高含蜡油井石蜡防治研究技术

刘芳

摘 要： 介绍了油井的清防蜡方法，概括了机械清蜡、热力清防蜡、添加内衬的表面能防蜡等方法的适用条件以及特点。并且着重针化学药剂的清蜡、防蜡技术进行了综述，简述了各方法所使用的药剂以及使用特点，并且分析了在高含蜡油井中的应用。对油井的石蜡防治技术进行研究，有助于提高油田的生产效率，意义十分重大。

关 键 词：石蜡；防蜡剂；表面活性剂；稠环芳香烃；聚合物

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1842-04

Abstract： Paraffin control and paraffin removal methods of oil well were introduced； use conditions and characteristics of the mechanical paraffin removal method， heating paraffin removal method and lining paraffin control method were summarized. And chemical control and paraffin removal technology was reviewed， its characteristics were discussed as well as chemical agents used in the method， and its application in high waxy oil wells was analyzed.

Key words： Paraffin； Paraffin inhibitor； Surfactant； Polycyclic aromatic hydrocarbons； Polymer

我国生产的原油多为高含蜡原油以及沥青质胶质含量高的稠油。在开釆以及运输的过程中，温度较高时，原油表现出较好的流动特性，符合牛顿流体特性。当温度降低时，熔融在其中的石蜡会以结晶的方式析出，一方面析出的蜡晶会掺杂在原油中，使原油的粘度增大，另一方面由于扩散作用，蜡晶逐渐沉积附着在管道壁面上[1]。这种沉积的负面作用极大，会导致储油层的孔隙率以及渗透率下降，使原油产量下降；此外在管道设备上的沉积将导致输油管道输送能力下降，甚至完全堵塞，严重影响了生产效率。因此在开采含蜡基原油的过程中，对于石蜡等固体沉积相危害的防治不容忽视。

1 油井清防蜡方法

油田常用清防蜡技术，按照作用方式不同可以分为机械清蜡、热力清防蜡、表面能防蜡、磁防蜡、微生物清防蜡，以及化学药剂清防蜡技术6大类[2]。

1.1 机械清蜡技术

机械清蜡是一种既简单又直观的清蜡方法，利用刮蜡工具，把附着在油管中的蜡刮掉，这种方法在自喷井于抽油井中应用广泛[3]。

采用机械法清蜡时要掌握油井的结蜡周期，及时清除油井结蜡，避免结蜡过厚阻碍刮蜡片除蜡作业。当油井结蜡过于严重，直接使用刮蜡片不能有效下井时，则使用钻头清蜡的办法，直接清除油井中的积蜡，当油管通径后再使用刮蜡片清除积蜡[4]。

1.2 热力清防蜡技术

可以通过加热的方式来提高油管和其中流体的温度，当温度高于蜡的熔点时，可以起到清蜡的作用。一般采用比热容大的载体，如热水、热油等，将其注入井筒中，以提高井筒温度，达到除蜡的效果。除了热载体循环洗井热力除蜡法外，还有热化学清蜡等。

热化学清蜡方法是利用化学反应产生的热能来清除蜡堵。这种方法在较早的时期，通常应用于清除井底附近油层[5]。例如使用NaOH、Al、Mg等与HCl等作用产生大量热能：

传统的热化学清蜡法在实施时，需要在被堵段上方附近反应，由于反应瞬间完成且放出大量的热，操作时需要特别注意。近年来，随着对反应催化剂的深入研究，各种类型的新型可控热化学反应催化剂层出不穷。这些催化剂的特点是可以根据不同的要求精确控制反应的时间。

但是这种方法效率较低，从经济环保的角度考虑，目前很少单独使用此种清蜡方法，通常与热酸处理联合使用[6]。

1.3 表面内衬防蜡技术

此方法主要通过改善油管表面的润湿性，添加的内衬具有亲水憎油的特性，此外还可通过提高油井内流体的流速来创造不利于石蜡沉积的条件[7]。

如向其中加入主要组成成分为SO2的玻璃衬里，油井液中的水先将内壁润湿，形成的水膜起到了光滑内壁的作用，析出的蜡不易附着于管壁上，起到了防蜡的作用[8]。但是此种衬里不耐冲击，因此不能在条件苛刻的油井，如自喷井上使用。

此外，另一种方法是在油管内部涂刷亲水性强的涂料，目前应用广泛的是聚氨基甲酸酯，此种方法防蜡效果较好，但在使用一段时间后仍然存在管壁表面性质变化而使防蜡效果减弱。如美国艾克公司（ICO）的钢管内涂层PC—300、PC—400和DPC液体涂料，防蜡效果显著，但存在不耐磨的缺点。

2 化学药剂清蜡技术

化学药剂清蜡是目前在油田中应用非常广泛的一类清防蜡技术。此外，某些清蜡剂还能起到原油降凝、降粘的效果。清蜡剂主要分为油溶型、水溶型和乳液型清蜡剂三种类型。

2.1 油溶性清蜡剂

这种类型的清蜡剂主要由溶剂，以及表面活性剂和少量的聚合物构成。在此配方中有机溶剂起到溶解管壁上沉积蜡的主導作用，而表面活性剂可以辅助有机溶剂可以深入蜡的孔隙中，从而提高接触面积，达到加快反应速度的作用，使得附着于管壁上的蜡能够加速脱落。加入的部分聚合物可以起到提供晶核的作用，在清蜡过程中还可以起到防蜡的作用。其特殊的三维网状结构阻碍了蜡的生长。

油溶性清蜡剂溶蜡能力很强。其具体成分主要有芳经、馏份油，以及三氯甲烷、四氯乙烯等溶剂。日本第一工业制药公司，以及美国Dowell公司等国外产品的清防蜡剂中都添加有表面活性剂[9]。国内发展的各系列防蜡剂，如油溶性烧基季按盐类应用效果也很好。但此类清蜡剂通常毒性较高且存在防火安全等问题，限制了其使用。

2.2 水溶性清蜡剂

水溶性清蜡剂由水、表面活性剂和碱等按照一定的比例调和而成。在使用时通常根据所在油田的原油性质调配不同的配方。常用的表面活性剂有烷基磺酸盐、烷基苯横酸盐等。在此种清蜡剂中，表面活性剂的作用是改变油管表面的性质。使其由亲油性转变为亲水性，从而达到使石蜡从管道表面脱落的作用，此外还能保护油管表面，起到防蜡效果。

水基型清蜡剂的通常组成为醇类、酸类、醇酸类等。英国2012年的专利报道中釆用了聚氧乙烯十八烷胺、聚氧乙稀油醇醚、等为原料的亲水性清防蜡剂，防蜡效果明显。

2.3 乳液型清蜡剂

向油溶型清蜡剂中加入水和乳化剂，可以制成水包油形乳状液，也就是通常所说的乳液型清蜡剂。这种清蜡剂具有溶解速度快的特点，此外由于外层是水密度大，在井底破乳后对井底的清蜡作用更加明显。但是此类清蜡剂在制备和储存时必须保持稳定的状态，使用条件比较苛刻。

3 化学药剂防蜡技术

防蜡剂旨在抑制原油中蜡晶生长、聚集以及在管道表面的沉积主要有表面活性剂型、稠环芳香烃型、聚合物型三种类型。

3.1 表面活性剂型

表面活性剂型防蜡剂可通过吸附作用改变极性，起到阻止蜡晶进一步生长的作用。此类防蜡剂可分为油溶性和水溶性表面活性剂[10]。

油溶性表面活性剂通过吸附在蜡晶表面，使得蜡晶表面由非极性变成极性，从而抑制了蜡晶长大。此类表面活性剂主要有石油磺酸盐和聚氧乙稀脂肪胺等（图1）。

水溶性表面活性剂通过改变管道内表面极性的方法，阻止了蜡在油管表面的附着、沉积。水溶性表面活性剂主要有烷基磺酸盐类、聚氧乙稀烷基脂肪醇醚类、聚氧丙烯丙二醇醚等。

国内的研究中赵玉华等[11]研制的一种水基防蜡剂，具体组成包含了分散剂、表面活性剂以及其他助剂等。经油田现场试验，延长油井清蜡周期，效果较好。朱好华等[12]研制了一种防冻乳液型防蜡剂，低温稳定效果好，凝固点可下降至-30℃，低温应用条件好（图2）。

3.2 稠环芳香烃型防蜡剂

稠环芳香烃型防蜡剂的作用机理是主动参与晶核形成，但是这些物质由于自身的形貌特征，不能使生成的晶核正常生长，从而将结晶遏制在萌芽状态。常用的是一些稠环芳烃以及其衍生物。如提炼自煤焦油部分的萘、蒽、菲、并四苯等混合稠环芳烃等（图3）。

这些稠环芳烃在原油中的溶解度较低，能先于石蜡析出，为原油中的石蜡提供了晶核。石蜡能在此类稠环芳烃所提供的晶核上析出，影响了蜡晶的排列，小颗粒的蜡结晶容易随着原油被携带出地面。

3.3 聚合物型防蜡剂

聚合物型防蜡剂多为梳状聚合物，分子的较长侧链中具有与石蜡分子结构相类似的亲油性基团。因此，当环境温度较低时，此聚合物易与石蜡分子形成共结晶。由于分子中还存在有极性基团，使得晶核的生长发生了扭曲，阻碍晶核进一步长大。长分子链的聚合物所交联形成的网状结构，使生成的小晶核各自处于较为分散的状态，彼此之间不能聚集长大，有效避免了沉积，容易被油流带走（图4）[13]。

当此类梳状聚合物的侧链长度为凝结蜡的碳数最大值时，最有利于溶解在原油中蠟的析出。此时效果最佳。与此同时，梳状聚合物还可以产生很好的复配协同效应。应用前景广阔[14]。

4 结束语

原油的石蜡沉积问题由来已久，严重阻碍了石油的开采和生产过程，大大降低了生产效率。传统的化学方法存在污染重，毒性强的缺点，目前开发环境友好型清蜡防蜡试剂是研究的重点。此外，为了进一步提高清蜡效率，需要进一步研究清蜡、 防蜡的作用机理，积极探索新方法与新配方，以开发出高效环保的清防蜡剂。

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