【文章內(nèi)容簡介】 電的塑料層 ,是發(fā)熱元件。電流由一根導(dǎo)線流經(jīng)半導(dǎo)電塑料至另一根導(dǎo)線 ,半 導(dǎo)電塑料因而發(fā)熱。由于該半導(dǎo)電塑料有熱脹冷縮的特性從而改變其電阻 ,造成隨溫度不同半導(dǎo)電塑料通過的電流大小就會隨著溫度而變化 ,導(dǎo)致自動控制發(fā)熱量。 自控電熱電纜的特性決定了它可以控制溫度 ,保持井筒內(nèi)恒溫。當(dāng)溫度達到析蠟溫度以上時 ,則起防蠟的作用 ,但要連續(xù)供電保持溫度。作為清蠟措施 ,可按清蠟周期供電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。 中國石油大學(xué)勝利學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 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 ,以達到熱量平衡。 電熱抽油桿清防蠟 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。可按抽油桿設(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 ,一般公螺紋承載面積加大了 ~ 倍 ,母螺紋承載面積加大了 ~ 倍。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。 熱化學(xué)清蠟方法 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+ kJ Mg+2HC1=MgC12+H2↑ + kJ 2A1+6HCI=2A1C13 十 3H2↑ 十 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 )按比中國石油大學(xué)勝利學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 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)中國石油大學(xué)勝利學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 11 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)中國石油大學(xué)勝利學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 12 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 .。 C FL52/30 52 30 560 10 SmCos 100 FL52/30 52 30 560 10 NdFcB 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— 1 42 682 35GrMo 180 內(nèi)磁式非接觸型 120 GCFL— 2 45 696 GCFL— 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)襯法 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，同中國石油大學(xué)勝利學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 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 ,酸失量小于 ,堿失量小于。 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 1176N 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 處自由下落 ,油管內(nèi)村不炸裂。以上檢驗均合格后 ,方能下井使用。 涂料油管法 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抽油桿加入 ,不會影響油井的正常生產(chǎn)和其他作業(yè)。除可以起到清防蠟效果外 ,使用某些藥劑還可以起到降凝、降粘、解堵的作用?；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 ,此外還有一種固體清、防蠟劑。 油溶型清防、蠟劑 其作用以清蠟為主 ,現(xiàn)場使用的油溶型清、防蠟劑配方很多 ,主要由有機溶劑、表面活性劑和少量的聚合物組成 ,例如大慶Ⅱ號清、防蠟劑的配方為鉑重整塔底油 30%、中國石油大學(xué)勝利學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 14 120 號直餾溶劑汽油 %、聚丙烯酰胺 %,T 一滲透劑 %。其中有機溶劑主要是將沉積在管壁的蠟溶解 ,加入表面活性劑的目的是幫助有機溶劑沿沉積蠟中縫隙和蠟與油井管壁的縫隙滲入以增加接觸面 ,提高溶解速度 ,并促進沉積在管壁表面上的蠟從管壁表面脫落 ,使之隨油流帶出油井。部分油溶型清、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