安黨璽

（陜西省西安市西安石油大學，陜西 西安 710000）

0 引言

油井結蠟是國內外油田開采都會遇到的難題之一，這一問題也是各石油工程師迫切所要解決的，根據(jù)蠟自身的元素結構，以及地層中巖石性質等各方面考慮，油田中常用的幾種清防蠟技術都是近幾十年來此領域的專家教授在實踐中總結出的具有較高清防蠟效果的工藝技術。對主要的10種清防蠟工藝做出簡述，對其在油田中的使用方法以及利弊作為本文研究的重點。

1 結蠟機理

井筒中沉積的蠟可分為兩類：石蠟和微晶蠟。在開采過程中，井筒的穩(wěn)定從內部向外梯度遞減，只有當筒壁的溫度開始低于原油析蠟點時，石蠟就會如下圖所示筒壁優(yōu)先析出，因此在筒的中心與筒壁之間蠟分子會形成濃度差，蠟分子就會從中間向筒壁擴散，為筒壁繼續(xù)結蠟創(chuàng)造有利條件[1-2]。

圖1 結蠟過程示意圖

2 影響結蠟因素

（1）原油自身的溫度：當油溫較高時，筒壁的溫度也相對較高石蠟不易沉積，但當油溫降低時，相較而言筒壁的溫度下降幅度大則此處的原油粘度會升高，蠟分子擴散至筒壁形成沉積[3]。（2）原油流速：原油流動速度越快結蠟速率會減小，這是因為筒內熱損耗減少，對筒壁沖刷增強。（3）原油含水率：含水率增加使得筒內蠟分子在單位體積的流體中的含量降低，并且會在筒壁形成連續(xù)水膜，這些都不利于石蠟沉積。（4）原油壓力：壓力降低原本溶解在原油中的氣體析出，使得蠟分子難以維持溶解狀態(tài)從而不斷析出結晶[4]。（5）機械雜質：原油本身存在的一些機械雜質，會給蠟沉積提供必要的晶核，使其更容易結晶[5]。

3 石蠟沉積對油井造成的危害

在開采過程中，油管，抽油泵，抽油桿等設備的管壁容易出現(xiàn)結蠟情況，這就會使得油井產(chǎn)量降低，并且會增加能源消耗，甚至會減少設備使用壽命，增加地面運輸系統(tǒng)負荷，對泵危害巨大，影響懸點的載荷，甚至會使油田停產(chǎn)[6]。

4 油井清防蠟技術的種類

4.1 物理清防蠟技術

（1）機械清蠟。將專業(yè)的清蠟工具直接下入到抽油井筒內，刮除管壁和抽油桿上的蠟，然后靠液流的方法將刮下的積蠟帶回到地面。當蠟沉積不嚴重時用刮蠟片，若結蠟嚴重將換作清蠟鉆頭。但是機械清蠟時革除下來的蠟塊易落入井底造成阻礙，設備長期使用會造成嚴重磨損。

（2）電加熱清防蠟。電加熱采油技術主要是利用電能轉化為熱能提高筒內溫度的方法來實現(xiàn)清蠟和防蠟。將電纜通過空腹抽油桿下到井下，電纜通電加熱抽油桿，達到加熱油管內原油的效果，管壁的溫度逐漸升高可融化掉積蠟，一直加熱井筒內溫度保持在析蠟點之上，如此以來既清除了積蠟也起到了防蠟沉積的作用[7-8]。國內首選的方法是熱載體循環(huán)洗井、電熱自控電纜加熱、電熱抽油桿加熱和熱化學清蠟。

（3）表面能防蠟。主要有兩種工藝油管玻璃內襯和涂層防蠟，這樣做的目的是給石蠟沉積帶來阻礙，它的防蠟機理是使管壁相較之前更光滑，使管壁表面達到親水憎油的性質。油管內襯是在管壁上襯一層玻璃襯里達到提高表面光滑度以及親水的效果，起到防蠟作用。涂層油管是在管壁上涂一層能使管壁變光滑的物質，例如聚氨基，酯類等涂料。

（4）聲波防蠟。聲波防蠟的作用機理是聲波發(fā)生器在井下產(chǎn)生較高頻率的聲波，當含蠟原油通過聲波發(fā)生器時蠟分子隨之產(chǎn)生劇烈振動，使得結蠟的大分子鏈斷裂，聲波的振動使原油中的膠質，瀝青質和蠟分子攪拌均勻，降低了蠟分子間相互碰撞的機會，蠟分子間的網(wǎng)狀結構遭到破壞，從而起到防蠟作用[9]。此方法適用于低含水量的油井。

（5）磁防蠟。在磁場的作用下蠟分子發(fā)生極化，抑制了蠟晶的析出，并且使已經(jīng)析出的蠟晶無法聚集在一起，從而避免蠟沉積在管壁上。磁防蠟的工藝相對簡單，但是選擇磁防蠟裝置難度大，其影響因素有很多，例如原油性質，油管壓力，地層流體分布情況等，適用于低含水油井。

（6）微生物清防蠟。微生物清防蠟是近幾年國內外的新興技術，是根據(jù)油井地層沉積物組分來篩選出相適應的微生物。它們能以石蠟為食，破壞其長碳鏈結構，釋放出輕質組分可溶解在原油中，使得原油中的蠟不易析出，微生物的本體和一些代謝產(chǎn)物具有表面活性劑的性質，可以改變管壁潤濕性[10]，使得蠟分子不易結晶沉積，起到防蠟作用。

（7）熱洗清防蠟。是以水或者油為熱載體把熱能傳遞到井筒內，使井筒溫度升高，將沉積在管壁，抽油泵等地方的蠟融化，并通過流體帶出井筒的方法，實現(xiàn)清防蠟的目的。熱油比熱水清蠟效果更好，因為熱洗后油井含水率不會上升，對地層傷害小，溶蠟速度快。

4.2 化學清蠟劑

（1）油基清防蠟劑。油基清防蠟劑的配方主要是由對蠟有較強溶解能力的溶劑油，表面活性劑和少量聚合物組合而成的[11-12]。利用表面活性劑的潤濕、滲透、分散作用，為溶劑油與蠟增加接觸面積，這樣做能使得蠟快速溶解，加入聚合物是為了與原油中析出的晶體成為共晶體 ，其分子中既有親油基團也有親水基團，親油基團與蠟共晶而親水基團在外側，有效阻止蠟形成網(wǎng)目結構，以此來達到降凝降粘效果，最終實現(xiàn)一定的清防蠟目的。

（2）水基清防蠟劑。主要是由水和多種表面活性劑組成的，表面活性劑包括穩(wěn)定劑，互溶劑等。利用表面活性劑的潤濕反轉特性吸附在有油管表面促進蠟從油管表面脫落，蠟結構變得松散，表面張力變小，活性分子將很容易將其溶下來，來達到清防蠟的效果。

（3）乳液型清防蠟劑。此清防蠟劑采用的是乳化技術，在有機溶劑中加入水，乳化劑，穩(wěn)定劑，快速攪拌成的乳狀液。內相是有良好清蠟效果的有機溶劑，外相是表面活性劑，配制而成水包油型的乳液。將乳液加入油井后，在井底達到破乳溫度從而釋放出對蠟有較好溶解性的有機溶劑，直接高效清除積蠟。

（4）固體防蠟劑。主要成分是高壓聚乙烯和EVA，高壓聚乙烯是一種高分子，非結晶型防蠟劑，它的分子量在20000左右，是支鏈線型結構。防蠟劑中的 EVA，含有的一些元素組成極性基團，又有與蠟分子結構相似的-（-CH2-CH2-）-n鏈接，當原油溫度降低時它與蠟產(chǎn)生共晶作用，極性基團延伸在外抑制住蠟晶的生長[13]。由于高壓聚乙烯和石蠟鏈節(jié)相似，在溫度降低時高壓聚乙烯首先析出，其后析出的石蠟易附著在其網(wǎng)絡結構上，聚乙烯是高分支型的，它們之間彼此游離，不相互聚集成團，所以不會在油套管內壁表面沉積，從而達到防蠟目的。

5 研究總結

我國油田再生產(chǎn)過程中油井都存在著不同程度的結蠟現(xiàn)象，油管結蠟在原油生產(chǎn)以及運輸中都帶來許多工藝，經(jīng)濟的難題，因此發(fā)展油井清防蠟工藝是一項很重要的建設。文章中已經(jīng)總結了當前國內廣泛應用的幾種清防蠟技術，根據(jù)不同油井的特性，結蠟的影響因素，油藏屬性，選擇最適合當下油井所需的清防蠟技術是開采過程中非常重要的一步。

機械清蠟：最常使用的是尼龍刮蠟器，質量輕，操作簡單，成本較低，不污染油層，比較適合短周期油井清蠟，缺點是刮蠟器會使得油管表面粗糙，容易再次形成結蠟，是自噴井和抽油井常用的除蠟方法。

電加熱清防蠟：加熱溫度可受人為控制，加熱迅速，熱能能夠充分使用，容易掌握使用方法，大部分油田都比較適用，但是不適用井斜角比較大的井。缺點是經(jīng)濟投入比較大，對地層會造成一定程度的傷害。

表面能防蠟：使用壽命長，成本低，更耐腐蝕，延長檢泵周期，缺點是內襯涂料易損壞，對于井下作業(yè)要求高，適合自噴井和氣舉井，不適用于稠油井和低產(chǎn)井。

聲波防蠟：防蠟效果跟機械防蠟效果相比更好，有效期長，可重復利用，缺點是只可以接在泵下，而且也不能多級串聯(lián)，不適用于井底溫度變化較大的油井。

磁防蠟：使蠟質發(fā)生變化，可延長結蠟周期，磁場的作用距離長范圍大，適用于抽油機井和自噴井，缺點是對溫度有要求，溫度不能過高，不同井需選不同的磁防蠟器，在防蠟后期還需配合化學清防蠟劑使用，防蠟效果更好。

微生物清防蠟：這個技術最大的優(yōu)點就是環(huán)保，對地層傷害小，由于微生物的繁殖性用量也不大，可適當改變油藏滲透性，對油井的適用范圍也比較廣，但對技術要求比較高，篩選和培育也比較復雜。

熱洗清防蠟：工藝簡單，清蠟比較徹底，無論原油什么性質，蠟沉積性質如何，都可以有效清除，適用于低產(chǎn)井，低壓井，低含水井，邊遠井，缺點是成本設備費用高，對參數(shù)要求高，耗時耗能都高。

油基清防蠟劑：與原油可以很好的融合，溶蠟速率快，國內常用的溶劑油有二硫化碳、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]，由于溶劑油的凝點低，所以也適用于冬天使用，是油田中常用的化學清防蠟劑，缺點是油劑燃點低易著火，有些溶劑油有毒性，可能會對地層造成不可逆的損害。

水基清防蠟劑：表面活性劑種類有多種國內常用的有甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇單丁醚，二乙二醇乙醚，丙酮等[15]，燃點高不易著火，因為無味無毒環(huán)保高效，所以可以安全使用，適用于含水率高的油井，缺點是藥劑所需造價高，對復配要求高，清防蠟見效慢。

乳液型清防蠟劑：是油基和水基的結合，具有它們全部的優(yōu)點，溶蠟速率快，還安全無毒，缺點是儲存運輸困難較大，對破乳的時間和溫度有嚴格的條件限制。

6 結語

在原油開采過程中，油井的清防蠟是必不可少的步驟，在清防蠟過程中也不是只使用單一的技術，通常是物理清防蠟和化學清防蠟組合使用，達到更好的效果。化學清防蠟技術在油田使用中效果明顯，同時還具有降凝、降粘等作用，是未來清防蠟技術主攻方向，所以我們需要不斷優(yōu)化現(xiàn)有的化學清防蠟劑，創(chuàng)新復配方案，研究開發(fā)環(huán)保高效的清防蠟劑，使我國的原油開采有質的飛躍，造福人民，提高經(jīng)濟效益。