1、油井清防蜡技术,戈壁能源公司工程部 2017年4月,第一章 绪 论,1、蜡的定义,通常把C16H34C63H12 的烷烃称为蜡。其中C1835为正构烷烃，通称为软蜡；C3564为异构烷烃，通常称为硬蜡。纯蜡是白色的，而采油过程中结出的蜡并不是纯净的石蜡，其颜色呈现黑色或棕色。,2、蜡的分类,蜡可以分为两大类：即石蜡和微晶蜡。正构烷烃蜡称为石蜡，它能够形成大晶块蜡，为针状结晶，是造成蜡沉积而导致油井堵塞的主要原因。支链烷烃、长直链环烷烃和芳烃主要形成微晶蜡，其相对分子质量较大。,3、蜡的特性, 聚集特性：蜡在地层条件下通常以液体状态存在。但是在开采过程中，随着温度和压力下降以及轻质组分不断逸出，
2、原油溶蜡能力降低，蜡开始结晶、析出、聚集； 沉积特性：聚集的蜡会不断沉积、堵塞油管，直接影响油井生产。因此，油井的防蜡和清蜡是保证含蜡原油正常生产的一项十分重要的技术措施。,第一章 绪 论,4、结蜡过程,结蜡过程可已分为三个阶段：析蜡阶段：当温度降到析蜡点以下时，蜡以结晶形式从原油中析出。聚集阶段：温度继续降低，结晶析出的蜡聚集长大。沉积阶段：长大的蜡晶沉积在管壁表面上。,第一章 绪 论,5、影响结蜡因素,影响油井结蜡因素很多，概括有： 原油性质对结蜡的影响温度对结蜡的影响原油中胶质和沥青对结蜡的影响原油中的机械杂质和水对结蜡的影响流速和管壁特性对结蜡的影响,第一章 绪 论,5、影响结蜡因素,
3、原油性质对结蜡的影响:原油中轻质馏分越多,溶蜡能力越强，析蜡温度越低，越不容易结蜡。当压力下降，降到泡点压力以下时，天然气分离出来，降低了原油溶蜡能力，析蜡温度上升，结蜡较为严重。温度对结蜡的影响：当温度保持在析蜡温度以上时，蜡不会析出，也就不会结蜡。而温度降到析蜡温度以下时，开始有蜡晶析出，温度越低，析出的蜡越多。当压力降到泡点以下时，天然气开始分离出来，由于天然气的气化过程和压力降低、天然气膨胀都要吸热，使温度下降，更促进蜡的聚结。,第一章 绪 论,5、影响结蜡因素,原油中胶质和沥青对结蜡的影响：随胶质含量增加，析蜡温度降低。这是因为胶质本身是活性物质，它可以吸附在蜡晶表面，阻止蜡晶长大，
4、而沥青是胶质的进一步聚合物,不溶于油,成极小颗粒分散在油中，对蜡晶起到良好的分散作用。因此，由于胶质沥青的存在，蜡晶虽然析出，但不容易聚合、沉积。但是，有胶质沥青存在时，沉积的蜡强度明显增加，不易被油流冲走，又促进了蜡的聚结。由此可见，胶质沥青对结蜡的影响是两方面的，既减缓结蜡，又促进结蜡。,第一章 绪 论,5、影响结蜡因素,原油中的机械杂质和水对结蜡的影响：有晶核存在时，会促进结晶加快，而机械杂质和水的颗粒都会成为结蜡核心，加速结蜡。但随着含水上升，会在管壁上形成水膜，使析出的蜡不容易沉积在管壁上，减缓结蜡。现场试验和室内实验证明，当含水增加到70%时，会形成水包油乳化液，油被水包住，阻止蜡
5、晶聚积而减缓结蜡。,第一章 绪 论,5、影响结蜡因素,流速和管壁特性对结蜡的影响：随流速升高，结蜡量增加。当流速达到临界流速后，结蜡量会下降。因为流速刚开始增加时，单位时间流过的蜡量也增加，析出的蜡量也多，所以结蜡严重。而达到临界流速后，由于冲刷作用增强，析出的蜡晶不能沉积在管壁上，而减缓了结蜡速度。同时，管材不同，结蜡量也不同，管壁越光滑越不容易结蜡。表面亲水的管壁比亲油的管壁更不容易结蜡。,第一章 绪 论,5、影响结蜡因素,影响油井结蜡因素很多，概括有： 原油性质对结蜡的影响温度对结蜡的影响原油中胶质和沥青对结蜡的影响原油中的机械杂质和水对结蜡的影响流速和管壁特性对结蜡的影响,第一章 绪
6、论,第二章 油井清防蜡技术,1.机械清蜡技术2.热力清蜡技术3.油管内衬和涂层防蜡技术4.化学清、防蜡技术5.强磁防蜡技术6.微生物清防蜡技术,1.机械清蜡技术,机械清蜡就是利用专门的刮蜡工具把附着于管壁上的蜡刮掉。这是一种既简单又直观的清蜡方法.在自喷井和抽油井中广泛应用。具有施工简单、成本低的特点。,第二章 油井清防蜡技术,1.机械清蜡技术,自喷井机械清蜡:由机械清蜡设备组成。主要工具及设备包括绞车、钢丝、滑轮、刮蜡片和铅锤。刮蜡片依靠铅锤的重力作用向下运动刮蜡，上提时靠绞车拉动钢丝经过滑轮拉刮蜡片上行，如此反复定期刮蜡，并依靠液流将刮下的蜡带到地面，达到清除油管积蜡的目的。 采用刮蜡片清
7、蜡时要掌握结蜡周期，使油井结蜡能及时清除，不允许结蜡过厚，造成刮蜡片遇阻下不去。,第二章 油井清防蜡技术,1.机械清蜡技术,自喷井机械清蜡是最早使用的一种清蜡方法。它是以机械刮削方式清除油管内沉积的蜡。这项技术比较成熟,而且已经形成了一系列的工具和设备(刮蜡片、麻花钻头、毛刺钻头等)以及技术规范。合理的清蜡制度必须根据每口油井的具体情况确定。首先要掌握清蜡周期，使油井结蜡能及时刮除，保证压力、产量不受影响,清蜡深度一般要超过结蜡点或析蜡点以下50米。,第二章 油井清防蜡技术,尼龙刮蜡器结构图,1.限位器 2.刮蜡器 3.限位器 4.抽油杆,有杆泵抽油井机械清蜡：利用安装在抽油杆上的活动刮蜡器清
8、除油管内和抽油杆上的蜡。目前通用的是尼龙刮蜡器。,1.机械清蜡技术,第二章 油井清防蜡技术,减缓了油井结蜡速度，同时对井斜起到扶正防磨作用能延长热洗周期，并不能彻底解决油井的结蜡问题不能完全替代热洗清蜡工艺,尼龙刮蜡器表面亲水不易结蜡，摩擦系数小、强度高，耐冲击、耐磨、耐腐蚀。在抽油过程中，做往复运动的抽油杆带动尼龙刮蜡器做上下运动和转动，从而不断地清除抽油杆和油管上的结蜡。,作 用,1.机械清蜡技术,第二章 油井清防蜡技术,2.热力清蜡技术,热力清蜡是利用热能将已析出的蜡晶体溶化并随同热洗介质返出地面或提高原油温度防止蜡晶析出，从而达到清蜡的目的。热力清蜡是油田抽油井最主要的清蜡方式，常用的
9、方法有2种。,2.1 清蜡机理,第二章 油井清防蜡技术,2.热力清蜡技术,2.2 常用方法,热载体循环洗井清蜡 ：采用热容量大、经济、易得的载体将热能带入井筒中，提高井筒温度，超过蜡的熔点使蜡熔化达到清蜡的目的。一般有两种循环方法，一种是油套环空注入热载体，反循环洗井，边洗边抽，热载体连同油井产出液一起由泵抽出。另一种方法是空心抽油杆热洗清蜡。它将空心抽油杆下到结蜡点以下，热载体从空心抽油杆注入，对油井进行热洗。,第二章 油井清防蜡技术,2.热力清蜡技术,费用高； 热洗周期短； 对套管和水泥环造成损坏； 对地层造成污染地层。,优点,缺点,见效快、实用、清蜡彻底,2.3 特点,第二章 油井清防蜡
10、技术,这种方法的防蜡作用主要是创造不利于石蜡沉积的条件，如提高管壁表面的光滑度，改善表面的润湿性，使其亲水憎油，或提高井筒流体的流速，具体有：油管内衬：是在油管内衬一层玻璃衬里。它具有亲水憎油、表面光滑的防蜡作用。特别是油井含水后油管内壁先被水润湿，油中析出的蜡就不容易附着在管壁上，同时内壁光滑，使析出的蜡不易黏附，比较容易被油流冲走，减缓了结蜡速度。,3.油管内衬和涂层防蜡技术,第二章 油井清防蜡技术,涂料油管：是在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质，其防蜡原理与玻璃衬里油管相似。最早使用的是普通清漆,但由于其在管壁上粘合强度低,效果差而逐渐被淘汰。目前应用最多的是聚氨基甲酸酯.涂
11、料油管具有一定的防蜡效果，特别是新油管涂层质量高，防蜡效果好。使用一段时间后，由于表面蜡清除不净，以及石油中活性物质可使管壁表面性质发生变化而失去防蜡作用。,3.油管内衬和涂层防蜡技术,第二章 油井清防蜡技术,4.化学清、防蜡技术,4.1 清防蜡机理,油井化学清、防蜡技术是在油井中加入化学清、防蜡剂达到清除油井已结出的蜡或防止油井结蜡的目的。化学清蜡剂的作用是将已经沉积的蜡溶解或分散开使其在油井原油中处于溶解或小颗粒悬浮状态而随油流流出油井；化学防蜡剂通过与蜡晶结合在一起而干扰蜡晶生长，防蜡剂中的分子在原油中形成网络结构，蜡晶微粒被连在网络中处于分散状态，避免了蜡晶微粒之间相互接触长大，达到防
12、蜡目的。,第二章 油井清防蜡技术,4.化学清、防蜡技术,4.2 清防蜡剂分类,油溶性清、防蜡剂：水溶性清、防蜡剂：乳液型清、防蜡剂：固体防蜡剂：,第二章 油井清防蜡技术,4.化学清、防蜡技术,4.2 清防蜡剂分类,油溶性清、防蜡剂：主要由有机溶剂、表面活性剂和少量聚合物组成。其中的有机溶剂将沉积在管壁上的蜡溶解，加入活性剂是帮助有机溶剂沿沉积蜡中的缝隙和蜡与管壁的缝隙渗入进去以增加接触面，提高溶解速度，并促进沉积在管壁上的蜡从管壁脱落，随油流带出地面。 优点：对原油适应性强 溶蜡速度快、见效快 凝固点低，冬季使用方便。 缺点：密度小，对高含水井不太适合 燃点低，易着火,第二章 油井清防蜡技术,
13、4.化学清、防蜡技术,水溶性清、防蜡剂：由水和多种表面活性剂组成。表面活性剂起润湿反转作用使管壁反转为亲水性表面，不利于蜡在管壁上沉积，从而起到防蜡作用。 优点：相对密度较大，对高含水井应用效果好 使用安全，无着火危险。 缺点： 加入油井见效速度慢 冬季使用，流动性有待改善。,第二章 油井清防蜡技术,4.2 清防蜡剂分类,4.化学清、防蜡技术,乳液型清、防蜡剂：乳液型清、防蜡剂是将油溶性清、防蜡剂加入水和乳化剂及稳定剂后形成水包油乳状液。这种乳状液加入油井后，在井底温度下进行破乳而释放出对蜡具有良好溶解性能的有机溶剂和油溶性表面活性剂，从而起到清蜡和防蜡的双重效果。 优点：溶蜡速度快、见效快；
14、 相对密度较大； 使用安全，无着火危险。 缺点： 制备和储存时必须稳定,第二章 油井清防蜡技术,4.2 清防蜡剂分类,4.化学清、防蜡技术,固体防蜡剂：固体防蜡工艺技术是近几年发展起来的一项新技术。它是将室内筛选出的化学剂固化，置入专用的固体防蜡管中。防蜡管接在泵下。当原油流经固体防蜡剂时，固体防蜡剂（多数是由高分子聚合物与其它助剂复配而成）在油井温度下逐步溶解而释放出药剂并溶入油中，使原油中的蜡能在降温过程中与固体防蜡剂产生共晶，改变蜡晶聚集的结构，破坏蜡晶的生长，阻碍蜡晶在管柱表面的吸附，从而使油井的结蜡减少，达到防蜡的目的，同时可实现化学药剂的连续加入。,第二章 油井清防蜡技术,4.2
15、清防蜡剂分类,5.强磁防蜡技术,强磁防蜡技术是在油井中下入强磁防蜡器。当原油流过磁防蜡器时，原油中的石蜡分子在磁防蜡器产生的感应磁场的作用下，其分子间力受到干扰，不再按原来的结晶规律排列，使蜡晶的聚结速度和定向生长速度的平衡遭到破坏；石蜡质点在感应磁场的作用下，按照一定的方式聚结排列时，同样也受到分子间力的干扰，其结果是抑制了蜡晶的生长，使其不易达成骨架，破坏了蜡晶的聚结，达到防蜡目的。,5.1 防蜡机理,第二章 油井清防蜡技术,5.强磁防蜡技术,在07年6月采油工程部引进了抗石蜡析出器这一新技术，由物理防蜡改变了之前一直使用的化学防蜡。电磁转换部分安装在油井出口处通过法兰安装于油井与输油管线
16、之间，磁场的作用不仅能降低原油的粘度，而且能有效地抑制原油结蜡。,5.1,第二章 油井清防蜡技术,5.强磁防蜡技术,5.2 技术特点,施工简便，操作方便；避免热洗液对地层的堵塞、伤害和热洗介质引起的地层粘土膨胀，解决了水敏性油藏油井的清防蜡问题。,第二章 油井清防蜡技术,6.微生物清防蜡技术,微生物清防蜡工艺技术是伴随着油田微生物学而发展起来的一项全新的油井清防蜡技术。目前对微生物防蜡的机理认识主要有以下几种观点： （1）降解作用：烃氧化菌类的微生物对原油中的高分子碳链（如石蜡等）具有一定的降解作用，它可以将高分子石油烃类物质降解为低分子石油烃类物质，从而降低了原油的粘度，提高了原油的流动性，
17、减轻了原油在油管上的聚结，延长了清蜡周期，提高了油井产量；,6.1 防蜡机理,第二章 油井清防蜡技术,（2）代谢作用：微生物的新陈代谢作用可以产生脂肪酸、糖脂、类脂体等多种生物表面活性物质。这类表面活性物质可以和蜡晶发生相互作用，改变蜡晶结晶状态，阻止蜡晶生长，从而降低原油中石蜡、沥青、胶质等重质组分的沉积；（3）吸附作用：烃氧化菌类的微生物自身分解产物具有粘附在金属或粘土表面的作用，能够在金属或粘土表面形成一层吸附层，从而阻止蜡晶在金属表面吸附生长；,6.1 防蜡机理,6.微生物清防蜡技术,第二章 油井清防蜡技术,（4）溶解作用：烃氧化菌类的微生物的新陈代谢产生大量的乙醇、乙醛和有机酸等物质
18、。这些物质可以使原油中的重质组分在原油系统中的溶解度大大增加。,6.1 防蜡机理,6.微生物清防蜡技术,第二章 油井清防蜡技术,6.微生物清防蜡技术,配制微生物注入液:先将培养基按比例充分溶解于水中，然后将封存于营养物中长期处于低耗、低能、半休眠状态的微生物菌种均匀溶解于水中；洗井:在注入微生物前两天到一周内对试验井进行热洗，将井筒内的蜡沉积物及油井环空内有害于微生物菌液生长的杀菌剂等化学物质清洗干净；,6.2 施工工艺,第二章 油井清防蜡技术,6.微生物清防蜡技术,注入方式:将配制好的微生物菌液用泵车从油井套管环空中注入或将配制好的微生物菌液挤入地层；单井注入液用量：根据油井口袋大小为微生物
19、的生存空间，以此确定微生物的用量；加入周期：微生物注入后，间隔测定油井电流、载荷和示功图，对比分析注入微生物后电流、载荷的变化，确定微生物的注入周期。,6.2 施工工艺,第二章 油井清防蜡技术,6.微生物清防蜡技术,施工简便，操作方便，成本低廉 不会堵塞和伤害地层、引起地层粘土膨胀，尤其解决了水敏性油藏的清防蜡问题 节约采油时率：热洗洗井液返排造成油井占产，影响油井采油时率,6.3 技术特点,第二章 油井清防蜡技术,第二章 油井清防蜡技术,1.机械清蜡技术2.热力清蜡技术3.油管内衬和涂层防蜡技术4.化学清、防蜡技术5.强磁防蜡技术6.微生物清防蜡技术,大安采区内原油含蜡量高（平均29.03%
20、）、胶质中等（平均11.7%）沥青质较低（平均为0.7%），凝固点较高（在32-44），大安油田油层温度较高，一般在95110之间，平均油层温度100左右，平均地温梯度4.7/100m，属于正常地层温度系统。油层埋藏较深，平均油层中部深度约2000m左右，油田南部埋藏相对较浅，大约17002000m，北部油层埋藏相对较深，大约19002400m。油田平均含蜡量高，结蜡严重，平均结蜡点在680米左右。因此，蜡是影响泵筒管理主要因素，为解决蜡对油井的危害，采取加清防蜡剂、安装电磁防蜡器、热洗、超导蒸汽洗井等措施，达到清、防蜡的目的。,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,从2014年清检现场结蜡数据
21、分布的结蜡井段来看，K块、B块结蜡井段较深，在7001000米左右，其它区块结蜡井段较浅，在200600米左右。大安油田清防蜡采取过三种方式：加清防蜡剂、安装电磁防蜡器、热洗清蜡。目前大安油田53%油井采取加清防蜡剂，33%油井安装电磁防蜡器，部分油井采取过热洗清蜡方式。,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,公司清防蜡技术概况,强磁防蜡,化学药剂,热洗清蜡,电磁防蜡器,清防蜡剂,泵罐热洗清蜡,清防蜡技术,大安油田所使用清防蜡剂为油基清防蜡剂，机理是将沉积在管壁上的蜡溶解，加入表面活性剂的目的是帮助有机溶剂沿沉积蜡中的裂缝和蜡与油井管壁的裂缝渗入进去以增加接触面，提高溶解速度，并促进沉积在管壁表
22、面上的蜡与管壁面脱落，使之随油流带出油井。,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,公司清防蜡技术概况,清防蜡剂在公司使用中开展的工作2008-2009年 批量使用清防蜡剂2009-2010年 根据清防蜡剂使用效果，摸索加药周期2011-2012年 调整加药量，绘制结蜡区域，分析结蜡井段2012-2013年 改进加药设备并精确单井加药数量，区块调整加药量2013-2014年 根据区块、结蜡程度优化药量、加药周期,清防蜡剂选井主要依据油井载荷、电流变化，现场清检结蜡情况，区块油性性质来选择加药。 2014年与清防蜡剂厂家技术人员沟通后，清防蜡剂配方得到了相应的调整，调整后的配方更适合在大安油田使用，
23、与原配方清防蜡剂相比，效果更好。,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,针对中高含水井加清防蜡剂效果,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,电磁防蜡器选井原则：电磁防蜡器选井主要选边缘井、低洼地带加药困难井,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,电磁防蜡技术机理：从电磁学的基本原理出发，磁场的任何变化，都会引起电流产生。当采出液在磁场中流过时，产生涡流电场，涡流电场改变采出液中有机物分子运动状态。微观上，电子受到外在电能的影响，运动加快；宏观上，表现为分子的活性增强，使分子相互聚集的凝聚力、结晶时的分子间引力减弱，不易结晶，所以抑制了蜡晶和有机垢类物质分子的聚结。,DH29-20于2012年8月4日
24、安装电磁防蜡器，期间未采取其他清防蜡方式，正常生产。2014年3月20日终止该井电磁防蜡器工作，终止工作后，最大载荷、载荷差增大趋势明显。7月5日，该井的电磁防蜡器接电恢复正常工作，由载荷曲线可以看出，接电后最大载荷、载荷差下降趋势明显，最小载荷明显上升，说明电磁防蜡器有很好的防蜡效果。,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,电磁防蜡器对油井具有很好的防蜡作用，可延长检泵周期,但不能彻底杜绝结蜡，需根据载荷和电流的变化情况进行洗井辅助，防蜡效果将会更明显。,超导蒸汽热洗选井原则：主要选以上两种防蜡效果不好的井，水敏严重的井，进行超导蒸汽热洗。,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,蒸汽热洗主要是以
25、蒸汽为载体，通过此载体将热能沿环空迅速注入环空内，借助于抽油泵的抽吸作用形成一个热循环系统。这样，高温流体在循环过程中，井筒温度不断升高，将油管内壁和抽油杆外壁的积蜡逐渐溶蚀，同时清洗掉筛管和射孔段附近的可溶性有机堵塞物，从而实现热洗清蜡和清除井筒赃物、保证油井正常生产的目的。,超导蒸汽热洗,第三章 大安油田清防蜡技术应用现状,2014年8月分别对两口卡泵井（DF10-1、DK10-8）进行超导蒸汽热洗解卡，经过4个小时的热洗，解卡未成功。主要因为超导蒸汽热洗流量下，返排量低，蜡溶解后，不能及时返排到井口。,各种清防蜡工艺技术对比,第四章 清防蜡工艺技术对比,1. 技术对比,1、载荷差持连续上
26、升趋势需采取清防蜡措施（加清防蜡剂、超导热洗，电磁防蜡器调整）,几点要求,几点要求,DC15-8载荷变化趋势,2、油井清检作业时，必须将电磁防蜡器拆卸，放置一旁，如果电磁防蜡器因清检作业有油污，严禁用高温车清油，只许使用柴油进行擦拭，如抽查中发现油井清检作业，电磁防蜡器在井上安装，将对作业监督或工程技术员进行考核。,几点要求,几点要求,3、油井卡泵后，需要到现场核实清楚后，方可上报，上报原因包括卡井原因（停电、保养、管线漏、正常生产等），现场情况（上卡、下卡，光杆是否活动），正常生产时防蜡方式，最近载荷差变化情况（上升、平稳），历次作业井下状况（蜡、垢、砂、泥浆、陶粒），本次采取措施（洗井、串卡、串洗）。,4、卡井后处理未成，工程技术员需亲自到现场核实原因（蜡、垢、砂、泥浆、陶粒） ，如现场作业起出杆管发现有蜡、有垢，分析主要原因，形成上报资料时要求与作业监督描述一致，不能出现两种说法。,几点要求,几点要求,5、每月上报加药计划时，加药计划表需填写油井加药周期、与上次加药间隔天数，严格要求按照加药计划加药，如因其他原因（雨后井场进不去、加药车故障、清防蜡剂库存不够）没有按计划加药，需上报工程部机采岗说明原因。,谢谢大家！,
