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防蜡技术研究现状及展望

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技术研究 现状 展望
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2010年12月 周 飞等.防蜡技术研究现状及展望 19 防蜡技术研究现状及展望 周 飞 刘建仪 张广东 余 燕 (西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500) 摘要对声波、热力、表面能等防蜡技术进行了综述并分析了其优缺点,在此基础上,对防 蜡技术提出了发展方向。 关键词蜡沉积防蜡技术研究现状发展方向 井筒和地面设备内的石蜡沉积会减小有效流 动面积,甚至完全堵塞井筒和地面流动管线,导致 油气井的产能降低,甚至停产¨ 。因此,防蜡技 术已经成为一项热门的研究课题。本文对国内外 各种防蜡技术进行了综述,分析了其优缺点,并对 防蜡技术研究进行了展望。 1 防蜡技术研究现状 1.1声波防蜡技术 声波防蜡技术 的基本作用原理与声波相 同。首先是机械作用,由声波发生器产生的声波 以较高频率产生剧烈机械振动,振动作用于含蜡 原油而产生搅拌、分散、冲击破碎等次级效应,使 原油中的胶质、沥青质与蜡晶均匀分布;同时剧烈 振动产生的力学效应使流体质点动能增加,产生 较大的剪切应力,从而减弱蜡晶间的结合力,导致 蜡晶 的网状结构破坏,流动性改变,大幅降低 原油的黏度和流动阻力。其次是空化作用,在声 波场中可降低空化阈和空化产生的条件,使空化 现象易发生,空化作用常产生局部的高温高压的 能量爆发,并对改变流体结构也起到不可忽视的 作用。还有声波的热作用,其作用大小与声波振 动的频率及振动幅度有关,在频率不高时,这种作 用就较弱。 声波防蜡技术是一种新型高效低成本的先进 技术,防蜡效果好,有效期长,可降低抽油机电能 消耗,延长洗井及检泵周期,增加油井的产液量和 产油量。在与化学清蜡剂配合应用时,除具有单 纯声波防蜡技术优点外,还可减少加药量,延长加 药周期和结蜡周期,防蜡效果十分明显。 1.2热力防蜡技术 利用热能提高抽油杆、油管和液流的温度,当 温度超过析蜡温度时,则起防止结蜡的作用。一 般常用的有电热自控电缆加热、电热抽油杆加热、 热化学防蜡等方法。 1‘.2.1井筒自控调温伴热电缆防蜡技术【4 井筒自控调温伴热电缆的工作原理是内部有 两根相距约10 导线间有半导电 的塑料层,是发热元件。该半导电塑料具有热胀 冷缩的特性,可改变其电阻,造成不同半导电塑料 通过的电流大小会随着温度而变化,导致自动控 制发热量。井筒自控调温伴热电缆的特性决定了 它可控制温度,保持井筒内恒温。当温度达到析 蜡温度以上时,则起防蜡的作用。 1.2.2电热抽油杆防蜡技术 由变扣接头、终端器、空心抽油杆、整体电缆、 传感器、空心光杆、悬挂器等组成电热抽油杆,再 与防喷盒、二次电缆、电控柜等部件组成电加热抽 油杆装置。三相交流电经控制柜的调节,变成单 相交流电,在电缆线和杆体上形成集肤效应(空 心抽油杆外经电压为零),使空心抽油杆发热,从 而起到防蜡的作用 。 1.3表面能防蜡技术 防蜡作用主要是创造不利于石蜡沉积的条件, 如提高表面的光滑度和改善表面的润湿性,使其亲 水憎油,或提高井筒流体的流速,具体方法主要是: (1)油管内衬。在油管内衬一层由74.2%),4.0%),.3%),4.5%),B 03(1.0%)等组成的玻璃衬里,具有 亲水憎油、表面光滑的防蜡作用,特别是油井含水 后油管内壁先被水润湿,油中析出的蜡不易附着 在管壁上,同时内壁表面光滑,使析出的蜡不易黏 收稿日期:2010—09—18。 作者简介:周飞,在读硕士研究生,研究方向为流体固相 沉积。 20 精细石油化工进展 第11卷第12期 N ,减缓了结蜡速度 j。 (2)涂料油管。在油管内壁涂一层固化后表 面光滑且亲水性强的物质,其防蜡原理与玻璃衬 里油管相似。早期使用的是普通清漆,但其在管 壁上黏合强度低,效果差而逐渐被淘汰。目前应 用最多的是聚氨基甲酸酯¨ 。涂料油管有一定 的防蜡效果,涂层质量高,防蜡效果较好。 (3)使杆管表面亲水防蜡。当油井含水量达 80%~85%时,原油漂浮在油管内的水中。因杆 管表面对水呈非润湿性,而对油呈润湿性,原油附 在其金属表面上。即使油井含水量很高时,在生 产实际中发现杆管金属表面结蜡。只有使杆管金 属表面亲水,原油会集中在水套中心,消除杆管表 面的结蜡。 1.4强磁防蜡技术 永磁技术应用于石油工业防蜡,始于1966 年,前苏联A·季霍若夫和B·米亚格科夫发现 磁化处理不仅降低盐类结垢物的生成,而且减少 了沥青及石蜡沉积物的生成。R·卡甘经过研究 后确认,电磁场作用于含蜡原油后,石蜡的析蜡点 大幅下降。90年代初,中科院金属所、化学所、物 理所及大庆油田联合攻关,在理论上取得了一些 初步的认识。正构烷烃经磁场处理后,黏度降低 50%左右,凝固点下降2—70℃,析蜡点下降1— 3℃。试验证明,C,。,较松散,油流冲刷易清除,在常温常压条件下, 磁效应保持时间约为48 h【8 】。 1.5化学防蜡技术 用化学药剂对油井进行防蜡是目前油田应用 较广泛的一种防蜡技术,通常是将药剂从环形空 间加入,不影响油井正常生产和其他作业,除具有 防蜡效果外,使用某些药剂还可具有降凝、降黏和 解堵效果。化学防蜡剂有油溶型、水溶型和乳液 型,此外还有一种固体防蜡剂¨引。 实际上,原油中的蜡是混合物。随着油井中 原油向井口流动,其温度不断降低,熔点比较高的 高碳数蜡会首先结晶析出,形成结晶中心,随后其 他碳数的蜡也会不断结晶析出。因此,化学防蜡 不是抑制蜡晶的析出,而是改变蜡晶的结构,使其 不形成大块蜡团,并且不沉积在管壁上¨‘’ 。 2防蜡技术现有问题 (1)声波防蜡技术理论上还在进一步优化当 中,目前只有少数油田应用。 (2)热力防蜡技术必须使加热温度提高到析 蜡点以上才会取得效果,除一次性投人较高之外, 维持油井正常生产所耗的电能也相当可观;因此, 此方法从经济效益角度看是不值得的。 (3)内衬防蜡油管不耐冲击,运输和起下油 管要求的条件苛刻,一般仅在自喷井和气举井上 使用;涂料油管防蜡使用一段时间后,由于表面蜡 清除不净,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。 (4)强磁防蜡方法是近些年来研究发展起来 的一种新型防蜡方法,经过研究人员的研究和改 进,在应用中取得了较好的效果。但是磁防蜡效 果受许多因素的直接影响,诸如,产出液的成份、 含水量、水的矿化度及所选择的磁防蜡器的参数 指标等。这样对已确定参数的磁防蜡器的适应性 受到更多因素的限制,因为,每口油井的产量及含 水等因素均变化,上述诸因素的可变性对磁防蜡 器的选择造成一定困难。因此,对其应用效果有 一定影响。 (5)化学方法存在的问题是,采取长期定量 加药尽管能保证良好的效果,但必须每一口井均 确定一套加药流程,即增大生产成本投入,同时给 正常生产管理带来许多麻烦,目前油田的生产环 境是很难实现的。若采取间隔加药方式,则会影 响其防蜡效果。此外,由于化学药剂价格一般均 较昂贵,因此投入的生产成本比较大¨ 。 3结语与建议 各种防蜡技术在各油田均有应用,但均存在 着一定的问题。因此,一方面需要优化已有防蜡 技术,另一方面开发新的防蜡方案。 (1)防蜡技术的复配使用,如声波防蜡与化 学防蜡一起使用,强磁防蜡与化学防蜡一起使用 等,目前部分油田已应用此复配技术并取得了良 好的效果。 (2)由于结蜡问题最大的影响因素就是温 度,因此,保持原有的井下温度能起到防蜡效果, 需对目前的油管进行改进,使得流体从井底到井 口保持在析蜡点以上温度,从而起到防蜡的作用。 (3)最有效的清蜡方法是物理清蜡即刮蜡, 因此,需研究物理防蜡方法即机械防蜡技术。利 用地热产生的能量即内能,通过一些方法使其转 2010年 飞等.防蜡技术研究现状及展望 21 化为动能,其具体方法为:在结蜡点附近安装机械 器具,当器具下到结蜡点以下时,由于温度高产生 的能量大,使其向上运动,当运动到结蜡点以上某 个部位时由于温度下降,使产生的能量降低,又由 于重力作用使其向下运动,这样在井筒结蜡点往 复运动,使蜡晶不能迅速聚集,从而起到防蜡 作用。 参考文献 1 李颖川.采油工程.四川:石油工业出版社,2001.359~363 2宫俊峰.声波防蜡技术的应用现状.油气地质与采收率,2004, 11(1):2 3 007,55(1/2):111~121 4刘介人.自控调温伴热电缆的应用技术.石油钻采工艺,1984, (5):51~59 5张怀文,古丽加瓦尔,周江等.国外油井清防蜡工艺最新进展. 新疆石油科技,2003,3(13):15—20 6刘军善,缑芸,候超等.文东油田油井结蜡机理研究及防治技 术.内蒙古石油化工,2007,(12):383 7王伯君.井下固体防蜡防垢的技术研究:[学位论文].黑龙江: 大庆石油学院,2006 8马秀波,郑海霞,尹教建等.磁处理原油防蜡降黏的机理.西安 石油大学学报(自然科学版),2005,4(20):50~52 9韩清华,王庆,李忠汝等.磁防蜡参数优化研究与应用.石油机 械,2004,7(32):5—7 10惠健.凝析气藏石蜡沉积实验研究及现场应用:[学位论文]. 成都:西南石油大学,2004 11唐善法,付绍斌,程松林.清蜡防蜡剂研制及性能评 价.钻采工艺,1998,3(21):59~61 12郑延成,李克华,王任芳.防蜡剂与清蜡剂的研究概况.石油 与天然气化工,1992,3(21):175~177 波防蜡技术研究:[学位论文].成都:西南石油大 学.2002 uo u il 10500) of by of of n is in of 成生物燃料和生物化学品 公司于2010年9月18日宣布,开发出第一 个微生物平台,可用于从脂肪酸有效地合成生物燃料和生物化学品。这项研究与,研究结果己发表在《应用与环境微生物学杂志》上。 不可食用的木质纤维素糖类已被提出作为主要原料,而富含脂肪酸(料的适用性和最近在可 聚积油的有机物开发方面的进展也使脂肪酸(为有吸引力的替代原料。 除了其资料丰富之外,脂肪酸的新陈代谢很有效,与从木质纤维素糖类获取相比,可大大提高产品产率。 研究人员使E.从脂肪酸成功地合成 了生物燃料,包括乙醇和丁醇以及生物化学品,包括醋酸酯、丙酮、异丙醇、琥珀酸酯和丙酸酯。与乙醇 一样,与类似的糖基发酵过程相比,所有这些化学品均有极好的产率优点: (1)借助于工程化菌株的乙醇、醋酸酯和丙酮产率超过了从糖类生产的文献报道,在生产乙醇和醋 酸酯情况下,也超越了从木质纤维素糖类可达到的最大理论值。 (2)利用经工程化的微生物生产丁醇的产率,比从糖类生产高出2~3倍。 010—09一l8
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