【文章內(nèi)容簡介】 EVA 固 體防蠟棒 等。優(yōu)點為化學(xué)防蠟具有成本低、安全、有效作用時間和距離長，防蠟的同時又降凝、降粘，一點加入，全程 (舉升和集輸 )系統(tǒng)綜合受益，整體效益高。但是，化學(xué)防蠟僅在連續(xù)定量力口藥時才能取得最佳效果。實踐證明，用上述方法產(chǎn)生的熱化學(xué)清蠟，不但不經(jīng)濟，而且效率也低。因此，很少單獨用此清蠟，常與熱酸處理聯(lián)合使用。 3． 3 表面解、防蠟技術(shù) (油管內(nèi)襯和涂層防蠟 )主要包括玻璃襯里油管防蠟和涂料襯里油管，適用于自噴井．這類方法的防蠟作用主要 是創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件，如提高表面的光滑度，改善表面的潤濕性，使其親水憎油，或提高井筒流體的流速，具體的方法主要是： 3． 3． 1 油管內(nèi)部內(nèi)襯玻璃襯里，具有親水憎油、表面光滑的防蠟作用，特別是油井含水后油管內(nèi)壁先被水潤濕，油中析出的蠟就不容易附著在管壁上，同時內(nèi)壁表面光滑，使析出的蠟不易粘附，比較容易被油流沖走，運輸和起下油管要求的條件苛刻，因此一般在白噴井和氣舉井上使用。礦場使用時要加強性能檢驗，一般做如下四方面性能檢驗。 1)溶蝕量檢驗：浸泡 48 小時， 40 度恒溫下酸失量小于 O． 9 5 克每平方厘米，堿失 量小于 O． 002 克每平方厘米。 2)耐冷熱急便性能檢驗：要求由零下 40℃立即升溫到 1 20℃或由 l 20℃聚冷到零下 40℃，油管內(nèi)襯不爆炸。 3)機械強度檢驗：拉伸 2800N，扭力 11 76N／ M 耐壓 20MPa，油管內(nèi)襯不炸裂。 4)抗沖擊檢驗：油管從距柏油地面 1． 4 米處自由下落，油管內(nèi)襯不炸裂。以上檢驗均合格后，方能下經(jīng)使用。 3． 3． 2 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強的物質(zhì)，其防蠟原理與玻璃襯里油管相似。最早使用的是普通清漆，但由于其在管壁上黏合強度低，效果差而逐漸被淘汰。目前應(yīng)用 最多的是聚氨基甲酸脂。涂料油管有一定的防蠟效果，特別是新油管便于清洗，涂層質(zhì)量高， 防蠟效果較好，使用一段時間后，由于表面清除不凈，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。 3． 4 強磁防蠟技術(shù) 永磁技術(shù)應(yīng)用于石油工業(yè)防蠟，始于 1 966 年，前蘇聯(lián) A．季霍若夫和 B．米亞格科夫發(fā)現(xiàn)磁化處理不僅減低鹽類結(jié)垢物的生成，而且減少了瀝青及石蠟沉積物的生成?？ǜ式?jīng)過認真研究后確認，電磁場作用于含蠟煤油后，石蠟的析蠟點大幅度降低。由于當時制造磁性材料的水平限制，應(yīng)用推廣較困難，直到 1 98 3 年第三代稀 土永久磁性釹鐵硼的出現(xiàn)，磁技術(shù)在石油工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用才有較快的發(fā)展。90 年代初，中科院金屬所、化學(xué)所、物理所以及大慶油田聯(lián)合攻關(guān)，在理論上取得了一些初步的認識，主要有，正構(gòu)烷烴經(jīng)磁場處理好后，粘度降低 50％左右，凝固點降低 2～ 7℃，析蠟點下降 l～ 3℃。試驗證明經(jīng)磁處理后結(jié)論的空隙較多，、比較松散，油流沖刷易于清除，在常溫常壓條件下磁效應(yīng)應(yīng)保持時間約為 48 小時。磁防蠟技術(shù)機理的初步認識主要有： (1)磁至膠體效應(yīng)。 原油經(jīng)過磁化處理后，使本來沒有磁矩的反磁性物質(zhì) —— 石蠟，在磁場作用下，其分子形成電 子環(huán)流 (即電子的軌道運動發(fā)生了改變 )，在環(huán)流中產(chǎn)生了感應(yīng)磁場，即誘導(dǎo)磁矩，干擾和破壞了石蠟分子之間中瞬間級的取向，使蠟分子在磁場作用下定向排列，作有序流動，克服了石蠟分之間的作用力，使其不能按結(jié)晶的要求形成石蠟晶體。對于已形成蠟晶的微粒通過磁場后，消弱了石蠟分子結(jié)晶時的粘附力，抑制石蠟晶核的生成，阻止了石蠟晶體的生長與聚集，而且析出的蠟粒子細小而松散 (粒子的尺寸小到膠體范圍 )。另外，在有相變趨勢的原油中，磁場的作用促進了相變的發(fā)生，磁場通過對帶電粒子的作用，使納米至微米這個尺寸度內(nèi)顆粒，表面形成雙層電層，使粒子成亞穩(wěn)狀態(tài)，比較穩(wěn)定的形式存在，不易聚散，并且有“記憶 效應(yīng)，前述一般不超過 48 小時是指在常溫壓條件下。而在井筒條件下，“記憶 效應(yīng)有可能短的多，據(jù)實際資料統(tǒng)計，目前生產(chǎn)的磁防蠟器的有效距離只有 300～ l 000M (2)氫鍵異變。 對于那些能夠在分子間或分子內(nèi)產(chǎn)生氫鍵的而言，氫鍵很大程度上抑制著其相互作用的大小和性質(zhì)。凡是具有急性原子的物質(zhì)對磁場的作用都比較敏感。當磁場強度比較弱時，不足以打段氫鍵，但它可以使其加點字發(fā)生新的取向，造成締和分子間新的排列組合，這樣就產(chǎn)生了改變氫鍵形態(tài)的可能性，使 其發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)，改變其鍵角或鍵的強度。因為磁場作用很弱，所以發(fā)生繞道的程度與磁場強度、磁場的方向、磁場梯度、磁處理時的流速 (即作用時間 )，均有密切關(guān)系。對不同碳數(shù)的石蠟而言，碳數(shù)越高要求的磁場強度、磁場方向、磁場梯度越強，磁處理時間越長。 (3)“內(nèi)晶核 原理 依靠磁場作用改變晶核的形成過程，使晶體凝聚成大而松散的顆粒，易于被液流帶走減少蠟的沉積。磁防蠟器主要有電磁式和永磁式兩大類。在油井應(yīng)用中，無論是自噴井或抽油井，由于電磁式裝置操作比較復(fù)雜，投資高，耗能高，因而很少采用。永磁式防蠟器是采用由永磁體構(gòu)成 磁場方式，不需電源等附屬設(shè)備，安裝使用方便，我國主要使用永磁式防蠟器。永磁式防蠟器又分為外磁式和內(nèi)磁式兩種，每種又以其連接方式、使用溫度和磁場強度不同而自成系列。 內(nèi)磁式防蠟器有梯度磁場型和加中心型。外磁式防蠟器，目前只有一種一種形式，內(nèi)外徑相同，其差別只是長度不同，因而磁感應(yīng)強度各異，且極限載荷也有所差異。外磁式防蠟器結(jié)構(gòu)輕巧，可直接卡裝在輸油管的外圍，與鐵管形成閉合磁路，使磁化區(qū)域內(nèi)的鐵管畢達到磁飽和后，在管內(nèi)形成與流體方向一直的磁場，當介質(zhì)通過磁化區(qū)域時產(chǎn)生旋進，提高了切割次數(shù)，而且有利于分子 磁化。為了提高防蠟效果，通常在抽油桿還要加上一種特制的磁防蠟器與油管上安裝的內(nèi)磁式或外磁式防蠟器配合使用。 1)常用的磁防蠟器有三種 (1)固定式：可用于抽油井和自噴井。施工時連接在油管柱上，下入井內(nèi)， (2)投勞式：用于自噴井。井內(nèi)下人工作筒，將其投入井內(nèi)，坐在工作筒上，使油流全部通過磁防蠟器。(3)桿式：接在抽油桿上下入井內(nèi)，與固定式配套使用。 (4)油嘴磁防蠟器：是專用于油嘴和出油管線防蠟器。 2)影響磁防蠟器應(yīng)用效果的各種因素基于目前的認識與實踐，影響磁防蠟器應(yīng)用效果的因素很多，其主要影響因素有： (1)井內(nèi)流體 速度。抗磁物質(zhì)通過磁場內(nèi)的速度是決定磁化效率及隨后的去磁計劃恢復(fù)到初始狀態(tài)所需時間的重要因素。當然不同炭數(shù)的蠟所需的處理時間業(yè)不同，在使用磁技術(shù)防蠟時應(yīng)當使抗磁質(zhì)達到足夠的磁化程度，并在維持極化狀態(tài)下盡可能快的通過管線或設(shè)備的結(jié)蠟部位，大量實踐證明，中低產(chǎn)量井磁防蠟效果較好，高產(chǎn)井較差。從機理分析，應(yīng)當是抗磁物質(zhì)處理時間不不夠，要針對不同蠟性和不同產(chǎn)量的油井，加大磁場強度或延長磁處理時間有可能突破上述界限。 (2)磁場強度與原油及蠟的性質(zhì)。磁化器的磁場強度是決定磁化效果的重要因素，不同的原油及蠟的組成，必 然要求不同的磁場強度，磁程磁形，只有匹配的好，才能獲得最優(yōu)的防蠟效果?？傮w來說，蠟的炭數(shù)越高，要求的磁場強度越高，磁化時間越長，可以采用串聯(lián)磁化器或多極磁化器的辦法來補不足。 (3)油井含水量和環(huán)境溫度的影響 使用磁防蠟器的油井以中低含水油井效果較好，一般含水最好不超過60％使用溫度要低于磁防蠟器的銘牌溫度，否則磁場強度將大幅度下降。 3． 5 化學(xué)藥劑清防蠟技術(shù) 用化學(xué)藥劑對油井進行清蠟和防蠟是目前油田應(yīng)用比較廣泛的一種清防蠟技術(shù)，這是因為用化學(xué)藥劑進行清防蠟， 通常是將藥劑從環(huán)形空間加入，不影響油井正常生產(chǎn)和其它作業(yè)，除可以起到清防蠟效果外，使用某些藥劑還可以收到降凝、降粘和解堵的效果?；瘜W(xué)清防蠟劑有油溶型、水溶型和乳液型三種液體清防蠟劑，此外，還有一種固 體防蠟劑。原油中蠟的正構(gòu)烷烴的熔點隨蠟的碳數(shù)增高而上升。 實際上，原油中的蠟不是單一純凈的化合物，而是多種化合物的混合物。它們相互混合在一起，會導(dǎo)致各個純凈化合物的熔點有不同的降低。隨著油井中原油向井口流動，其溫度不斷減低，熔點比較高的高碳數(shù)蠟會首先結(jié)晶出蠟，形成結(jié)晶中心，隨后其它碳數(shù)的蠟也會不斷結(jié)晶析出，這是 不可改變的自然規(guī)律。因此化學(xué)防蠟不是抑制蠟晶析出，而是改變蠟晶結(jié)構(gòu)，使其不形成大塊蠟團并使其不沉積在管壁上。 解決蠟沉積的辦法有兩中： (1)使用一種 (或多種 ) 物質(zhì)能在金屬 表面形成一層極 性膜以影響金屬表面的潤濕性。 (2)加入一種 (或多種 )物質(zhì)使其改變蠟晶結(jié)構(gòu)或是蠟晶處于分散狀態(tài)，彼此不互相疊加，而懸浮于原油中。這類物質(zhì)就是通常所說的蠟晶改進劑和蠟晶分散劑。 第一種化學(xué)藥劑對抑制蠟晶的增長十分有效。如膠質(zhì)和瀝青質(zhì)達到一定濃度后，原油中析出的蠟晶則以離散的顆粒存在，彼此聚集在一起的趨勢非常小。研究表明，原 油除去膠質(zhì)和瀝青質(zhì)后或原油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的含量很低時，原油中蠟晶會很快增長，即使原油中的蠟含量很低，油井結(jié)蠟也會十分嚴重。 第二中類型的化學(xué)劑時它能夠與蠟晶結(jié)合在一起而干擾蠟晶生長。這類化學(xué)劑最典型的代表就是乙烯一醋酸乙烯酯聚合物 (EVA)。這類化合物通常與蠟形成共晶體而阻礙蠟晶的相互結(jié)合和聚集。 EVA作為防蠟劑中的蠟晶改進劑對原油具有強烈的針對性，在選用時一定要注意 EVA 中親油碳鏈的碳數(shù)要與原油中的蠟晶平均碳數(shù)接近，且碳數(shù)分布也應(yīng)基本一致，才能收到最好的結(jié)果。 第三種類型的化學(xué)劑通常是破壞蠟分子束的形成 ，從而防止晶核的形成，當然也就改進了蠟晶的結(jié)夠，防止了原油中蠟的疊加和沉積。聚乙烯就是蠟晶改進劑的典型代表。 清蠟劑的作用過程是將以沉積的蠟溶解或小顆粒懸浮狀態(tài)而隨油 井液流流出油井，這涉及到滲透、溶解和分散過程。其作用機理根據(jù)不同的清蠟劑類型會有所不同。 3． 5． 1 油溶性清、防蠟劑 油溶性清、防蠟劑其作用一清蠟為主，現(xiàn)場使用的油溶性清、防蠟劑配方很多，主要由有機溶劑、表面活性劑和少量聚合物組成。其中有機溶劑主要是將沉積在管壁上的蠟溶解，加入表面活性劑的目的是幫助有機溶劑沿沉積蠟中的縫隙和蠟與管壁的縫隙滲入進 去以增加接觸面，提高溶解速度，并促進沉積在管壁表面上的蠟與管壁表面脫落，是之隨油流帶出油井。部分油溶性清、防蠟劑加入高分子聚合物的目的是希望聚合物與原油中首先析出的蠟晶析出共晶體。由于所加入的聚合物具有特殊結(jié)構(gòu)，分子中具有親油基團，同時業(yè)具有親水基團與蠟共晶，而親水基團則伸展在外，阻礙其后析出的蠟與之結(jié)合成三維網(wǎng)目結(jié)構(gòu)，從而達到降粘降凝的目的，業(yè)阻礙蠟的沉積并受 到一定的防蠟效果。油溶性清防蠟劑的優(yōu)點： (1)對原油適應(yīng)性強： (2)溶蠟速度快，加入油井后見效快； (3)產(chǎn)品凝固點低，在冬季使用業(yè)很方便‘。 其缺點是： (1)相對密度小，對含水高的油井不太合適； (2)燃點低，易著火，使用時必須有嚴格防火措施。 3． 5． 2 水溶清蠟劑 水溶性清防蠟劑是由水和多種表面活性劑組成。現(xiàn)場使用的配方是根據(jù)個油田原油性質(zhì)、結(jié)蠟條件不同而篩選出來的，但是，萬變不離其宗，都是在水中加入表面活性劑，常用的有磺酸鹽型、季氨鹽型、平平加型、聚醚型 4 大類，這種清、防蠟劑可以起到綜合效應(yīng)。其中，表面活性劑起到潤濕反轉(zhuǎn)作用時結(jié)蠟表面反轉(zhuǎn)為親水性表面，表面活性劑被吸附在油管表面上有利于石蠟從表面脫落，不利于蠟在表面上沉積，從而起到防蠟效果。 表面活性劑的滲透性能幫助清、防蠟劑滲入松散結(jié)構(gòu)的蠟晶縫隙里，使蠟分子之間的結(jié)合力減弱，從而導(dǎo)致蠟晶蠟晶拆散而分散于油流中。 水溶型清、防蠟劑的優(yōu)點是： (1)相對密度大，對高含水油井應(yīng)用效果較好： (2)使用安全，無著火危險。 其缺點是： (1)加入油井見效速度較慢； (2)雖然現(xiàn)在水基清、防蠟劑的凝固點可以達到一 20。 C～一 30。 C，但在嚴寒的冬季使用，其流動性仍然有待改進。配制水基清、防蠟劑常用的有烷基酸鈉、十二烷基三甲基氯化銨、 2 一烷基一 N 一氨乙基咪唑啉鹽酸鹽、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸 梅等 3． 5． 3 乳液型清、防蠟劑 乳液型清、防蠟劑是將油溶型清、防蠟劑加入水和乳化劑及穩(wěn)定劑后形成水包油乳狀液，這種乳狀液加入油井后，在井底溫度下進行破乳而釋放出對蠟具有良好溶解性能的有機溶劑和油溶性表面活性劑，從而起到清蠟和防蠟的雙重效果。 乳液型清、防蠟劑具有油溶型清、防蠟劑溶蠟速度的優(yōu)點，由于這種清、防蠟劑其乳液的外相是水，因而又像水溶型清、防蠟劑那樣使用安全，不易著火且相對密度較大，但這種清防蠟劑的缺點是在制備和儲存時必須穩(wěn)定，而達到井底后在井底溫度下必須立即破乳，這就對乳化劑的選擇和對井底 破乳溫度有著嚴格的要求，制備和使用時間條件要求較高，否則就起不到清防蠟作用。 制備乳液型清防蠟劑常用的乳化劑為 OP 型表面活性劑，以及油酸、亞油酸和樹脂酸的復(fù)合酯于三乙醇胺的混合物。 3