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油田清防蜡技术发展现状

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油田 清防蜡 技术发展 现状
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综 述 石 油 化工腐蚀与 防护 0 0 9,2 6(1) · 1 · 油田清防蜡技术发展现状 刘爱华 章结斌 陈创前 (I.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司,陕西西安710021; 2.西安科技大学,陕西西安710054) 摘要:油井结蜡是目前国内外油田面临的重要问题之一,文章介绍了近几年国内外常用的清防蜡 技术及清防蜡机理,重点介绍了微生物清防蜡技术、化学清防蜡技术的发展现状及研究方向,提出了 一种新型的固体防蜡工艺技术。清防蜡既要重视效果,同时也应重视安全、环保。无污染、安全、有效 的清防蜡工艺技术是今后发展的方向。 关键词:清防蜡技术微生物化学 固体防蜡剂 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1007009)01—000井结蜡是油田开发过程中存在已久的问题, 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,致使井筒变狭,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¨J,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。 1 强磁清防蜡技术 当油流从防蜡器中通过时,油流受到磁场中洛 仑磁力的作用,离子及极化电荷被中和,并且有效 削弱了蜡晶之间、蜡晶与胶体分子之间的粘附力, 破坏了蜡晶的聚结,从而生成大量直径很小、呈球 状的微晶,大大削弱了在油管壁及抽油杆上析结出 片状硬蜡以及在原油中形成片状石蜡的网状络合 物的可能性,同时降低了原油阻力,改善了原油流 动性,从而达到防止和大大减轻结蜡的目的。 高磁场多功能防蜡器安装在结蜡点下500 含蜡的原油依靠强磁(中心达63130高 斯)发生物理性质变化,使析蜡温度降低、增大原油 流动性,达到防结蜡的目的。据资料介绍_2】:2000 年以来,文留油田共有45口抽油井使用了强磁防蜡 器,安装强磁防蜡器前平均热洗周期为24 d,安装后 平均热洗周期达到了206 d,其中最长有效期已超过 720 d,有效期超过360 2微生物清防蜡技术 目前,解决井筒结蜡的主要措施是热洗。但热 洗要动用大型车辆,操作不便,同时热洗会造成油 井怠产,对油层造成伤害。因此常规的井筒维护措 施具有风险大、燃料消耗大和成本高等缺点。微生 物防蜡技术则针对原油含蜡的特点以及结蜡机理, 筛选合适的细菌组合注入井筒,利用微生物细菌及 其代谢产物的作用,阻止石蜡结晶,防止或缓解井 筒结蜡,达到代替或逐渐替代传统清防蜡措施的 目的。 微生物单井清防蜡机理涉及复杂的生物、生 化、物理和化学过程。通过试验研究后认为,微生 物清防蜡机理主要表现在以下方面 J。 (1)细菌对石蜡的降解作用:研究表明,原油 中所含轻质组分越多,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。所 以筛选合适的菌种,在一定程度上降解原油中的某 些重质组分,相应地增加其中的轻质组分就可以起 到防止油井结蜡的作用。特殊的细菌能降解正构 烷烃的碳链;细菌的代谢产物能改善原油流动性, 降低析蜡点,从而达到抑制井筒结蜡的目的。 (2)细菌体及其代谢产物的表面效应:蜡晶的 析出,必须首先有蜡核(固相),即蜡晶析出的附着 体,但如果在蜡结晶析出之前抢先在蜡核表面涂上 一层活性物质,就可以阻止蜡在固体物质表面的附 着,从而达到阻止结蜡的目的。微生物防蜡技术的 另一个防蜡机理就是,利用细菌体的表面效应及其 代谢产物中的活性物质,在井筒内,首先吸附于井 收稿日期:2008—06—26;修稿日期:2009—01—06。 作者简介:刘爱华(1978一),女,2007年西安科技大学硕士 研究生毕业。现今在中国石油长庆油田分公司油气工艺技 术研究院从事油田化学与防腐工作。 石油化工腐蚀与防护 第26卷 筒环境内各固体表面,从而减缓流体中的蜡在这些 固体表面的附着,起到防止或减缓井筒结蜡的作 用。通过电镜拍摄细菌在岩石(微珠)中生长的情 况,发现岩石颗粒表面细菌大量的生长繁殖,形成 了高浓度的生物膜(见图1)。 图1 微珠模型试验电镜扫描 (3)细菌对蜡的分散作用:将高温状态下同等 数量的溶解石蜡分别加入清水与防蜡菌液中发现 在同等的时间内清水中石蜡析出并凝集,而在菌液 中石蜡仍保持溶解状态(见图2)。 图2细菌对石蜡分散作用试验 微生物清防蜡技术现场实践表明:①具有增油 效果。一是微生物处理后油井产液量上升,带动产 油量上升,分析认为可能是微生物改善了原油的流 动性,降低了原油流动阻力,从而提高泵效,使油井 产液量上升;析认为可能是微生 物注入地层后降低了原油与岩石的界面张力,使 原油更容易从岩石表面剥离,井下流体中携带的 原油增加,表现为处理后产油量增加,含水下降。 ②维护效果。由于细菌体及其代谢产物具有改善 井筒原油流动状况的优点,所以微生物单井处理 技术有明显的油井维护作用(特别是对含蜡油井) ,其维护效果主要表现为延长热洗周期甚至代替 热洗和减少化学药剂的用量。 该技术克服了传统清防蜡技术的弱点,不会造 成地层伤害、不会产生油井怠产,不会污染环境,可 广泛应用于各种含蜡油井,是一种新型的、经济的、 且环保的油井清防蜡技术,因此越来越受到石油业 的重视。 3化学清防蜡技术 3.1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。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 J。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剂与甲苯和水配成乳液型清蜡剂,具有清防蜡双 重效果。从安全、无毒、高效和清防结合的特点来 看,乳液型清蜡剂具有良好的发展前景。 3.2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 蜡链节的支链型高分子聚合物。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 聚结树枝状的结晶堆砌体,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,来阻止石蜡分子问连接成凝 胶或聚结成块,从而阻止蜡的沉积。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 引入了含有过酯基、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。 3.3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 第1期 刘爱华等.油田清防蜡技术发展现状 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 也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。 4固体防蜡剂技术 油井清防蜡工艺上采用热洗清蜡和化学防蜡 两种方式。热清洗采用加热炉,进行定期清洗,受 天气和路况的限制比较大。化学清防蜡日前普遍 采取从油套环形空间加人液体防蜡剂的方式进行 防蜡,但是化学清防蜡也存在一些弊端,一是防蜡 剂浓度在井筒内变化大,易造成蜡的成批脱落,导 致卡井;二是对于部分动液面高油井,即使加人防 蜡剂,也很难通过环形空间到达井底起到防蜡 作用。 固体防蜡剂工艺过程就是在油井检泵的时候 将固体防蜡剂装人防蜡管,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 晶形态影响见图3和图4。 图3加剂前蜡晶形貌 图4加剂后蜡晶形貌 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。加人固体 防蜡剂后,结构变得空旷、疏松,蜡结晶呈树枝状或 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。 5结论 清防蜡技术受到了国内外石油业的广泛重视。 磁防蜡技术、微生物清防蜡技术都是有潜力的工艺 技术。化学清防蜡技术也正朝着微毒、不燃且不污 染环境的方向发展。固体防蜡技术是一种新型的 油井防蜡技术,具有方便、节能、有效的特点,有推 广价值。 参考文献 1卿鹏,程宁奎,阎长生,等.清防蜡工艺技术的研究及应用[J]. 钻采工艺,1999,22(6):42 2李艳丽,王付兰,朱绍华,等.高磁场多功能防蜡器在文留油田 的应用[J].内蒙古石油化工,2005,(2):郭辽原,徐登霆,蒋焱,等.微生物单井防蜡技术及应用[J].石 油天然气学报,2006,28(2):118 4陈馥,刘福梅.乳液型清防蜡剂].应用化学, 22(12):1375 5张贵才,葛际江.表面活性剂作为水基防蜡剂的研究[J].钻采 工艺,2006,29(1):91 (下转第7页) 第1期 吕瑞典等.油气田腐蚀监测技术综述 of of of to 上接第3页) .i~12.Xi'1is of he ax he ax a ax is t is of on as as s t)r he is of ax 蚀在线监测助力高酸原油加工 中国石油锦州石化公司应用电阻探针腐蚀在线 监测技术全面监控装置腐蚀变化,降低了原料对装 置的腐蚀冲击,确保安全运行。 锦州石化公司两套常减压装置以加工高酸值辽 河原油为主,同时掺炼其他外油,设备腐蚀复杂。为 监测设备腐蚀变化,2005年以来,公司对常减压装 置、延迟焦化装置易腐蚀部位应用电阻探针腐蚀在 线监测技术,安装了12个低温、高温电阻探针。监 测体系将采集的数据传输到在线监测系统,操作人 员根据腐蚀状况对工艺参数及时调整,以减缓设备 腐蚀。 该项技术应用3年来,可以准确掌握设备腐蚀 变化趋势,对于调整掺炼比、优化“一脱四注”防腐 工艺参数、制定防护措施起到积极作用,有效延长了 设备运转周期。 (钱伯章供稿) ·o·o。o。o。o‘ 《广告信息; ℃ ●o●o●-—c:>●o●o’ 封一湖北长江石化设备有限公司 封二中国科学院金属研究所 插一北京科安博科技有限公司 插二江苏省镇江市远方表面技术工程有限公司 封三2009国际化工技术环保生物技术展览会 封四上海贵通新材料科技有限公司
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