【文章內(nèi)容簡介】 加熱至井筒溫度超過溶蠟溫度。因此可根據(jù)此原則選擇自控電纜規(guī)范,根據(jù)井筒內(nèi)原始溫度剖面確定結(jié)蠟深度,一般要大于析蠟溫度3~5℃ ,據(jù)此初定伴熱電纜長度。由于井下自控電熱電纜的發(fā)熱元件只有20QTv (600v,AC級)型自控伴熱電纜相同的一種,因此,若計算所選的電纜總放熱量小于所需熱能時,需加長電熱電纜長度,以達(dá)到熱量平衡。它由變扣接頭、終端器、空心抽油桿、整體電纜、傳感器、空心光桿、懸掛器等零部件組成電熱抽油桿,它與防噴盒、二次電纜、電控柜等部件組成電加熱抽油桿裝置。三相交流電經(jīng)過控制柜的調(diào)節(jié),變成單相交流電,與抽油桿內(nèi)的電纜相連,通過空心抽油桿底部的終端器構(gòu)成回路,在電纜線和桿體上形成集膚效應(yīng)(空心抽油桿外經(jīng)電壓為零),使空心抽油桿發(fā)熱,提高井下溫度,達(dá)到清防蠟的目的。也有的是利用在空心抽油桿內(nèi)下入三相發(fā)熱電纜發(fā)熱,達(dá)到清防蠟的目的,其優(yōu)點是電網(wǎng)三相平衡。電熱抽油桿控制柜分為50kW和75kW兩種。電纜截面積為25mm2,額定電壓380V,額定電流125A?？砂闯橛蜅U設(shè)計方法來選擇空心抽油桿。國內(nèi)外實心抽油桿為了克服螺紋部分應(yīng)力集中都采取了加大螺紋承載面積的辦法,~,~。螺紋部分明顯偏弱,強度設(shè)計不合理,實際上是與實心抽油桿等強度的空心抽油桿質(zhì)量偏重,既浪費了鋼材又增加了動載荷和慣性載荷。而且空心抽油桿系列內(nèi)徑不統(tǒng)一,抽油桿本體截面積與實心桿不等效,給抽油桿柱設(shè)計帶來一系列困難。因此在選用空心抽油桿時要特別注意這個問題。為清除井底附近油層內(nèi)部和井筒沉積的蠟,過去曾采用過熱化學(xué)清蠟方法,它是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能來清除蠟堵。例如氫氧化鈉、鋁、鎂與鹽酸作用產(chǎn)生大量的熱能:Na0H+HC1=NaCI+H20+ kJMg+2HC1=MgC12+H2↑ + kJ2A1+6HCI=2A1C13十3H2↑ kJ具體在實施熱化學(xué)清蠟的操作過程中,需要將兩種藥液用兩臺泵車(雙液法)按比例從環(huán)形空間和另一通道油管或連續(xù)油管等按一定配比注入(有桿泵抽油井可上提桿式泵或利用反復(fù)式泄油器)。在油井射孔段上方附近進行反應(yīng)使其達(dá)到熱峰值。但是要特別注意,套管內(nèi)不能注入任何帶腐蝕性的液體,以保護套管。該反應(yīng)由于是瞬間完成達(dá)到熱峰值,因而兩臺泵車在施工過程中不能有任何失誤,否則就容易發(fā)生事故,這是熱化學(xué)清蠟法的缺點。為此,近年來在反應(yīng)催化劑方面進行了深人地研究,新開發(fā)的各種類型的催化劑可以控制熱化學(xué)反應(yīng)開始發(fā)生的時間。根據(jù)施工的需要選用不同的催化劑,使開始反應(yīng)的時間從10min至6h內(nèi)隨意進行調(diào)整。由于新催化劑系列的開發(fā),進行熱化學(xué)清蠟施工時也可以只使用一臺泵車(單液法),保證了施工的安全。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。磁防蠟技術(shù)的基本原理是:原油通過磁防蠟器時,石蠟分子在磁場作用下定向排列做有序流動,克服了石蠟分子之間的作用力,而不能按結(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,石蠟晶體細(xì)小分散,并且有效地削弱了蠟晶之間、蠟晶與膠體分子之間的粘附力,抑制了蠟晶的聚集長大。另外,永磁技術(shù)應(yīng)用于石油工業(yè)防蠟,始于1966年,前蘇聯(lián)A 季霍若夫和B 米亞格科夫發(fā)現(xiàn)磁化處理不僅降低鹽類結(jié)垢物的生成,而且減少了瀝青及石蠟沉積物的生成。,電磁場作用于含蠟煤油后,石蠟的析蠟點大幅度下降。由于當(dāng)時制造磁性材料的水平限制,應(yīng)用推廣較困難,直到1983年第三代稀土永磁材料欽鐵硼的出現(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。20世紀(jì)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(rèn)識。主要有,正構(gòu)烷烴經(jīng)磁場處理后,粘度降低50%左右,凝固點下降2~7℃ ,析蠟點下降1~3℃ 。試驗證明,C1:H3:經(jīng)磁處理后結(jié)的蠟孔隙較多,比較松散,油流沖刷易于清除,在常溫常壓條件下磁效應(yīng)保持時間約為48h。磁防蠟技術(shù)機理的初步認(rèn)識主要有:(1) 磁致膠體效應(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(即電子的軌道運動狀態(tài)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中瞬間極的取向,使蠟分子在磁場作用下定向排列,作有序流動,克服了石蠟分子之間的作用力,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,削弱了石蠟分子結(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(xì)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度內(nèi)的顆粒,表面形成雙電層,使粒子成亞穩(wěn)狀態(tài),以較穩(wěn)定的形式存在,不易聚集,并且有“記憶”效應(yīng),前述一般不超過48h是指在常溫常壓條件下。而在井筒條件下, “記憶”效應(yīng)有可能短得多,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300~1000m.。(2)氫鍵異變。對于那些能夠在分子間或分子內(nèi)產(chǎn)生氫鍵的分子而言,氫鍵很大程度上抑制著其互相作用的大小和性質(zhì)。凡是具有極性原子的物質(zhì)對磁場的作用都比較敏感。當(dāng)磁場強度比較弱時,不足以打斷氫鍵,但它可以使其價電子發(fā)生新的取向,造成締合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、扭動,改變其鍵角或鍵的強度。因為磁場作用很弱,所以發(fā)生擾動的程度與磁場強度、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。磁場處理后還能改變井筒中的結(jié)蠟狀態(tài),使蠟質(zhì)變軟,易于清除。磁防蠟器主要有電磁式和永磁式兩大類。在油井應(yīng)用用,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,因而很少應(yīng)用。永磁式防蠟器是采用永磁體構(gòu)成磁場方式,不需要電源等附屬設(shè)備,安裝使用方便,我國主要使用永磁式防蠟器。永磁式防蠟器又分外磁式和內(nèi)磁式兩種,每種又以其連接方式、使用溫度和場強不同而成系列。內(nèi)磁式防蠟器有梯度磁場型和加中心桿型。外磁式防蠟器目前只有一種形式,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,可直接卡在輸油管(或油管)的外圍,與鐵管形成閉合磁路,使磁化區(qū)域內(nèi)的鐵管壁達(dá)到磁飽和后,在管內(nèi)形成與流體方向一致的磁場,當(dāng)介質(zhì)通過磁化區(qū)域時產(chǎn)生旋進,提高了切割次數(shù),而且有利于分子極化。為了提高防蠟效果,通常在抽油桿上還要加上一種特別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。常用的磁防蠟器有三種結(jié)構(gòu)形式,技術(shù)規(guī)范見下表投撈式磁防蠟器技術(shù)規(guī)范型號 外徑 mm內(nèi)經(jīng)mm長度mm工作載荷 kN中心磁場強度 T磁性材料使用溫度.。CFL52/30 52 30 560 10SmCos 100FL52/30 52 30 560 10NdFcB 75抽油桿磁防技術(shù)規(guī)范型號外徑 mm 長度 mm抽油桿材料 表面磁感應(yīng)強度 結(jié)構(gòu)形式 使用溫度GCFL—142 682 35GrMo 180 內(nèi)磁式非接觸型 120GCFL—2 45 696GCFL—3 50 715油管內(nèi)襯和涂層防蠟主要是創(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。油管內(nèi)襯就是在油管內(nèi)襯一層由Si02(%),Na2O(14%),CaO (%),A12O3(%)}B203(1%)等組成的玻璃襯里,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壁管上，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，減緩了結(jié)蠟速度。但這種油管不耐沖擊，運輸和起下。油管要求的條件苛刻，因此一般只在自噴井和氣舉井上使用。礦場使用時要加強性能檢驗，一般要做如下四方面性能檢驗。①溶蝕量檢驗:浸泡48h,40℃恒溫下,。②耐冷熱急變性能檢驗:要求由40℃立即升溫到120℃ 或由120℃ 驟冷到40℃ ,油管內(nèi)襯不炸裂。③機械強度檢驗:拉伸2800N,扭力1176Nm,耐壓20MPa,油管內(nèi)襯不炸裂。④抗沖擊檢驗:,油管內(nèi)村不炸裂。以上檢驗均合格后,方能下井使用。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性強的物質(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,但由于其在管壁上粘合強度低,效果差而逐漸被淘汰。目前應(yīng)用最多的是聚氨基甲酸醋。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,由于表面蠟清除不凈,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。近年來,華北油田一機廠從美國艾克公司(IC0)引進鋼管內(nèi)涂層生產(chǎn)線,已開發(fā)出系列涂料,包括液體和粉末涂料,特別是PC300,PC400和DPC液體涂料,都獲得較好的防蠟效果。但是涂料油管不耐磨,不宜在有桿泵抽油井和螺桿泵抽油井中使用,主要用于自噴井和氣舉井防蠟。用涂料油管,在油管內(nèi)壁涂一層固化后表面光滑而且親水性強的物質(zhì)。用化學(xué)劑對油井進行清蠟和防蠟是目前油田應(yīng)用比較廣泛的方法。通常將藥劑從油套環(huán)空中加入或通過空心