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油井井筒结蜡规律与防蜡技术研究

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油井 井筒 规律 技术研究
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中国石油大学(北京)现代远程教育毕 业 设 计(论文)油井井筒结蜡规律与防蜡技术研究姓 名:郭永斌学 号:911723性 别:男专 业: 石油工程批 次:1003 次电子邮箱:10033509128689学习中心:陕西靖边奥鹏学习中心指导教师:张金芬2012年 1月 30日中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)2目 录第一章 前 言 ....................................油井井筒的结蜡规律及影响因素 ............. 油井井筒结蜡的规律 ................................................................. 影响结蜡的因素 .........................................................................井井筒的防蜡技术 ........................油井井筒涂层防蜡 ......................................................................化学防蜡技术 .....................................................................................................................京)现代远程教育毕业设计(论文)3第一章 前 言我所属油田开发过程经常出现油井井筒结蜡问题,常有当原油从地下抽到地面时,由于溶解气体的逸出和膨胀而使原油温度逐渐降低,蜡就从原油中按分子量的大小顺序结晶析出,并继而沉积在油管内壁上,致使井筒变窄,油井产量降低,严重时还会堵塞油管造成油井停产。 清防蜡技术就是根据原油物性及油井开采状况的复杂性,并根据不同区块。不同油井、区块开采的不同时期以及油井结蜡状况的不同,为清蜡、阻止蜡沉积而采取的一种有效的工艺。 中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)4第二章 油井井筒的结蜡规律及影响因素为了制定油井井筒防蜡和清蜡等措施,必须充分了解影响结蜡的各种因素和掌握结蜡规律。通过对油井井筒结蜡现象的观察和实验室对结蜡过程的研究,初步认为影响结蜡的因素主要包括四个方面:原油组分(包括蜡、胶质和沥青的含量)、油井的开采条件(如温度、压力、气油比和产量等)、原油中的杂质(泥、沙和水等)以及沉积表面的粗糙度和表面性质。 井井筒结蜡的规律 (1)当温度降至析蜡点以下时,蜡以结晶形式从原油中析出。 (2)温度、压力继续降低,气体析出,结晶析出的蜡聚集长大,形成蜡晶体。 (3)蜡晶体沉积于管道和设备等的表面上。 从形成新相(石蜡晶体)所需要的能量角度来看,石蜡首先要在油流中的杂质及固体表面粗糙处形成,因为这样所需的能量小。 大量研究表明:原油对蜡的溶解度随温度的降低而减小,当温度降低到原油对蜡的溶解度小于原油的含蜡量的某一值时,原油中溶解的蜡便开始析出,蜡开始析出时的温度陈为蜡的初级结晶温度或析蜡点。 中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)响结蜡的因素 井结蜡的内在因素是因为原油中溶解有石蜡,在其他条件相同的前提下,原油中含蜡量越高,油井就越容易结蜡。 另外,油井的结蜡于原油组分也有一定的关系。原油中所含轻质馏分越多,则蜡的初始结晶温度就越低,保持溶解状态的蜡就越多,即蜡不易析出。实验证明,在同一含蜡量的原油中,含轻质成分少的原油,其中的蜡更容易析出。 青质 实验表明,随着胶质含量的增加,拉的初始结晶温度降低。这是因为胶质为表面活性物质,它可以吸附于石蜡结晶的表面,组织结晶体的长大。沥青质时胶质的进一步聚合物,它不溶于油,而是以极小的颗粒分散于油中,可成为石蜡结晶的中心,对石蜡结晶起到良好的分散作用。由此可见,由于胶质、沥青质的存在蜡晶虽然析出,但不容易聚合、沉积。但当原油中胶质。沥青质含量过不多存在时,原油溶蜡能力变差,石蜡结晶容易析出,在管壁上沉积的蜡的强度也将明显增加,而不易被油流冲走,又促进了结蜡。因此原油中的胶质、沥青质对结蜡的影响是矛盾的两个方面,既能减缓结蜡,又促进结蜡。 油中的水和机械杂质对蜡结晶温度影响不大。但是原油中的细小沙粒及机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心,从而促使石蜡结中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)6晶的析出,并加剧了结蜡过程。油井含水量增加,结蜡程度有所减轻,其原因主要有:一是水的比热容大于油,古含水量增加后可减少液流温度的降低;二是含水量增加后易在管壁形成连续水膜,不利于蜡沉积于管壁。 壁粗糙度及表面性质 油井生产实践证明,高产井结蜡情况没有低产井严重。这是因为在通常情况下,高产井的压力高、脱气少、蜡的初始结晶温度低,同时液流速度大,井筒流体在流动过程中热损失小,从而使液流在井筒内保持较高的温度,蜡不易析出。另一方面由于液流流速高,对管壁的冲刷能力强,蜡不易沉积在管壁上。但是,随着流速的增大,单位时间内通过管道某位置的蜡量增加,加剧了结蜡过程,因此,液流速度对结蜡的影响有正反两个方面的作用。管材不同,结蜡量也不同。显然管壁越光滑,蜡越不容易沉积。根据有关表面性质对结蜡影响的研究,管壁表面亲的润湿性对结蜡有明显影响,表面亲水性越强,越不易结蜡。 中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)7第三章 油井井筒的防蜡技术 根据生产实践经验和对防蜡机理的认识,为了防止油井井筒结蜡,可从三方面着手: (1) 阻止蜡晶的析出。在原油开采过程中,采用某些措施(如提高井筒流体的温度等),使得油流温度高于蜡初始结晶温度,从而阻止蜡晶的析出。 (2) 抑制石蜡结晶的聚集。在石蜡结晶已析出的情况下,控制蜡晶长大和聚集的过程。如在含蜡原油中加入防止和减少石蜡聚集的某些化学剂——抑制剂,使蜡晶处于分散状态而不会大量聚集。(3) 创造不利于石蜡沉积的条件。如提高沉积表面光滑度、改善表面润湿性、提高井筒流体速度等。 涂层防蜡作用是通过光滑表面和改善管壁表面的润湿性(即提高管壁的光滑度),使蜡不易在表面上沉积,以达到防蜡的目的。应用较多的是玻璃衬里油管及涂料油管。玻璃衬里油管是在油管内壁衬上由 氧化物烧结而成的玻璃衬里,其玻璃表面十分光滑且具有亲水憎油特性,同时也具有良好的散热性能。其防蜡原理:用玻璃衬里油管表面具有亲水憎油特性,在原有含水的情况下,管壁被水优先湿润形成一层水膜,使蜡不易附着而被液流携走。同时,玻璃表面十分光滑,不利于蜡的沉积,中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)8玻璃具有良好的绝热性能,使井筒流体的温度不易散失,从而减少了蜡的析出。 涂料油管就是在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质,目前这类物质的研究很广,最早使用的是普通清漆,但由于在管壁上粘合强度低、效果差而被淘汰。目前应用较多的是聚氨基甲酸酯类的涂料。涂料油管有一定的防蜡效果,特别是对新油管的防蜡效果比较好,使用一段时间后,由于表面蜡清除不干净,以及石油中活性物质可使管壁表面性质发生变化而失去防蜡效果。为了防止玻璃衬里被腐蚀,玻璃衬里不应与含有氢氟酸的介质接触。涂料油管不耐磨,不适用于有杆泵和螺杆泵抽油井,所以主要用于自喷井和连续气举井防蜡。为了防止玻璃衬里被腐蚀,玻璃衬里不应与含有氢氟酸的介质接触。 化学剂对油井井筒进行清防蜡是目前油田应用较广的一种技术,这是因为通常将药剂从油套管环形空间注入,不影响油井正常生产和其他作业,除可以收到清防蜡效果外,使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解蜡的效果。目前,化学清防蜡剂有油溶性、水溶性和乳液型三种液体清防蜡剂,此外还有固体防蜡剂 1.化学清蜡方法 化学清蜡方法有两种,一种是无机放热型,即利用某些化学药剂(如铝加氢氧化钠)进行反应产生热量,清除油井中蜡的沉积物。中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)9这种方法成本高,效果差,一般很少使用;另一种是有机溶剂法,即使用对蜡具有强溶解性能的溶剂来清除积蜡。概括起来可以分为油基清蜡剂和水基清蜡剂。 针对以上两种清蜡剂的不足,近年来发展起了乳液型清蜡剂。乳液型清蜡剂是采用乳化技术,将清蜡效率高的溶剂作为内相,将表面活性剂水溶液作为外相配制的水包油型乳状液。该类清蜡剂既保留了有机溶剂及表面活性剂的清蜡效果,又克服了此类溶剂对人体的毒害。中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司曾采用 有清防蜡双重效果。从安全、无毒、高级和清防结合的特点来看,乳液型清蜡剂具有良好分发展前景。 2.高分子型防蜡剂 高分子型防蜡剂大多数为油溶性的,是含有石蜡连节的支链型高分子集合物。使用时,将其注入井内与原油混合,在浓度很低的情况下就能形成遍布整个原油组织中的网状结构。若原油温度降低,石蜡在网上析出其结构为空旷、疏松、呈树枝状或聚结树枝的结晶堆砌体,阻止蜡的沉积。从广义角度讲这类防蜡剂可以称为蜡晶改进剂,它是通过改变蜡晶的析出大小,来阻止蜡的沉积。同时还可降低原油倾点和粘度,改善原油泵送性能。聚合物型防蜡剂主要有两大类,即均聚物和共聚物,且多为自由基聚合,其结构多含有长链烃和极性基团并且均引入可含有 16个碳以上的柔性碳链,通过酯基、胺基等与主链相连。这些聚合物在原油中与蜡晶分子发生共晶中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)10或吸附,抑制或分散蜡晶。由于原油的多组分复杂性,各个油田原油组成不同,因此防蜡剂很难适应各地原油,所以其应用范围受到局限。 3.表面活性剂型防蜡剂 (1)油溶性表面活性剂:这类活性剂是通过吸附在蜡晶上,使之变成极性表面,不利于非极性石蜡在它上面的结晶,阻止蜡分子的进一步沉积。这类活性剂主要为石油磺酸盐和胺类聚合物,如合成脂肪酸的二胺盐,烷基(烷基芳基)石油磺酸盐,用油醇。油胺和烷基酚醛树脂合成的环氧乙烷聚醚类业可配制油溶性防蜡剂。 (2) 水溶性表面活性剂:这类表面活性剂拥有两亲结构,根据相似相溶原理,水可以在蜡晶周围形成一个以非极性基团为内层,极性基团为外层的分子吸附膜,外膜可吸附体系中的水而形成一层活性水化膜来阻止蜡分子的进一步沉积;在结蜡表面(如油管、抽油杆和设备等表面)吸附,造成极性反转,从而阻止蜡在其表面的沉积。水溶性表面活性剂主要是胺盐型、平平加型、聚醚型和吐温型,也可用硫酸酯化或磺烃基化的平平加型活性剂。 针对以上化学防蜡技术提出了一种新型的固体防蜡工艺技术。固体防蜡剂工艺过程就是在油井检泵的时候将固体防蜡剂装入防蜡管,把防蜡管接在油井抽油泵下部。这种方法的优点在于使用方便,不易产生堵塞。在偏光显微镜下观察到的固体防蜡剂对蜡晶形态影响见。 中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)11油中加入固体防蜡剂,其蜡结晶形态和结构发生很大变化。空白时,蜡结晶均匀细密。加入固体防蜡剂后,结构变的空旷、疏松,蜡结晶呈树枝或聚结树枝状结晶堆体。这就是固体防蜡剂中的含有的高分子化合物的长链乙烯分子吸附在蜡晶体表面上与之共结晶的影响所致。这一影响改变了蜡正常的结晶习性,从而抑制了石蜡沉积。固体防蜡剂性能稳定,降凝、防蜡效果明显,方法简便可行。能使油井增产稳产,延长油井热洗清蜡和检泵周期。中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)12参考文献[1] 杨智勇;高压低渗区块油井清防蜡技术研究[J]; 才智;2009 年 05 期[2] 伊向艺 ,卢渊,马红梅;吐哈油田气举采油适应性分析[J]; 成都理工大学学报(自然科学版);2004 年 06 期[3] 蒋海 ;杨兆中;李小刚 ;胡月华; 周志林;肖君 ;裂缝面滤失对压裂井产能的影响分析[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2008 年 01 期[4] 伍强;李海涛;张国辉;赵书朵;裸井完井与套管射孔完井水平井产能预测研究[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2008 年 05 期[5] 位云生;胡永全;吕永国;张俊良;水力裂缝设计对凝析气藏产能的影响[J];断块油气田;2006 年 01 期
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