含蠟原油管道結蠟機理及清蠟技術研究

董衍運

新疆準東石油技術股份有限公司 新疆 阜康 831511

1 管壁蠟沉積機理

一般情況下，原油在管道內流動的時候，都會在管道內部留存諸多的混合物質，久而久之就會形成一定厚度的結蠟層。管道內出現結蠟層情況是非常常見的，如果不能對結蠟層進行及時的處理勢必會對管道的運輸能力造成損壞，并且也會對輸送產品的質量產生不良影響，使得管道的運輸效率逐漸下降。長時間的遭到結蠟層的腐蝕會對管道內壁結構造成損壞，甚至會威脅到儀器儀表的正常運行。當前對蠟沉積形成的根源的解釋有四種，即：分子擴散、剪切分散、布朗擴散和重力沉降4種。但是人們普遍認同的是分子擴散是導致蠟沉積問題的主要根源。并且大部分的額資料中在對蠟沉積進行分析的時候往往只會對分子擴散模型加以分析。分子擴散機理其實質就是說含有蠟成分的原油在管道內流動的時候，油體的問題會逐漸的降低，在油體溫度降低到特定的溫度的時候，因為管道內部溫度往往都是低于尤其溫度的，這樣就會導致與管道壁接觸的石蠟溫度在短時間快速下降，最終達到一個飽和的狀態，這個時候如果油體的溫度還在下降，石蠟就會產生過飽和的情況，最終會借助管道內壁存在的結晶而被析出。這一情況的發生會導致其濃度逐漸降低，最終會在管道壁上出現濃度的梯度。正是因為濃度梯度的出現而導致溶液在原油中的石蠟分子會從管道中心逐漸的朝著管道壁不斷的擴散，這樣就會導致管道壁結蠟的情況越發的嚴重。結合擴散原理來說，油體中存在的石蠟分子能夠利用濃度梯度朝著管道壁的方向運動，并且在管道內壁沉積下來。結合這一情況，如果油體流動溫度高出管道壁的溫度的時候，只要管道壁的溫度不高于油體析出蠟的界點的時候就會發生蠟析出的情況。

2 影響管壁結蠟的因素

2.1 油品成分

原油中存在的輕質餾分的占比與蠟結晶的效果存在密切的關聯，原油中含有的低分子烴占比較高的時候，會使得蠟的溶解度逐漸提升，蠟結晶的析出溫度會保持在較低的狀態。高分子量的蠟溶解度較低，其結晶的溫度就會達到較高的狀態，蠟沉積物質的硬度也會隨之較高。

2.2 油品溫度

通常情況下，在析蠟點和臨近凝固點之間都會存在一個結蠟較為明顯的溫度范圍，在這個溫度范圍之內，油管截面中的濃度梯度較為明顯的時候，油體流動濃度較低，這樣就使得分子的擴散能力較強，形成結蠟的概率相對較高。

2.3 油品與管壁溫差

管道內壁的結蠟量會受到管道壁的溫度的變化而不斷的變化，管道壁的溫度變化較為劇烈那么結蠟量就會更多。導致這一問題的根源主要是因為管道壁的溫度與油體流動的溫度差異較大，石蠟分子的濃度梯度也會隨之逐漸增加，分子擴散情況就會逐漸的加劇。管道壁溫度保持相對穩定的時候，原油溫度不固定，管道壁溫度變化較為明顯的時候，析蠟溫度、析蠟高峰溫度以及析蠟潛在熱能都會逐漸的提高。原油與管道壁之間的溫度差異的大小不但與油體溫度和相關介質溫度存在關聯，并且也與管道的熱阻力參數存在密切的聯系。油體與管道結構的溫度差異較大的時候，結蠟概率較高。在一些位置散熱程度較大的結構位置，地下水位高并存在滲漏的地方，保溫層損壞的的管道結構，或者是埋設較淺的管道出現結蠟的情況十分嚴重。

如果油體的流動速度不斷增加，那么結蠟的情況就會有所削弱。相對來說層流的時候出現的結蠟問題比紊流的時候更加的明顯。這主要是因為在油體流動速度不斷提升的過程中，油體與管道內壁溫度差異較小，管道內部的剪切應力會不斷的增加，最終導致油體流動對管道內壁造成的沖刷作用不斷增加，這樣也會對管道內壁的結蠟層造成沖刷。經過大量的數據分析我們發現，在油體流動速度達到一定的范圍的時候，管道內壁出現結蠟的情況概率較低。

3 常用含蠟原油管道清蠟方法

3.1 利用清防蠟劑

防蠟劑其實質就是能夠對原油中蠟進析出情況起到一定限制的化學試劑，將防蠟劑加以切實的運用能夠較好的對蠟層的形成產生緩解作用，并且部分藥劑能夠對油體起到降低凝結點的作用。通常時候，借助防蠟劑以及防蠟方法效果是十分顯著的，進而是現如今油田中使用最為頻繁的一種防蠟技術 。

3.2 熱洗清蠟

熱清洗蠟是現如今油田中使用最為頻繁的一種清除蠟層的方法，其因為具備較強的靈活性，受到了人們的廣泛喜愛。

3.3 微生物清防蠟技術

通常被人們運用在清防蠟的微生物可以劃分為兩種類型，即：食醋性微生物和食膠質和瀝青質微生物。微生物清防蠟技術其實質就是借助微生物自身具備的能夠吸附在金屬或者是礦物質表層的特殊性質，在金屬或者是礦物質表層構成一層保護膜，這一層膜能夠對結晶問題加以緩解。

3.4 機械清蠟技術

機械清蠟技術在實際操作的時候相對較為簡便，其實質就是借助專業的刮蠟工具將管道內壁形成的蠟層進行清除。在針對原油管道內壁實施機械清除蠟層工作的時候，就是借助刮蠟器對蠟層實施多次反復刮除操作，一直到將蠟層清除干凈為止。并且會借助油體的流動將刮掉的石蠟輸送到管道外部，最終實現將油管內壁蠟層清除的目的。機械清防蠟技術也是最常用的一種方法，用手播或電動絞車將連接在鋼絲上的刮蠟片下到結蠟管段刮掉油管內壁的結蠟。一般多采用“8”字形刮蠟片有時采用舌形刮蠟片。若結蠟嚴重但尚未堵死，可用麻花鉆頭。若結蠟很硬或已堵死，則用矛刺鉆頭清蠟 。

4 結束語

(1)管道結蠟在含蠟原有運輸中出現的概率較大，并且分子擴散是導致這一問題的主要根源。（2）油體中石蠟成分的占比與結蠟的效果存在一定的關聯，并且油體的成分，油體溫度，油體流動速率等都與管道內壁結蠟問題相關。（3）現如今機械清除和預防結蠟是最為常見的、最為有效地清除蠟層的方法。