井筒結蠟理論及防蠟技術

蒲泓旭 沈駿峰 齊凱

摘要：原油富含蠟，原油開采過程中結蠟問題一直伴隨。然而井筒結蠟問題對我們油井生產有著嚴重影響，進行油井結蠟防蠟研究直接關系到油井生產效益。油井井筒結蠟主要影響會造成油管內，油流通道減小，流動阻力也會隨之增加，抽油桿在上下行程中阻力也會增大，并且嚴重的結蠟會造成油井停產。本文主要對油井井筒結蠟相關理論及機理進行研究，并針對這些理論提出一定的防蠟措施，進而優化油井生產。

關鍵詞：原油;結蠟;阻力;防蠟措施

一、油井結蠟基本理論

本節我們對油井結蠟理論進行簡要分析，油井結蠟過程相對來說比較復雜，其結蠟因素是因其原油組分的多樣性，其中原油組分的不同對蠟的沉積也有一定的影響，另一方面，熱傳遞、流體流動、蠟的溶解與重新結晶、蠟的沉積影響等都對結蠟有一定的影響。

（一）溶解度影響理論

蠟的溶解度決定了蠟是否溶解與溶解的多少。隨著體系溫度的不斷升高，蠟在原油中的溶解度不斷增大，當體系溫度升至某一臨界溫度時，蠟完全溶于原油，體系變為單一液相;隨著體系溫度的不斷降低，蠟的溶解度不斷減小，當體系溫度降至某一臨界溫度即析蠟點時，體系呈過飽和狀態，開始有蠟晶析出，體系變為液-固兩相分散態。隨著體系溫度的進一步降低，析出的蠟量增多，蠟晶顆粒由分散相向連續相轉變，逐漸形成蠟晶網絡，隨后又被包裹在網絡結構內，當其強度達到一定值時，分散介質被分割成分散相而包圍在其中，只有在一定外力的作用下才能使原油發生流動。[1]

（二）蠟的結晶理論

原油中蠟的析出通過結晶方式體現，結晶過程是由無序相向有序固體結構轉變的過程。當原油體系的溫度降至原油的析蠟點時，開始有蠟晶出現。在冷卻結晶過程中，原油中的非極性高分子進入蠟晶結構內與蠟共晶，而極性高分子在蠟晶表面吸附，使蠟晶不斷沉積聚集。

依據結晶理論，結蠟包括3個過程：①晶核形成;②晶體成長;③晶體連接形成結構。

（三）擴散理論

熱量交換機溫度變化是造成結晶的原因，井筒中的原油與地層周圍進行熱量交換，隨著油流不斷流動，其溫度也在緩慢下降，當溫度逐步降低至蠟的析出點時，蠟晶就開始析出。然而由于井筒溫度差異性，析出的蠟會在油管壁上形成濃度階梯，促使蠟晶或蠟分子通過徑向擴散、剪切彌散及布朗運動向管壁處運移，并依靠分子間作用力在管壁處沉積，結蠟形成。

（四）相對平衡理論

原油中的氣、液、固三相在一定的溫度條件下是存在一定的熱力學平衡的。如果其中任何一項發生變化，那么熱力學平衡就會被打破，平衡點的破壞改變了蠟晶在原油中本來的溶解度，利用相對平衡理論我們就能判斷井筒內是否形成蠟。

二、空心桿熱洗清蠟技術的應用

現有清防蠟技術多樣化，每一種清蠟防蠟技術都各有利弊，本文將結合現有清蠟防蠟技術提出空心桿熱洗清蠟技術及微生物防蠟技術。目前我們采用的機械清蠟技術施工相對比較復雜，每次清蠟需要提出油桿，這樣會進一步影響原油的正常生產;利用化學 清蠟要根據油井采取相應的清蠟劑;而電磁清蠟作用有效距離較短，清蠟效果并不理想。結合上述的清蠟技術利弊，我們提出了空心桿熱洗清蠟技術，它作為熱洗清蠟技術的一種，不僅工藝簡單，熱洗效率高，且不影響油井產量，有效地避免了套管熱洗對油層造成的污染。

（一）技術原理

空心桿熱清蠟技術的主要技術原理是利用底部帶有清洗閥的空心桿與實心桿相互連接，將連接好的桿下入井內，空心桿、井下單流閥和油管之間形成循環流動的通道。如果該油井需要熱洗時，我們只需要將地面洗井管線接在井口清洗接頭上，利用壓力作用將熱洗介質通過空心桿打入油管內，清洗的液體通過管桿環空回到地面，實現內循環熱洗清蠟。

（二）空心桿深度確定意義

該項技術對空心桿的下入深度有一定的要求，深度不同對油井產生的影響也就不同。如果空心桿下入深度過深，則會進一步造成油井載荷增加，這樣的話油井的生產能耗就會對影增大，弱下入過淺，油井內部的蠟不能被完全清理，造成清蠟效果不佳。因此在實施該項技術時要確定其下入深度，選擇合理的下入深度對熱洗效率的提高具有重要意義。

三、微生物防蠟技術的應用

下面我們對比一下各種防蠟技術的優缺點，在眾多防蠟技術中，磁防蠟技術受溫度影響相對比較大;聲波防蠟技術對井內溫度梯度變化要求較高，往往防蠟效果不理想;利用超聲波防蠟，對井下聲學參數設定往往不能做到精準;若采用渦流震蕩技術，成本過高。因此我們提出微生物防蠟技術。該技術具有施工成本低、操作簡便、安全環保，不僅能維護油井，還能增產。

微生物防蠟技術的主要作用機理就是向井內加入優選的菌種。利用高效菌種抑制蠟的形成。這類菌種制劑主要是多種好氧及兼性厭氧菌組成的石蠟烴類降解混合菌，這些混合菌種能夠分解蠟組分，迫使長鏈烴斷裂，產生脂肪酸、類脂體等多種生物表面活性劑，通過改變粘土礦物或金屬表面的潤濕性來阻止蠟晶的析出和聚集，從而達到防蠟的目的。

結論

本文對油井井筒結蠟理論進行簡要介紹，根據現有結蠟理論，結合現有清蠟、防蠟技術進一步提出了空心桿熱洗清蠟技術及微生物防蠟技術。并對兩種技術的作用機理進行介紹。通過這些介紹進一步推進今后的清蠟防蠟技術，具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1] 劉竟成. 油井井筒結蠟機理及清防蠟技術研究[D]. 重慶大學，2012.