī)律42.2 影響結(jié)蠟的因素5第三章油井井筒的防蠟技術(shù)73.1油井井筒涂層防蠟73.2化學(xué)防蠟技術(shù)8參考文獻(xiàn)12第一章 前 言我所屬油田開發(fā)過程經(jīng)常出現(xiàn)油井井筒結(jié)蠟問題，常有當(dāng)原油從地下抽到地面時，由于溶解氣體的逸出和膨脹而使原油溫度逐漸降低，蠟就從原油中按分子量的大小順序結(jié)晶析出，并繼而沉積在油管內(nèi)壁上，致使井筒變窄，油井產(chǎn)量降低，嚴(yán)重時還會堵塞油管造成油井停產(chǎn)。 清防蠟技術(shù)就是根據(jù)原油物性及油井開采狀況的復(fù)雜性，并根據(jù)不同區(qū)塊。不同油井、區(qū)塊開采的不同時期以及油井結(jié)蠟狀況的不同，為清蠟、阻止蠟沉積而采取的一種有效的工藝。 第二章 油井井筒的結(jié)蠟規(guī)律及影響因素為了制定油井井筒防蠟和清蠟等措施，必須充分了解影響結(jié)蠟的各種因素和掌握結(jié)蠟規(guī)律。通過對油井井筒結(jié)蠟現(xiàn)象的觀察和實驗室對結(jié)蠟過程的研究，初步認(rèn)為影響結(jié)蠟的因素主要包括四個方面：原油組分（包括蠟、膠質(zhì)和瀝青的含量）、油井的開采條件（如溫度、壓力、氣油比和產(chǎn)量等）、原油中的雜質(zhì)（泥、沙和水等）以及沉積表面的粗糙度和表面性質(zhì)。 2.1 油井井筒結(jié)蠟的規(guī)律 （1）當(dāng)溫度降至析蠟點以下時，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出。 （2）溫度、壓力繼續(xù)降低，氣體析出，結(jié)晶析出的蠟聚集長大，形成蠟晶體。 （3）蠟晶體沉積于管道和設(shè)備等的表面上。 從形成新相（石蠟晶體）所需要的能量角度來看，石蠟首先要在油流中的雜質(zhì)及固體表面粗糙處形成，因為這樣所需的能量小。 大量研究表明：原油對蠟的溶解度隨溫度的降低而減小，當(dāng)溫度降低到原油對蠟的溶解度小于原油的含蠟量的某一值時，原油中溶解的蠟便開始析出，蠟開始析出時的溫度陳為蠟的初級結(jié)晶溫度或析蠟點。 2.2 影響結(jié)蠟的因素 1.原油的性質(zhì)及含蠟量 油井結(jié)蠟的內(nèi)在因素是因為原油中溶解有石蠟，在其他條件相同的前提下，原油中含蠟量越高，油井就越容易結(jié)蠟。 另外，油井的結(jié)蠟于原油組分也有一定的關(guān)系。原油中所含輕質(zhì)餾分越多，則蠟的初始結(jié)晶溫度就越低，保持溶解狀態(tài)的蠟就越多，即蠟不易析出。實驗證明，在同一含蠟量的原油中，含輕質(zhì)成分少的原油，其中的蠟更容易析出。 2.原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 實驗表明，隨著膠質(zhì)含量的增加，拉的初始結(jié)晶溫度降低。這是因為膠質(zhì)為表面活性物質(zhì)，它可以吸附于石蠟結(jié)晶的表面，組織結(jié)晶體的長大。瀝青質(zhì)時膠質(zhì)的進(jìn)一步聚合物，它不溶于油，而是以極小的顆粒分散于油中，可成為石蠟結(jié)晶的中心，對石蠟結(jié)晶起到良好的分散作用。由此可見，由于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的存在蠟晶雖然析出，但不容易聚合、沉積。但當(dāng)原油中膠質(zhì)。瀝青質(zhì)含量過不多存在時，原油溶蠟?zāi)芰ψ儾睿灲Y(jié)晶容易析出，在管壁上沉積的蠟的強度也將明顯增加，而不易被油流沖走，又促進(jìn)了結(jié)蠟。因此原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)對結(jié)蠟的影響是矛盾的兩個方面，既能減緩結(jié)蠟，又促進(jìn)結(jié)蠟。 3.原油中的水和機械雜質(zhì) 原油中的水和機械雜質(zhì)對蠟結(jié)晶溫度影響不大。但是原油中的細(xì)小沙粒及機械雜質(zhì)將成為石蠟析出的結(jié)晶核心，從而促使石蠟結(jié)晶的析出，并加劇了結(jié)蠟過程。油井含水量增加，結(jié)蠟程度有所減輕，其原因主要有：一是水的比熱容大于油，古含水量增加后可減少液流溫度的降低；二是含水量增加后易在管壁形成連續(xù)水膜，不利于蠟沉積于管壁。 4.液流速度、管壁粗糙度及表面性質(zhì) 油井生產(chǎn)實踐證明，高產(chǎn)井結(jié)蠟情況沒有低產(chǎn)井嚴(yán)重。這是因為在通常情況下，高產(chǎn)井的壓力高、脫氣少、蠟的初始結(jié)晶溫度低，同時液流速度大，井筒流體在流動過程中熱損失小，從而使液流在井筒內(nèi)保持較高的溫度，蠟不易析出。另一方面由于液流流速高，對管壁的沖刷能力強，蠟不易沉積在管壁上。但是，隨著流速的增大，單位時間內(nèi)通過管道某位置的蠟量增加，加劇了結(jié)蠟過程，因此，液流速度對結(jié)蠟的影響有正反兩個方面的作用。管材不同，結(jié)蠟量也不同。顯然管壁越光滑，蠟越不容易沉積。根據(jù)有關(guān)表面性質(zhì)對結(jié)蠟影響的研究，管壁表面親的潤濕性對結(jié)蠟有明顯影響，表面親水性越強，越不易結(jié)蠟。 第三章油井井筒的防蠟技術(shù) 根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和對防蠟機理的認(rèn)識，為了防止油井井筒結(jié)蠟，可從三方面著手： （1）阻止蠟晶的析出。在原油開采過程中，采用某些措施（如提高井筒流體的溫度等），使得油流溫度高于蠟初始結(jié)晶溫度，從而阻止蠟晶的析出。 （2）抑制石蠟結(jié)晶的聚集。在石蠟結(jié)晶已析出的情況下，控制蠟晶長大和聚集的過程。如在含蠟原油中加入防止和減少石蠟聚集的某些化學(xué)劑抑制劑，使蠟晶處于分散狀態(tài)而不會大量聚集。 （3）創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件。如提高沉積表面光滑度、改善表面潤濕性、提高井筒流體速度等。 3.1油井井筒涂層防蠟 涂層防蠟作用是通過光滑表面和改善管壁表面的潤濕性（即提高管壁的光滑度），使蠟不易在表面上沉積，以達(dá)到防蠟的目的。應(yīng)用較多的是玻璃襯里油管及涂料油管。玻璃襯里油管是在油管內(nèi)壁襯上由SiO2、CaO、Al2O3、B2O3等氧化物燒結(jié)而成的玻璃襯里，其玻璃表面十分光滑且具有親水憎油特性，同時也具有良好的散熱性能。其防蠟原理：用玻璃襯里油管表面具有親水憎油特性，在原有含水的情況下，管壁被水優(yōu)先濕潤形成一層水膜，使蠟不易附著而被液流攜走。同時，玻璃表面十分光滑，不利于蠟的沉積，玻璃具有良好的絕熱性能，使井筒流體的溫度不易散失，從而減少了蠟的析出。 涂料油管就是在油管內(nèi)壁涂一層固化后表面光滑且親水性強的物質(zhì)，目前這類物質(zhì)的研究很廣，最早使用的是普通清漆，但由于在管壁上粘合強度低、效果差而被淘汰。目前應(yīng)用較多的是聚氨基甲酸酯類的涂料。涂料油管有一定的防蠟效果，特別是對新油管的防蠟效果比較好，使用一段時間后，由于表面蠟清除不干凈，以及石油中活性物質(zhì)可使管壁表面性質(zhì)發(fā)生變化而失去防蠟效果。為了防止玻璃襯里被腐蝕，玻璃襯里不應(yīng)與含有氫氟酸的介質(zhì)接觸。涂料油管不耐磨，不適用于有桿泵和螺桿泵抽油井，所以主要用于自噴井和連續(xù)氣舉井防蠟。為了防止玻璃襯里被腐蝕，玻璃襯里不應(yīng)與含有氫氟酸的介質(zhì)接觸。 3.2化學(xué)防蠟技術(shù) 用化學(xué)劑對油井井筒進(jìn)行清防蠟是目前油田應(yīng)用較廣的一種技術(shù)，這是因為通常將藥劑從油套管環(huán)形空間注入，不影響油井正常生產(chǎn)和其他作業(yè)，除可以收到清防蠟效果外，使用某些藥劑還可以收到降凝、降粘和解蠟的效果。目前，化學(xué)清防蠟劑有油溶性、水溶性和乳液型三種液體清防蠟劑，此外還有固體防蠟劑 1化學(xué)清蠟方法 化學(xué)清蠟方法有兩種，一種是無機放熱型，即利用某些化學(xué)藥劑（如鋁加氫氧化鈉）進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生熱量，清除油井中蠟的沉積物。這種方法成本高，效果差，一般很少使用；另一種是有機溶劑法，即使用對蠟具有強溶解性能的溶劑來清除積蠟。概括起來可以分為油基清蠟劑和水基清蠟劑。 針對以上兩種清蠟劑的不足，近年來發(fā)展起了乳液型清蠟劑。乳液型清蠟劑是采用乳化技術(shù)，將清蠟效率高的溶劑作為內(nèi)相，將表面活性劑水溶液作為外相配制的水包油型乳狀液。該類清蠟劑既保留了有機溶劑及表面活性劑的清蠟效果，又克服了此類溶劑對人體的毒害。中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司曾采用SAE表面活性劑與甲苯和水配成乳液型清蠟劑，具有清防蠟雙重效果。從安全、無毒、高級和清防結(jié)合的特點來看，乳液型清蠟劑具有良好分發(fā)展前景。 2高分子型防蠟劑 高分子型防蠟劑大多數(shù)為油溶性的，是含有石蠟連節(jié)的支鏈型高分子集合物。使用時，將其注入井內(nèi)與原油混合，在濃度很低的情況下就能形成遍布整個原油組織中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。若原油溫度降低，石蠟在網(wǎng)上析出其結(jié)構(gòu)為空曠、疏松、呈樹枝狀或聚結(jié)樹枝的結(jié)晶堆砌體，阻止蠟的沉積。從廣義角度講這類防蠟劑可以稱為蠟晶改進(jìn)劑，它是通過改變蠟晶的析出大小，來阻止蠟的沉積。同時還可降低原油傾點和粘度，改善原油泵送性能。聚合物型防蠟劑主要有兩大類，即均聚物和共聚物，且多為自由基聚合，其結(jié)構(gòu)多含有長鏈烴和極性基團(tuán)并且均引入可含有16個碳以上的柔性碳鏈，通過酯基、胺基等與主鏈相連。這些聚合物在原油中與蠟晶分子發(fā)生共晶或吸附，抑制或分散蠟晶。由于原油的多組分復(fù)雜性，各個油田原油組成不同，因此防蠟劑很難適應(yīng)各地原油，所以其應(yīng)用范圍受到局限。 3表面活性劑型防蠟劑 （1）油溶性表面活性劑：這類活性劑是通過吸附在蠟晶上，使之變成極性表面，不利于非極性石蠟在它上面的結(jié)晶，阻止蠟分子的進(jìn)一步沉積。這類活性劑主要為石油磺酸鹽和胺類聚合物，如合成脂肪酸的二胺鹽，烷基（烷基芳基）石油磺酸鹽，用油醇。油胺和烷基酚醛樹脂合成的環(huán)氧乙烷聚醚類業(yè)可配制油溶性防蠟劑。 (2)水溶性表面活性劑：這類表面活性劑擁有兩親結(jié)構(gòu)，根據(jù)相似相溶原理，水可以在蠟晶周圍形成一個以非極性基團(tuán)為內(nèi)層，極性基團(tuán)為外層的分子吸附膜，外膜可吸附體系中的水而形成一層活性水化膜來阻止蠟分子的進(jìn)一步沉積；在結(jié)蠟表面(如油管、抽油桿和設(shè)備等表面)吸附，造成極性反轉(zhuǎn)，從而阻止蠟在其表面的沉積。水溶性表面活性劑主要是胺鹽型、平平加型、聚醚型和吐溫型，也可用硫酸酯化或磺烴基化的平平加型活性劑。 針對以上化學(xué)防蠟技術(shù)提出了一種新型的固體防蠟工藝技術(shù)。固體防蠟劑工藝過程就是在油井檢泵的時候?qū)⒐腆w防蠟劑裝入防蠟管，把防蠟管接在油井抽油泵下部。這種方法的優(yōu)點在于使用方便，不易產(chǎn)生堵塞。在偏光顯微鏡下觀察到的固體防蠟劑對蠟晶形態(tài)影響見。 油中加入固體防蠟劑，其蠟結(jié)晶形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化?？瞻讜r，蠟結(jié)晶均勻細(xì)密。加入固體防蠟劑后，結(jié)構(gòu)變的空曠、疏松，蠟結(jié)晶呈樹枝或聚結(jié)樹枝狀結(jié)晶堆體。這就是固體防蠟劑中的含有的高分子化合物的長鏈乙烯分子吸附在蠟晶體表面上與之共結(jié)晶的影響所致。這一影響改變了蠟正常的結(jié)晶習(xí)性，從而抑制了石蠟沉積。固體防蠟劑性能穩(wěn)定，降凝、防蠟效果明顯，方法簡便可行。能使油井增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，延長油井熱洗清蠟和檢泵周期。參考文獻(xiàn)1 楊智勇;高壓低滲區(qū)塊油井清防蠟技術(shù)研究J;才智;2009年05期2 伊向藝,盧淵,馬紅