化学清蜡剂在白豹油田中的应用

1、论文题目论文题目： 化学清蜡剂在白豹油田中的应用化学清蜡剂在白豹油田中的应用作者姓名：作者姓名： 穆穆 凯凯 化学清蜡剂在白豹油田中的应用化学清蜡剂在白豹油田中的应用摘要：摘要：随着温度和压力持续降低，蜡质不断析出，结晶也不断析出、长大、聚集并沉积在油管壁上造成油井结蜡。结蜡对原油的采出、集输和储存等均有较大的影响，严重时可以导致油井停产。油井结蜡是白豹油田普遍存在的一项技术难题。本文对油井结蜡机理及影响因素、化学清蜡剂的类型及清蜡机理进行了初步研究。针对化学清蜡剂在白豹油田中的应用现状进行讨论，在化学清蜡剂的性能分析和加药方式方面提出了一些改进建议。关键词：关键词：油井结蜡；化学清蜡剂；应用

2、分析Application of Chemical Wax Remover in Baibao Oilfiled Abstract: As the temperature and pressure is being declined, wax has been constantly precipitated. The wax grows up together and deposited on the oil well tubing caused by oil pipeline wax. It has a greater influence on oil recovery, transport

3、ation and storage, severe can lead to oil production. Wax precipitated in oil wells is a widespread technical problem in Baibao Oilfiled. In this paper, a preliminary study is carried out regarding: the mechanism and influencing factors of wax, the type of Chemical paraffin remover and wax removal m

4、echanism. Application status of chemical wax remover in Baibao Oilfiled have been disgusted, In the performance analysis of chemical paraffin remover and dosing way side, a number of suggestions for improvement are advanced. Key words：Wax precipitated in oil wells；Chemical wax remover；Application an

5、alysis目目 录录1 绪论 .11.1 研究背景 .11.2 论文主要内容 .12 油井结蜡机理及影响因素 .22.1 油井结蜡机理 .22.2 油井结蜡影响因素 .22.2.1 温度对结蜡的影响.22.2.2 流速对结蜡的影响.22.2.3 压力对结蜡的影响.32.2.4 原油中水和机械杂质对结蜡的影响.32.2.5 胶质沥青含量对结蜡的影响.33 化学清蜡剂的主要类型及作用机理 .43.1 油基型清蜡剂 .43.2 水基型清蜡剂 .43.3 乳液型清蜡剂 .54 化学清蜡剂在白豹油田的应用 .64.1 CX-2 型清蜡剂在白豹油田的应用现状 .64.2 CX-2 型清蜡剂大剂量一次性投

6、加试验效果分析 .64.2.1 CX-2 型清蜡剂大剂量一次性投加试验加药制度.64.2.2 CX-2 型清蜡剂大剂量一次性投加试验效果分析.74.3 XL 型清防蜡剂在白豹油田应用初探.85 结论与建议 .95.1 结论 .95.2 建议 .9参考文献.101 绪绪 论论1.1 研究背景研究背景我国大多数油田的原油都含有大量蜡和胶质沥青质。如大庆原油含蜡约为25. 76 %，华北原油含蜡量约为22. 8 % ，胜利原油含蜡量为14. 6 % ，长庆油田原油含蜡量约为10.2%1。白豹油田目前有油井1000余口，含水小于60%的油井都不同程度存在结蜡问题，每年因结蜡引起的卡泵事故会造成很大的经

7、济损失。生产实践中，应根据油井的含水、含蜡量选用合适的清防蜡技术，才能使清防蜡达到经济、满意的效果。油田常用的油井清防蜡方法有机械清防蜡、热力清防蜡、表面能防蜡(内衬和涂料油管) 、化学剂清防蜡、超声波清防蜡、强磁清防蜡和微生物清防蜡技术等2。使用化学清蜡剂可以使开采成本更加廉价、高效，对稠油的开采以及运输有着很重大的意义。使用化学清蜡剂对油井结蜡进行控制是白豹油田采用的主要方法之一。2007年在化学清防蜡试验的基础上改进了化学药剂（由CX-3改为CX-2）及加药制度。实验证明：CX-2型清蜡剂在白豹油田对大多数油井清防蜡效果良好。但是，针对含蜡量高、结蜡周期短以及蜡质分子碳数较高油井的清防蜡

8、技术还需要进一步研究。1.2 论文研究主要内容论文研究主要内容 本文在对油井结蜡机理及影响因素、化学清蜡剂的主要类型及作用机理进行分析的基础上，针对不同化学清蜡剂、加药方式在白豹油田的应用效果进行评价，对化学清蜡剂在白豹油田中的应用现状进行了讨论，并提出了几点改进建议。2 油井结蜡机理及影响因素油井结蜡机理及影响因素2.1 油井结蜡机理油井结蜡机理 石油主要由碳氢化合物组成( 占97 %99 %) ,其它还有少量的水、硫化物、泥砂及杂质(占1 %3 %) 。各种组分碳氢化合物的相态随着开采条件(压力、温度等) 而变化,可以是单相液态,也可以是气、液两相或气、液、固三相共存,其中固态物质主要是含

9、碳原子数为1664 的烷烃(C16H34C64H130) ,即石蜡。纯石蜡为白色、略带透明的结晶体,相对密度0.880.905 ,熔点4960 3。蜡在油层条件下通常以完全溶解状态存在，然而在开采过程中，含蜡原油沿着油管上升，随着压力不断降低，以及轻质组分的不断逸出和温度的下降，原油中的蜡开始结晶逸出，并不断沉积当原油温度低于临界浊点温度时，蜡晶分子就会向固体表面扩散，并以此为中心开始形成固体三维网状结构，蜡晶呈薄片状或针状吸附在管壁上，进而导致油井产量下降，甚至造成停产 4。结蜡主要分为蜡晶生成、蜡晶长大析出和蜡的沉积三个过程。在原油采出的过程中,结蜡是一种普遍现象。将结蜡控制在任何一步，都

10、可以起到防止油井结蜡的目的5。结蜡对原油的采出、集输和储存等均有较大的影响,油田常用各种手段来防止或减轻原油的结蜡状况。2.2 油井结蜡影响因素油井结蜡影响因素 影响结蜡最主要的因素是蜡的沉积速度，这与温度、流速、压力、原油中水和机械杂质、胶质沥青含量都有一定的关系6。2.2.1 温度对结蜡的影响温度对结蜡的影响 原油在沿管线流动的过程中将不断的向周围环境释放热量，从而造成油流主体与管壁之间的温差，即存在径向温度梯度，而蜡在原油中的溶解度又是温度的函数，因而形成在油流主体和管壁间蜡的浓度梯度。在此浓度梯度的推动下，溶解于原油中的蜡分子以分子扩散机理向管壁迁移，当蜡分子到达固液界面时，就从原油中

11、析出，借助于自由表面能而沉积在管壁上或者已形成的不流动层上。根据塞克扩散方程可知：原油的粘度越小，温度梯度越大，结蜡越严重。 由于温度达到一定程度之后，较卷曲的构象不能有效的展开，蜡烃分子就不能整齐排列，而且已经析出的蜡又会重新融解在原油中。所以当温度达到一定数值时，结蜡量随着油温的增加反而迅速下降。2.2.2 流速对结蜡的影响流速对结蜡的影响 当原油温度降低到析蜡温度以下时，蜡分子就会形成微小的蜡晶从原油中析出。由于速度梯场的存在，悬浮的蜡晶分子还会以一定的角速度转动，逐渐的由速度高处向速度低处迁移，向管壁靠拢，最终静止不动，形成不流动层，这就是蜡晶分子的剪切分散。 蜡的沉积速度与蜡晶分子的

12、剪切速度以及蜡晶分子的浓度成正比，当流速达到一定数值之后，结蜡量达到最高值。当剪切作用增加到足以使沉积在管壁外层的疏松蜡“崩塌”时，蜡的沉积速度开始随着流速的增加而下降。2.2.3 压力对结蜡的影响压力对结蜡的影响 在原油的开采和贮运过程中，流动的原油体系处在一定的压力下。在压力高于饱和压力的条件下，压力降低时，原油不会脱气，蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低。在压力低于饱和压力的条件下，由于压力降低时，油中的气体不断溢出，降低了对蜡的溶解能力，因而使初始结晶温度升高。压力越低，初始结晶温度增加得越高。在采油时，原油从油层到地面的流动过程中，压力不断降低。在井筒中，由于热交换，油流温度也不断降

13、低，当压力降至饱和压力以下后，其气体边分离边膨胀，发生吸热过程，促使有六的温度降低。压力降低使气体逸出，有利于加快蜡结晶析出，导致结蜡严重。2.2.4 原油中水和机械杂质对结蜡的影响原油中水和机械杂质对结蜡的影响原油中水和机械杂质对蜡的出事结晶温度影响不大，但原油中小的砂粒及机械杂质会成为蜡的结晶中心，加剧蜡的析出。原油中水含量会对结蜡起到两个方面的作用：一是水的热容量大于油，这样会减少油流温度的降低；二是水量增加后会在管壁形成连续的水膜，不利于蜡在管壁沉积。2.2.5 胶质沥青含量对结蜡的影响胶质沥青含量对结蜡的影响 原油中的胶质沥青，是表面活性物质，它可以吸附于蜡结晶的表面，来阻止结晶的发

14、展。另一方面，胶质沥青不溶于油，可以作为蜡结晶的中心，而且会使蜡结晶分散均匀，形成致密的蜡层，不易被油流冲走。3 化学清蜡剂的主要类型及作用机理化学清蜡剂的主要类型及作用机理按照有效化学基团不同,清蜡剂可分为油基型清蜡剂、水基型清蜡剂和乳液型清蜡剂三种，其清蜡作用机理各不相同。3.1 油基型清蜡剂油基型清蜡剂油基型清蜡剂是一类溶蜡量很大的溶剂, 能将已形成的蜡溶解。目前国内外普遍采用的此类溶剂有CS2、CCl4、CHCl3、芳烃溶剂、汽油、柴油、凝析油、石脑油及一些化工过程中的副产品7。为了提高油基型清蜡剂的清蜡能力，在其中加入一些表面活性剂能够提高溶剂的分散、渗透、洗净等作用。根据原油的粘度

15、、凝固点、井温等具体情况，在溶剂中添加有降粘、降凝作用的表面活性剂，可配制成高效的油基清蜡剂。例如, 日本第一工业制药公司的 Parahipn PD, 美国Dowell公司的P121清蜡剂都以溶剂加表面活性剂配制而成。前苏联利用合成橡胶厂的废料配以表面活性剂制的清蜡剂, 都具有良好的清蜡效果8。油基型清蜡剂的作用原理是将对沉积石蜡具有较强溶解和携带能力的溶剂分批或连续反注入油井, 将沉积石蜡溶解并携带走。结蜡严重时, 可将清蜡剂大剂量加人到油管中循环以达到除蜡目的。在油基型清蜡剂中通常加入表面活性剂, 利用表面活性剂的润湿、渗透、分散和洗净作用, 进一步提高溶剂的清蜡效果。在使用油基型清蜡剂前

16、应检验清蜡剂与原油的相溶性, 以防止在清蜡过程中出现沥青质析出的现象。使用油基型清蜡剂的优点是处理效果好, 不需要较高的温度, 但是由于通常所使用的溶剂毒性较大且易燃、易爆, 因而其应用受到一定的限制。3.2 水基型清蜡剂水基型清蜡剂水基型清蜡剂是以表面活性剂为主, 同时加入互溶剂、碱性物质和水组成的一类清蜡剂。表面活性剂的作用是润湿反转, 使结蜡表面由亲油反转为亲水表面, 从而阻止非极性的蜡晶在金属表面的吸附和沉淀，起到防蜡效果。同时表面活性剂的渗透作用可使蜡分子与管壁间的结合力减弱, 从而将其从管壁上清除。使用的表面活性剂分为阳离子、阴离子和非离子型。如季铵盐型、磺酸盐型、聚醚型、吐温型、

17、平平加型、硫酸酷盐型等9。互溶剂的作用是增加油与水的相互溶解度, 促使蜡晶溶解而进人油流中。常用的互溶剂有CH3 CH2 CH2OH、CH3(CH2)3O (CH2)3 CH3、(CH3)2CHOH、丁二醇乙醚等。碱性物质的作用是碱可以与蜡中的沥青质等极性物质反应, 生成可溶于水的产物。可用的碱有NaOH、2Na2OSiO2、Na3 PO4等10。由于水基型清蜡剂主要是依靠表面活性剂的润湿反转、渗透和洗净作用将沉积的石蜡从设备表面上除掉, 因而其使用效果受温度的影响较大, 温度越低效果越差, 因此在低温下使用时应考虑增大表面活性剂的用量。3.3 乳液型清蜡剂乳液型清蜡剂乳液型清蜡剂是采用乳化技

18、术, 将清蜡效率高的芳香烃或混合芳香烃溶剂作为内相, 将表面活性剂水溶液作为外相配制的水包油型乳状液。选择有适当浊点的非离子型表面活性剂作乳化剂, 就可使乳化液在进人结蜡阶段之前破乳, 分出两种清蜡剂同时起清蜡作用。该类清蜡剂既保留了油基型清蜡剂和水基型清蜡剂的优点, 又克服了油基型清蜡剂对人体毒害性较大和水基型清蜡剂受温度影响较大的缺点, 若能较好地解决乳状液的稳定性和井下破乳的问题, 该种类型的清蜡剂将具有良好的发展前景。胜利油田曾采用SAE 表面活性剂与甲苯和水配成乳液型清蜡剂, 具有清防蜡双重效果11。4 化学清蜡剂在白豹油田中的应用化学清蜡剂在白豹油田中的应用4.1 CX-2 型清蜡

19、剂在白豹油田的应用现状型清蜡剂在白豹油田的应用现状白豹油田目前共有油井1000余口，随着近几年的快速发展，地面系统各项配套装置相继完善，化工助剂已渗入到各个领域。白豹油田主要使用化学清蜡剂对油井结蜡进行控制。2007年在化学清防蜡试验的基础上改进了化学药剂及加药制度。目前使用的清蜡剂型号主要为西安长庆化工有限责任公司生产的CX-2型清蜡剂。药品通过油套环空进入井底，根据油井产液量、含水周期制定加药制度，含水大于60的油井一般不加药；液量小于1m3的油井10升/(10天*次)；13m3的油井10升/(5天*次)； 大于3m3的油井10升/(3天*次)。如下表一中所述。表一：CX-2型清蜡剂常规加

20、药制度产液量加药制度 产液量3m310 升/（3 天*次）1m3产液量3m310 升/（5 天*次） 产液量1m310 升/（10 天*次）现场试验证明：CX-2型清蜡剂对多数油井具有良好的清防蜡效果。CX-2型清蜡剂能够有效防治碳分子数较低的蜡，延长油井结蜡周期，有效降低油井载荷，提高抽油效率，减少了油井因结蜡引起的抽油杆断脱、卡泵等事故的发生，具有很好的经济效益。 但是，CX-2 型清蜡剂对高分子蜡的防治效果不够理想。在日常检泵中发现，延安组油井普遍结蜡严重。通过对单井检泵跟踪结合示功图可见，延安组油井结蜡周期短，平均结蜡周期仅为 40 天。蜡样化验结果表明：延安组油井蜡质主要为 C30以

21、上，使用CX-2 型清蜡剂不能满足油井清蜡要求。4.2 CX-2 型清蜡剂大剂量一次性投加试验效果分析型清蜡剂大剂量一次性投加试验效果分析 相关人员通过对油井加药、及不同油藏结蜡周期的研究，在加药方式上进行了一定的调整，并在百宝作业区采油五井区进行了试验。4.2.1 CX-2 型清蜡剂大剂量一次性投加试验加药制度型清蜡剂大剂量一次性投加试验加药制度 加药制度规定：所有含水大于 60的油井统一不加药；所有大于 5 口油井的大井组统一不加药，安排自能热洗，进行周期热洗；对其他油井的加药规定如下表二中所述。表二：CX-2型清蜡剂大剂量一次性投加试验加药制度产液量油井数/口月加药量/L加药制度 产液量

22、5m365390060 升/（月*次）3m3产液量5m356252045 升/（月*次）1m3产液量3m3126378030 升/（月*次） 产液量1m34872015 升/（月*次）4.2.2 CX-2 型清蜡剂大剂量一次性投加试验效果分析型清蜡剂大剂量一次性投加试验效果分析通过对油井载荷的跟踪对比，以下从四个方面对试验结果进行分析总结：一，产液量大于 5m3的油井，由于液量较高，原油含蜡量也较高，油井结蜡速度较快，结蜡周期较短，载荷在大约 30 天后开始上升。如下图一所示。图一：产液量大于 5m3的油井载荷变化情况二，产液量 3-5 m3的油井，从载荷曲线可看出，由于油井结蜡速度相对较慢，

23、结蜡周期相对较短，载荷在大约 45 天后开始上升。如下图二所示。图二：产液量 3-5 m3的油井载荷变化情况三，产液量小于 3 m3的油井，从载荷曲线可看出，载荷 60 天后基本保持平稳。如投加日期载荷开始上升投加日期载荷开始上升下图三、图四所示。图三：产液量 1-3 m3的油井载荷变化情况图四：产液量小于 1 m3的油井载荷变化情况四，CX-2 型清蜡剂大剂量一次性投加试验取得了较好的清蜡效果；降低了白豹油田使用清蜡剂的成本，减少了一线员工的工作量；每月集中加药，便于技术人员管理加药工作。但对产液量大于 5m3、结蜡周期短的油井，实际效果仍不能满足高效经济的要求。4.3 XL 型清防蜡剂在白

24、豹油田应用初探型清防蜡剂在白豹油田应用初探为适应不同区块的要求，在进行室内评价的基础上，2009 年白豹油田又引进西安巨力石油技术有限公司生产的 XL 型清蜡剂在部分区块进行试验。通过溶蜡实验，对 XL 清防蜡剂和 CX-2 型清蜡剂进行室内评价。结果表明：XL型清防蜡剂清蜡效果优与 CX-2 型清蜡剂，如下表三所述。表三：XL 型清防蜡剂与 CX-2 型清蜡剂室内评价实验结果药品名称层 位加药量(ml)溶蜡量(g)溶解时间(min)溶解速率(g/min)备 注延 10150.5250.02湿 蜡长 4+5150.5600.008硬 蜡XL 型清防蜡剂长 6150.5300.017软 蜡投加日

25、期投加日期延 10150.5400.013湿 蜡长 4+5150.5900.006硬 蜡CX-2 型清蜡剂长 6150.5600.008软 蜡 在白豹油田试验区块，XL 型清防蜡剂已经进入试用阶段，相关人员将根据跟踪效果对其进行应用性评价。5 结论与建议结论与建议5.1 结论结论本文在对油井结蜡机理及影响因素、化学清蜡剂的主要类型及作用机理进行分析的基础上，针对不同化学清蜡剂、加药方式在白豹油田的应用效果进行评价，对化学清蜡剂在白豹油田中的应用现状进行了以下总结： 油井结蜡机理复杂，影响因素较多。白豹油田开发层位广，各个层位原油性质和地层条件不尽相同，不可能使用一种化学清蜡剂达到全面清防蜡的效果。 CX-2 型清蜡剂的大范围使用以及加药方式创新对白豹油田大多数油井具有较好的清蜡效果，能够满足油田生产的需要。 侏罗系延安组