清蜡防蜡技术油井清蜡方法
油井常用的清蜡方法有机械清蜡、热清蜡和化学清蜡。机械清蜡是指用专用工具刮去油管壁上的蜡,利用液流将蜡带到地面的清蜡方法。自喷井使用的清蜡工具主要有刮蜡器和清蜡钻头。一般情况下用刮蜡片;但如果结蜡严重,就用清蜡钻头;虽然结蜡严重,但还没堵,用麻花钻头;如果堵塞了或者蜡硬了,就用矛刺钻头。
有杆泵抽油井机械清蜡是利用安装在抽油杆上的可移动刮蜡器清除油管和抽油杆上的蜡。尼龙刮蜡器是油田常用的工具。限位器固定在抽油杆两端一定距离处(一般为冲程长度的1/2),尼龙刮蜡器安装在两个限位器之间。抽油杆随尼龙刮蜡器在油管内往复运动。刮蜡器在上半冲程在抽油杆上滑动,刮除抽油杆上的蜡,在下半冲程由于限位器的作用,抽油杆带动刮蜡器刮除油管上的蜡。同时油流经过尼龙刮蜡器的斜开口和齿槽,推动刮蜡器缓慢旋转,提高刮蜡效果。由于通过刮蜡器的油流速度加快,刮下的蜡很容易被油流带走,不会造成淤积和堵塞。
机械清蜡无法清除抽油杆接头和封堵器上的蜡,应定期补充其他清蜡措施,如热载体循环洗井或化学清蜡。热清蜡是利用热力学提高液流和沉积表面的温度,融化沉积在井筒中的蜡。根据升温方式的不同,可分为热流体循环清蜡、电加热清蜡和热化学清蜡三种方法。
1.热流体循环清蜡法(热洗清蜡)
热流体循环清蜡法的热载体是在地面加热的流体物质,如水或油,通过热流体在井筒中的循环将热量传递给井筒流体,使井筒流体温度升高,使蜡沉积熔化后溶解在原油中,从而达到清蜡的目的。根据循环通道的不同,可分为开式热流体循环、闭式热流体循环、空心抽油杆开式热流体循环和空心抽油杆闭式热流体循环四种方式。循环热流体清蜡时,应选择比热容大、溶蜡能力强、经济、来源广的介质,一般使用原油、地层水、活性水、清水和蒸汽。为了保证清蜡效果,介质必须有足够高的温度。在清蜡过程中,介质的温度应逐渐升高,开始时温度不宜过高,以免油管上部熔化的蜡块流到下部,堵塞介质的循环通道而造成故障。此外,还应防止介质漏入油层造成堵塞。
2.电动清蜡法
电加热清蜡方法是用油管将热电缆下入井筒或使用电加热抽油杆。接通电源后,电缆或电加热棒放热,提高液流和井筒设备的温度,融化沉积的石蜡,从而达到清蜡防蜡的效果。
3.热化学清蜡法
为了清除沉积在井底或井筒附近油层中的蜡,采用热化学清蜡法,利用化学反应产生的热力学能量来清除蜡塞,如氢氧化钠、铝、镁与盐酸反应产生大量的热力学能量。
氢氧化钠+盐酸=氯化钠+H2O+99.5千焦
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑+462.8 kJ
2Al+6HCI = 2a 1c 13+3 H2 ↑+ 529.2 kJ
一般来说,用这种方式产生热力学能量清蜡是不经济的,效率也不高,所以很少单独使用。它通常与酸处理结合使用,作为油井的增产措施。通常从油套管的空气中或通过空心抽油杆加药,不会影响油井的正常生产和其他作业。除了清防蜡之外,使用一些化学药剂还可以起到降凝、降粘、解堵的作用。化学清防蜡剂包括油溶性、水溶性和乳化型液体清防蜡剂,还有一种固体清防蜡剂。
1.油溶性洗涤剂和蜡剂
现场使用的油溶性清防蜡剂主要由有机溶剂、表面活性剂和少量聚合物组成。如大庆二号清蜡防蜡剂配方为铂重整塔塔底油30%,120直馏溶剂汽油66.6%,聚丙烯酰胺0.3%,T渗透剂0.3%。其中,有机溶剂主要溶解沉积在管壁上的蜡。加入表面活性剂的目的是帮助有机溶剂沿沉积蜡之间的空隙和蜡与油井管壁之间的空隙渗透,以增加接触面,提高溶解速度,促进沉积在管壁表面的蜡从管壁表面脱落,从而随油流带出油井。在聚合物中加入一些油溶性的清蜡剂和防蜡剂的目的是希望聚合物与原油中先析出的蜡晶形成* * *晶体。因为添加的聚合物具有特殊的结构,分子中既有亲油基团又有亲水基团。亲油基团和蜡晶,而亲水基团向外延伸,阻止了后来沉淀的蜡与其结合形成三维网状结构,从而达到降粘降凝的目的,也防止了蜡的沉积,起到了一定的防蜡效果。
优点:对原油适应性强;溶蜡速度快,加入油井后见效快;该产品冰点低,便于冬季使用。
缺点:相对密度小,不适合高含水油井;燃点低,易着火,使用时必须采取严格的防火措施;一般这种清蜡防蜡剂是有毒的。
2.水溶性洗涤剂和蜡剂
水溶性清防蜡剂是由水和多种表面活性剂组成的。现场使用的配方是根据各油田不同的原油性质和结蜡情况选择的。然而,表面活性剂、互溶剂和碱性物质都添加到水中。常用的有磺酸盐型、季铵盐型、平平加型和聚醚型。这种清蜡剂和防蜡剂可以起到综合作用。其中表面活性剂起到润湿反转的作用,使蜡沉积表面反转为亲水表面。表面活性剂在油管表面的吸附有利于蜡从表面脱落,不利于蜡在表面沉积,从而达到防蜡的效果。表面活性剂的渗透性和分散性有助于清蜡剂和防蜡剂渗透到松散蜡晶的裂缝中,削弱蜡分子之间的结合力,从而导致蜡晶解体,分散在油流中。互溶剂的作用是提高油(蜡)和水的互溶性。可用的互溶剂是醇和醇醚,例如甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、乙二醇丁醚和乙二醇醚。碱性物质可与蜡中的沥青质等有机极性物质反应生成易溶于水的产物,因此可用水基清净剂和防蜡剂将其从蜡沉积表面清除。常用的碱性物质有氢氧化钠、氢氧化钾等碱性物质,以及硅酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠等溶于水使水呈碱性的盐类。
优点:相对密度大,对高含水油井应用效果好;使用安全,无火灾危险。
缺点:见效慢;冰点可达-20 ~-30℃,但在寒冷的冬季使用时其流动性仍有待提高。
3.乳化清蜡剂和防蜡剂
乳化清蜡防蜡剂是将油溶性清蜡防蜡剂加入水、乳化剂和稳定剂形成的水包油型乳液。这种乳状液加入油井后,在井底温度下破乳,释放出对蜡有良好溶解性的有机溶剂和油溶性表面活性剂,从而达到清蜡和防蜡的双重效果。乳化清防蜡剂兼有油溶性清防蜡剂和溶蜡速度快的防蜡剂的优点。因为这种清蜡防蜡剂的乳液的外相是水,所以使用起来像水溶性的清蜡防蜡剂一样安全,而且不容易着火,密度也比较高。其缺点是配制和储存过程中必须稳定,但到达井底后必须立即破乳,对乳化剂的选择和井底破乳温度要求严格,配制和使用时间要求高,否则起不到清防蜡的作用。
制备乳化清防蜡剂常用的乳化剂是OP表面活性剂,油酸、亚油酸和树脂酸的复合酯与三乙醇胺的混合物。
4.固体防蜡剂
固体防蜡剂主要由高分子聚乙烯、稳定剂和EVA(乙烯-醋酸乙烯酯聚合物)组成。可制成颗粒,或混合后在模具中压制成一定形状(如蜂窝煤),置于油井一定温度区域或放入井底,在油井温度下逐渐溶解释放出药剂并溶解于油中。聚乙烯作为防蜡剂,要求相对分子量为5000 ~ 30000,最好在20000左右,相对密度为0.86 ~ 0.94,熔点为102 ~ 107℃,结晶少,或无定形型为宜。防蜡剂中的EVA溶于原油,是因为它具有类似蜡结构的(CH2-CH2) n链段和一定数量的极性基团。冷却后与原油中的蜡发生反应,然后通过向外延伸的极性基团抑制蜡晶的生长。当油温降低时,溶解在原油中的聚乙烯将首先沉淀,并成为随后沉淀的石蜡晶核。蜡晶粒会吸附在聚乙烯的碳链上,也会因空间阻隔和屏障阻碍晶体的生长和聚集,降低EVA与蜡晶之间的粘附力,从而减少油井结蜡,达到防蜡的目的。
优点:一次性防蜡周期较长(一般可达半年),成本较低;
缺点:对油品针对性强,其配方必须根据油井情况和原油析蜡点具体筛选。专利混合生物可降解水基表面活性剂/湿润剂/乳化剂,含多种成分。它是一家美国公司发明的专利水基混合非离子和阴离子表面活性剂,其中添加了其他添加剂,以提供独特的性能和减少碳氢化合物。Besoft的产品配方经过特别优化,用于密封和乳化原油和碳氢化合物。通过形成胶束来乳化碳氢化合物在一系列应用中非常有效。它是一种无毒配方,不含CERCLA(环境保护责任法)列出的有毒成分,并且是100%可生物降解的。通过ABS(美国标准局)认证的气体抑制产品。贝索福能保持蜡块在油中的原始状态,使蜡块松散,抑制蜡沉积。现场试验表明,这种专利表面活性剂配方比热油清除地层和采油设备上的石蜡积累更有效、更安全、更便宜。与二甲苯基溶剂处理不同,贝索福不仅能去除污泥和石蜡,同时还能抑制产生的气体,不会留下光滑的残渣,增加了工人的安全性。
使用这种表面活性剂技术处理碳氢化合物将产生两种效果:
(1)溶解度增加(增溶)
(2)界面张力降低(变松)。
其技术工作机理之一是降低界面张力,因此压降会导致无法“沉淀”石蜡,阻止石蜡(C-20 ~ C-50)与油结合的毛细管力会降低。用于清蜡的微生物主要有食蜡微生物和食胶质、食沥青质微生物。油井清蜡微生物为长1 ~ 4微米,宽0.1 ~ 0.3微米的长螺旋体..这种微生物可以降低原油的凝固点和含蜡量,以石蜡为食。微生物注入油井后,主动向石蜡方向游动,觅食,降解石蜡和沥青,微生物中的硫酸盐还原菌增殖,产生表面活性剂,降低油水界面张力。同时,微生物中的产气细菌还能产生溶于油的气体,如CO2、N2、H2等,从而使原油膨胀、粘度降低,从而达到清蜡的目的。